УДАРОПОГЛОЩАЮЩАЯ ТКАНАЯ ЛЕНТА ПОРОГОВОГО СРАБАТЫВАНИЯ
SHOCK-ABSORBING WOVEN TAPE OF THRESHOLD ACTUATION

Изобретение относится к текстильной промышленности и может быть использовано в амортизирующих и предохранительных энергопоглощающих устройствах для гашения кинетической энергии и ударной нагрузки движущихся масс, преимущественно для комплектации парных тормозных текстильных модулей аварийных тормозных установок в качестве основных парных одноразовых упругих элементов - амортизаторов, обеспечивающих экстренное торможение транспортных средств, в том числе и при аварийной посадке приземляющихся самолетов.
Основным атрибутом конструкции тканых лент порогового срабатывания является наличие в их составе двух параллельно расположенных относительно друг друга тканых полосок, соединенных между собой системой нитей, служащих одновременно ударопоглощающими элементами, разрываемыми под действием заданной пороговой нагрузки. На одном из концевых участков лент порогового срабатывания соединенные между собой тканые полоски методом надреза разделяют с образованием язычков заданной длины, которые фиксируют на двух разных плоскостях амортизирующего устройства. В случае перемещения одной или обеих плоскостей с закрепленными на них язычками тканых полосок соединяющие их нити разрываются, при этом происходит превращение кинетической энергии движущихся тел в работу разрыва соединительных ударогасящих нитей.
Известна ударопоглощающая раздираемая лента порогового срабатывания, обеспечивающая программируемое удлинение и разрыв при заданной нагрузке. Лента содержит два фоновых слоя, выполненных переплетением коренных основных и уточных нитей и соединительных основных нитей, заработанных последовательно в каждом из слоев с образованием между ними ячеек. В ленте предусмотрено несколько систем соединительных нитей, которые могут переходить из слоя в слой как равномерно, так и неравномерно. Если соединительные нити переходят из слоя в слой неравномерно, то при раздирании ленты сначала будет разрываться только одна система соединительных нитей, потом сразу две, а затем сразу три системы соединительных нитей. Это делается для того, чтобы плавно вводить в работу ленту и снизить величину начального динамического удара. Лента вырабатывается на ткацком станке, оснащенном жаккардовой машиной, причем соединительные нити подаются со шпулярника [Патент США № 3978894, Кл.139 - 383, 1976 г.].
Данная лента имеет большое количество систем соединительных основных нитей и, следовательно, большой раппорт по основе. Это приводит к ограничению возможности создания больших разрывных нагрузок соединительных нитей на единицу ширины ленты. При раздирании лент больших ширин даже небольшие перекосы ленты снижают возможность одновременного разрыва системы соединительных нитей по всей ширине ленты, что может привести к неравномерности раздирающего усилия и снижению надежности работы ленты.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является тканая ударопоглощающая лента амортизирующих устройств, содержащая два фоновых слоя, выполненных полотняным переплетением коренных основных и уточных нитей и соединительных основных нитей, заработанных последовательно в каждом из слоев с образованием между ними ячеек. Ячейки имеют форму треугольников, две стороны каждого из которых образованы соединительными основными нитями, а третья - размещенным между ними участком соответствующего фонового слоя. [Авторское свидетельство СССР №1172954, опубл. 15.08.1985 г., БИ №30].
Недостатком данной тканой ленты порогового срабатывания является высокая неравномерность разрыва ударогасящих нитей, составляющая до 60% пороговой нагрузки, обусловленная недостаточной степенью фиксации соединительных нитей в фоновых слоях. Известно, что после очередного перехода из одного фонового слоя в другой соединительная нить должна прочно закрепиться в этом слое. Закрепление соединительных нитей в фоновых слоях должно исключать вытягивание их из ленты при раздирании. При этом, чем жестче закреплена соединительная нить, тем плавнее (равномернее) происходит раздирание ленты и тем большую удельную энергоемкость имеет лента. Однако надежное закрепление соединительных нитей при треугольной форме образованных ими ячеек невозможно. Для этой цели ячейки должны иметь трапециевидную форму, при которой соединительные нити будут фиксироваться дополнительной уточной нитью.
Технической задачей настоящего изобретения является создание ударопоглощающей тканой ленты порогового срабатывания повышенной надежности, обладающей меньшей (не более 50%) неравномерностью разрыва в ней ударогасящих нитей. Поставленная цель достигается тем, что предлагаемая ударопоглощающая тканая лента порогового срабатывания содержит два параллельно расположенных один над другим фоновых слоя с фиксированными кромками, выполненных полотняным переплетением новых слоев с фиксированными кромками, выполненных полотняным переплетением коренных основных и уточных нитей и соединительных энергогасящих разрываемых основных нитей, заработанных последовательно в каждом из слоев с образованием между ними ячеек. Ячейки имеют форму равнобочных трапеций. Боковые стороны каждой из трапеций образованы соединительными основными нитями, а основания - размещенными между ними участками соответствующего фонового слоя таким образом, что к каждому из слоев в чередующемся порядке прилегают нижние и верхние основания трапеций, а соединительные ударогасящие разрываемые нити основы образуют две рабочие ветви, каждая из которых переплетается с нитями утка по уравнению
y
R=2m+2,
y
где R - раппорт по утку;
m - нечетное число закрепляющих петель, образуемых основными соединительными нитями с нитями утка на поверхности каждого из фоновых слоев.
Фоновые слои в пределах полного раппорта переплетения дополнительно соединены между собой уточными нитями нечетным количеством уточных соединений, которые в чередующемся порядке, переплетаясь с нитями основы каждого из фоновых слоев, образуют в них примыкающие друг к другу дискретные тканые участки, содержащие четное число раппортов по утку. Разрывная нагрузка по основе каждого из фоновых слоев должна быть (не менее чем в 1,5 раза) больше суммарной разрывной нагрузки основных соединительных разрываемых нитей.
Для более прочного закрепления уточных нитей в фоновых слоях ленты и с целью дополнительного повышения равномерности разрыва путем снятия внутренних напряжений в нитях и фиксации их взаиморасположения в фоновых слоях, ударопоглощающая тканая лента порогового срабатывания выполняется из однородных по сырьевому составу синтетических термопластичных нитей в основе и утке и подвергается термической обработке при температуре, равной 70-85% от температуры размягчения исходных нитей, длительностью не менее 15 минут. Указанный диапазон температур обусловлен тем, что при температурах ниже минимальной величины свойства исходных нитей остаются практически неизменными, а следовательно, не происходит снятия внутренних напряжений в нитях и фиксации их взаиморасположения в фоновых слоях ленты, а при температурах выше максимальной величины происходит необратимая деструкция структуры исходных нитей, что приводит к непрогнозируемому изменению их свойств и делает ленту непригодной к использованию по прямому целевому назначению.
Заявляемое расположение нитей основы и утка в раппорте переплетения позволяет получить ударопоглощающую тканую ленту порогового срабатывания, обладающую высокой степенью надежности и обеспечивающую низкий перепад нагрузок при срабатывании (не более ±25% от пороговой нагрузки при ±30% у прототипа).
1
2
3
у
На фиг.1, фиг.2 и фиг.3 приведены схемы расположения нитей основы и утка в продольном сечении предлагаемой ленты, имеющей соответственно 3, 5 и 7 закрепляющих петель, образуемых основными соединительными энергогасящими нитями с нитями утка на поверхности каждого из фоновых слоев. На фиг.1, фиг.2 и фиг.3 приняты следующие условные обозначения: O - нити основы первого фонового слоя; O - нити основы второго фонового слоя; О - нити соединительных ударогасящих разрываемых нитей основы, заработанных последовательно в каждом из слоев основы второго фонового слоя; У - нити утка; R- раппорт ленты по утку.
На фиг.4 приведена схема разрыва предлагаемой ударогасящей ленты порогового срабатывания и схема графика изменения разрывной нагрузки ударогасящими соединительными нитями. На фиг.4 приняты следующие условные обозначения: Р - приложенная к ветвям ленты пороговая нагрузка; А - амплитуда колебания разрывной нагрузки; 1, 2 - первый и второй фоновые слои ленты, 3 - соединительные нити основы, служащие разрываемыми ударогасящими элементами предлагаемой ленты порогового срабатывания.
Предлагаемую ударопоглощающую ленту порогового срабатывания изготавливают на одночелночных лентоткацких станках из всех видов текстильных нитей, преимущественно химических.
Для подтверждения технического результата изобретения были изготовлены экспериментальные ленты порогового срабатывания предложенной конструкции. Термообработка образцов лент порогового срабатывания производилась на агрегате термоусадки АТУ-1600 при температуре 175±5°С в течение 15 минут.
Технические характеристики изготовленных лент предлагаемой структуры приведены в таблице 1. Данные таблицы 1 показывают, что заявляемая лента обладает большей степенью равномерности разрыва энергопоглощающих нитей, составляющей от 20 до 50% нагрузки порога срабатывания при 60% у аналога и прототипа, т.е. по основным своим свойствам она явно превосходит известные аналоги.
Ударопоглощающие тканые ленты порогового срабатывания приняты к серийному производству, на их структуру составлена, согласована и утверждена нормативно-техническая документация, а на процесс их производства - технологический регламент.