АМОРТИЗАТОР
SHOCK ABSORBER

Изобретение относится к пусковым установкам (ПУ) для ракет, установленных на подводных лодках (ПЛ), предназначено для снижения перегрузок ракет и может быть использовано на кораблях надводного плавания.
Кроме того, изобретение может быть использовано в других областях техники в качестве буфера, где требуется энергопоглощающее устройство с постоянной силой сопротивления.
Энергоемкость амортизатора или буфера, т.е. его способность поглощать кинетическую энергию движущихся частей, выражается произведением усредненной силы сопротивления на длину хода, а ускорение торможения пропорционально тормозящей силе. Таким образом, при заданной перегрузке лишь постоянная сила сопротивления может обеспечить получение минимального хода буфера, и наоборот - при заданном ходе может быть получена минимальная перегрузка.
Известны амортизаторы постоянного усилия, содержащие упругие элементы, подвижный толкатель и связующие звенья.
Указанные устройства обеспечивают торможение с постоянным усилием.
Однако эти амортизаторы имеют большие габариты, сложны при изготовлении и монтаже.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является "Пружина уменьшающейся жесткости", описанная в авт. свид. СССР №353085, которая и принята в качестве прототипа. Эта пружина содержит неподвижный упор (основание), подвижный толкатель, между которыми расположены упругие элементы, теряющие устойчивость по достижению расчетных усилий.
Однако указанное устройство не обеспечивает постоянного усилия при амортизации объекта. Кроме того, работа упругих элементов, выполненных из металла в области пластических деформаций, ограничивает применение указанного устройства.
Целью настоящего изобретения является получение постоянного усилия при перемещениях, а кроме того, увеличение энергоемкости.
Особенности предлагаемой конструкции, отличающие ее от известной и обеспечивающие достижение указанной цели, заключаются в том, что каждый упругий элемент выполнен в виде тонкой пластины, а в центре основания закреплен стержень с упорами, между которыми установлен подвижный толкатель, причем нижний упор штока установлен так, что максимальный изгиб пластин ограничен областью упругих деформаций, а верхний упор установлен так, что обеспечен предварительный изгиб пластин.
В основании и подвижном толкателе выполнены пазы со скосами во внешнюю сторону, в которых установлены пластины.
Для увеличения энергоемкости упругие элементы выполнены в виде пакетов тонких пластин.
На чертежах 1-3 изображен внешний вид предлагаемого устройства, где на фиг.1 показан амортизатор в ненагруженном состоянии с защемленными концами упругих элементов; на фиг.2 - амортизатор, так же в ненагруженном состоянии, но с упругими элементами, шарнирно закрепленными; на фиг.3 - амортизатор в нагруженном состоянии; на фиг.4 - установка пакета тонких пластин в пазы основания (подвижного толкателя); на фиг.5 - графические зависимости изменения усилия амортизатора P и соответствующего ему максимального напряжения σ от отношения хода подвижного толкателя δ к длине пластин , где  и  относятся к амортизатору с защемленными концами тонких пластин, а  и  - к амортизатору с шарнирным закреплением тонких пластин.
Устройство состоит из упругих элементов, каждый из которых выполнен в виде тонкой пластины 1. Закругленные торцы упругих элементов установлены в цилиндрические пазы А, выполненные в основании 2 и подвижном толкателе 3. Причем цилиндрические пазы А имеют скос Б в сторону предварительного изгиба тонких пластин. Подвижный толкатель 3 закреплен на стержне 4 с возможностью продольных перемещений вдоль его оси между верхним упором 5 и нижним упором 6. Стержень 4 неподвижно установлен на основании 2 амортизатора.
Устройство работает следующим образом.
В ненагруженном состоянии за счет расположения верхнего упора 5, установленного на стержне 4, упругие элементы, выполненные в виде тонких пластин 1, находятся в предварительно поджатом состоянии между основанием 2 и подвижным толкателем 3.
При воздействии атомного взрыва на ПЛ происходит ее перемещение совместно со встроенным в ее корпус пусковым контейнером (на чертеже не показано). Перемещение пускового контейнера передается через основание 2 амортизатора, его упругие элементы 1 и подвижный толкатель 3 на ракету, скрепленную с амортизатором в этом направлении (на чертеже не показано).
Когда перегрузки на изделии достигнут максимально допустимой величины, происходит перемещение изделия за счет деформации упругих элементов 1 вдоль центрального стержня 4.
Как показали экспериментальные и теоретические исследования, изгиб тонких пластин в области упругих деформаций обеспечивает постоянное усилие с точностью ~5% при ходе амортизатора , где  - длина пластины, находящейся в свободном состоянии.
п.п.
Таким образом, необходимым условием для осуществления сжатия амортизатора на величину, равную  с постоянным усилием, является условие, при котором максимальные напряжения, возникающие в тонких пластинах в конце хода амортизатора, не превосходят предела пропорциональности (σ).
Однако в конструкции с защемленными концами упругих элементов (фиг.1) зона пластических деформаций наступает при ходе амортизатора, значительно меньшем  (см. ,  фиг.5).
Установка тонких пластин 1 с закругленными торцами в цилиндрические пазы А, выполненные со скосом Б, в основании 2 и подвижном толкателе 3, позволяет осуществить осевую развязку торцов пластин в сторону предварительного изгиба (фиг.2), и обеспечить ход амортизатора  в упругой зоне
(см. ,  фиг.5).
Для уменьшения трения между закругленными торцами упругих элементов 1 и цилиндрическими пазами А наносится твердая смазка на сопряженные поверхности, например СТМ4 ТУ ОГС-2-72-73.
Значит, при одном и том же ходе амортизатора длина тонких пластин при шарнирной заделке будет меньше длины тонких пластин с защемленными торцами, а следовательно, будет меньше и вертикальный габарит амортизатора с шарнирной заделкой упругих элементов.
Кроме того, выполнение упругих элементов в виде пакетов тонких пластин, как показано на фиг.2, позволяет значительно увеличить энергоемкость амортизатора.
При шарнирном закреплении упругих элементов и ходе амортизатора
толщину тонких пластин можно определить через следующее выражение:
,
где h - толщина пластин;
E - модуль упругости;
п.п.
σ - предел пропорциональности;
- длина пластин.
Тогда суммарная ширина всех пластин определяется из условия получения необходимого усилия P, и может быть выражена через зависимость
,
где P - усилие амортизатора;
b - суммарная ширина всех пластин.
Таким образом, благодаря особенности выполнения предлагаемое устройство обеспечивает получение постоянного усилия деформации упругих элементов, в результате чего амортизация ракеты осуществляется на меньшем ходе, что, в свою очередь, позволяет уменьшить зазор между пусковым контейнером и ракетой, а значит, и габариты пускового контейнера, кроме того, упростить конструкцию механизмов, осуществляющих стыковку ракеты с пусковой установкой.
Произведенные расчеты и испытания модели подтвердили работоспособность предлагаемого устройства и его эффективность при использовании в качестве буфера.
Ранее были выполнены технические проработки по модернизации пусковой установки с использованием заявляемого изобретения.