Спосіб випробувань транспортного засобу на діяння при транспортних аваріях

Реферат: Спосіб випробувань транспортного засобу на діяння при транспортних аваріях включає розгін транспортного засобу з закріпленими на ньому об'єктами до розрахункової швидкості, схід його з опори моста, падіння і деформацію транспортного засобу при співударі з перешкодою. Розгін транспортного засобу здійснюють по напрямних змінної кривизни, котрі мають горизонтальну прямолінійну ділянку і плавно переходять у прямолінійну похилу ділянку з заданим позитивним ухилом, до сходу транспортного засобу з напрямних у їх найвищій точці зі швидкістю. Горизонтальна складова котрої дорівнює швидкості транспортного засобу в момент його сходу з опори моста заданої висоти, а вертикальна складова швидкості дорівнює значенню, котре визначають за формулою Vy  2g   h , де  - задана висота опори моста; h - висота сходу транспортного засобу з напрямних; g - прискорення вільного падіння. UA 117420 U (12) UA 117420 U UA 117420 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до вимірювальної техніки, а саме - до випробування транспортних засобів, і може використовуватися для випробування залізничних вагонів при транспортних аваріях. Відомим є спосіб випробувань виробів на діяння при транспортних аваріях, реалізований у стенді для дослідження міцності конструкції при ударі об воду, в якому за допомогою універсального шарніра конструкцію, що випробують, закріплюють на вільному кінці стріли регульованої жорсткості, а другий кінець стріли кріпиться на барабані, поворотно змонтованому на нерухомій осі і зв'язаному через гальмівний пристрій з приводом і через муфту зчеплення з механізмом примусового опускання стріли, стрілу опускають з заданим темпом до удару конструкції, що випробовують, об воду [див. авт. св. СРСР № 305.381, МПК G01М 5/00, 1971р.]. Недоліком цього способу випробувань є його низькі експлуатаційні характеристики через наступні фактори. Моделювання аварійних ситуацій з великогабаритними транспортними засобами (ТЗ), наприклад падіння залізничного вагона з об'єктами в упаковках, який зійшов з швидкістю 70 км/год. (середня швидкість руху ТЗ з небезпечними об'єктами) з моста висотою 40 м (максимальна висота мостів, по яких допускають рух ТЗ з небезпечними об'єктами), за даним способом, потребує стрілу вантажопідйомністю не менше 60 т. А з урахуванням того, що для забезпечення необхідного напрямку вектора швидкості вагона удар об перешкоду повинен відбутися при нахилі стріли 45°, довжина стріли повинна бути приблизно 65 м, а нерухома вісь її вище перешкоди на 40 м (або довжина стріли приблизно 140 м, а нерухома вісь її нижче перешкоди на 100 м). Будь-який варіант суттєво ускладнює випробування і потребує значних матеріальних витрат. Найближчим до запропонованого по технічному рішенню є вибраний як прототип спосіб дослідження міцності конструкції при ударі об перешкоду, який втілений у авт. св. СРСР №1.755.083, МПК G01М 7/00, G01М 17/00, 1992р. Цей спосіб ґрунтується на тому, що конструкцію (ТЗ з закріпленим на ньому об'єктом) розганяють до розрахункової швидкості і деформують її на розрахункову величину, співударяють її з перешкодою, а потім у визначеному інтервалі часу до конструкції прикладають додаткове зусилля, котре спрямоване на перешкоду і забезпечує незмінність розрахункової величини деформації конструкції. Недоліком цього способу є його невисокі експлуатаційні характеристики через наступні фактори. Застосування даного способу для моделювання аварійних ситуацій з великогабаритними ТЗ, наприклад падіння залізничного вагона з об'єктами в упаковках, який зійшов з швидкістю 70 км/год. з моста висотою 40 м, потребує розгін вагона проводити на споруді (мосту) висотою 40 м над рівнем перешкоди, що також ускладнює випробування і потребує значних матеріальних витрат. В основу корисної моделі поставлена задача створення удосконаленого способу випробувань транспортного засобу на діяння при транспортних аваріях, який би дозволяв підвищити його експлуатаційні характеристики шляхом уведення в нього нових операцій, таких як: - розгін транспортного засобу здійснюється по напрямних змінної кривизни, котрі мають горизонтальну прямолінійну ділянку і плавно переходять у прямолінійну похилу ділянку з заданим позитивним ухилом, до сходу транспортного засобу з напрямних у їх найвищій точці зі швидкістю, горизонтальна складова котрої дорівнює швидкості транспортного засобу в момент його сходу з опори заданої висоти, а вертикальна складова швидкості дорівнює значенню, котре визначається за формулою Vy  2g   h , де  - задана висота опори моста; h - висота сходу ТЗ з напрямних; g - прискорення вільного падіння, при цьому після сходу з напрямних за рахунок сил інерції транспортний засіб піднімається на задану висоту опори, а співудар з перешкодою здійснюється шляхом наступного падіння транспортного засобу, що дозволяє спростити моделювання падіння ТЗ у воду або на ґрунт; - після сходу транспортного засобу з напрямних йому надається задана кутова швидкість за допомогою імпульсного реактивного двигуна, закріпленого позаду транспортного засобу, при цьому вектор тяги двигуна спрямовується назад по ходу руху під заданим кутом до вертикалі, що дозволяє забезпечити потрібний кут підходу ТЗ до перешкоди. Поставлена задача вирішується таким чином, що у запропонованому способі випробувань транспортного засобу на діяння при транспортних аваріях, що включає розгін транспортного засобу з закріпленими на ньому об'єктами до розрахункової швидкості, схід його з опори моста, падіння і деформацію транспортного засобу при співударі з перешкодою, згідно з корисною 1 UA 117420 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 моделлю, розгін транспортного засобу здійснюють по напрямних змінної кривизни, котрі мають горизонтальну прямолінійну ділянку і плавно переходять у прямолінійну похилу ділянку з заданим позитивним ухилом, до сходу транспортного засобу з напрямних у їх найвищій точці зі швидкістю, горизонтальна складова котрої дорівнює швидкості транспортного засобу в момент його сходу з опори моста заданої висоти, а вертикальна складова швидкості дорівнює значенню, котре визначають за формулою Vy  2g   h , де  - задана висота опори моста; h - висота сходу ТЗ з напрямних; g - прискорення вільного падіння, при цьому після сходу з напрямних за рахунок сил інерції транспортний засіб піднімають на задану висоту опори, а співудар з перешкодою здійснюють шляхом наступного падіння транспортного засобу. Після сходу транспортного засобу з напрямних йому надають задану кутову швидкість за допомогою імпульсного реактивного двигуна, закріпленого позаду транспортного засобу, при цьому вектор тяги двигуна спрямовують назад по ходу руху під заданим кутом до вертикалі. Для пояснення способу випробувань додаються креслення, на яких схематично зображений стенд, у якому втілюється даний спосіб, та його детальний опис. На кресленнях зображено: - на фіг. 1 - загальний вигляд схеми випробувань; - на фіг. 2 виносний елемент А фіг. 1 (розміщення реактивного двигуна). Стенд складається з транспортного засобу 1, наприклад залізничного вагону, з закріпленими в ньому об'єктами 2, напрямних 3, виконаних у вигляді залізничної колії, опори 4 з висотою h і водної перешкоди 5 (фіг. 1). На залізничному вагоні 1 змонтовані ракетний двигун 6 і імпульсний реактивний двигун 7, поздовжня вісь якого розташована під кутом β до вертикалі (фіг.2). Напрямні 3 мають горизонтальну ділянку Б і похилу ділянку В з кутом ухилу α (фіг. 1). Проведення випробувань здійснюється в наступній послідовності. ТЗ 1 розганяють до розрахункової швидкості. Розгін здійснюють за допомогою ракетного двигуна 6 по напрямних 3. Далі виконують схід ТЗ 1 з напрямних 3 у їх найвищій точці. Причому швидкість розгону, кут  і висота h вибираються такими, щоб в момент сходу ТЗ 1 горизонтальна складова швидкості Vx його дорівнювала швидкості ТЗ 1 у момент його сходу з опори заданої висоти Н (моста, з якого імітують падіння ТЗ 1), а вертикальна складова швидкості дорівнювала значенню, котре визначають за формулою: Vy  2g   h . Після сходу з напрямних 3 за рахунок сил інерції, ТЗ 1 піднімається на задану висоту Н опори моста. Після падіння відбувається співудар його з водною перешкодою 5 і деформація. Після сходу ТЗ 1 з напрямних 3 йому можна придати задану кутову швидкість імпульсним реактивним двигуном 7. Вектор тяги двигуна 7 спрямовують назад по ходу руху під заданим кутом  до вертикалі. Параметри імпульсного реактивного двигуна 7 і напрямок вектора його тяги вибирають таким чином, щоб кут підходу ТЗ 1 до водної перешкоди 5 дорівнював натурному. Крім цього напрямок вектора тяги двигуна 7 вибирають таким, щоб він не знижував швидкість ТЗ 1 після сходу його з напрямних 3. На об'єкти 2 можна встановлювати вимірювальну апаратуру, інформацію з якої передають на встановлену на дистанції приймально-передавальну апаратуру або записують на встановлений на ТЗ 1 носій інформації, котрий запам'ятовує інформацію і котрий зберігають (не зображений). Це дозволяє реєструвати необхідну інформацію з об'єктів 2 у процесі випробувань. Під час випробувань ТЗ 1 на падіння при транспортних аваріях з моста висотою - Н = 40 м зі швидкістю - 70 км/год. (20 м/с) при масі ТЗ 1 з об'єктами 2 - М = 60 т, тязі двигуна 6 - Т = 600 кН, позитивному куті ухилу - α = 45° і висоті сходу ТЗ 1 з напрямних 3-h = 20 м можна визначити параметри руху ТЗ 1 і необхідний шлях його розгону. Вертикальна складова швидкості ТЗ 1 наприкінці сходу з напрямних 3 дорівнює величині, котру визначають за формулою: Vy  2g   h  2g 40  20   20 м/с (72 км/год.). Горизонтальна складова швидкості Vx з урахуванням кута ухилу напрямних 3 на ділянці В, що дорівнює α = 45°, також дорівнює 20 м/с (72 км/год.). Результуюча швидкість ТЗ 1 в момент сходу з напрямних 3 складає: Vcx  Vx2  Vy2  20 2  20 2  28,3 м/с (100 км/год.). 2 UA 117420 U Тобто у момент сходу з напрямних 3 горизонтальна складова швидкості дорівнює швидкості сходу ТЗ 1 з моста, а вертикальна складова швидкості забезпечує підйом ТЗ 1 ще на 20 м. Звідси визначаємо необхідну швидкість розгону ТЗ 1 Vo на ділянці Б (без урахування втрат на тертя): 5 10 15 Vo  2gh  Vcx2  2g  20  28,32  35 м/с (126 км/год.). Для розгону транспортного засобу 1 з прискоренням а = Т/М = 600,000 Н/60,000 кг = 10 м/с потрібна горизонтальна ділянка напрямних Б довжиною 2 2 L=Vo /2a=35 /2  10=60 м. Траєкторія руху ТЗ 1 зображена на фіг. 1 пунктирною лінією. Таким чином, запропонований спосіб дозволяє спростити моделювання падіння ТЗ на у воду або на ґрунт і значно зменшити матеріальні витрати. Залізничний вагон може виконуватися за патентом РФ № 2.252.168, МПК B61D 3/00, B61D 47/00, 2003р. або за патентом України №112032и, МПК B61D 3/16, В60Р 7/06, 2016 р. Вузли кріплення об'єктів у вагоні можуть виконуватися за патентами РФ №2.298.490, МПК В60Р 7/08, 2005р. та №2.298.492, МПК В60Р 7/08, 2005 р. Як об'єкти можуть використовуватися контейнери за патентами України № 80919, МПК B64G 5/00, F41F 3/00, 2013р. або № 112837, МПК B65D 88/12, 2016 р. Двигуни можуть виконуватися за патентами України № 79337, МПК G01L 5/13, F02K 9/08, F16M 11/00, 2012 р. та № 8733, МПК G01L 5/13, F02K 9/08, F16M 11/00, 2013 р. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 1. Спосіб випробувань транспортного засобу на діяння при транспортних аваріях, що включає розгін транспортного засобу з закріпленими на ньому об'єктами до розрахункової швидкості, схід його з опори моста, падіння і деформацію транспортного засобу при співударі з перешкодою, який відрізняється тим, що розгін транспортного засобу здійснюють по напрямних змінної кривизни, котрі мають горизонтальну прямолінійну ділянку і плавно переходять у прямолінійну похилу ділянку з заданим позитивним ухилом, до сходу транспортного засобу з напрямних у їх найвищій точці зі швидкістю, горизонтальна складова котрої дорівнює швидкості транспортного засобу в момент його сходу з опори моста заданої висоти, а вертикальна складова швидкості дорівнює значенню, котре визначають за формулою Vy  35 40 2g   h , де  - задана висота опори моста; h - висота сходу транспортного засобу з напрямних; g - прискорення вільного падіння, при цьому після сходу з напрямних за рахунок сил інерції транспортний засіб піднімають на задану висоту опори, а співудар з перешкодою здійснюють шляхом наступного падіння транспортного засобу. 2. Спосіб випробувань за п. 1, який відрізняється тим, що після сходу транспортного засобу з напрямних йому надають задану кутову швидкість за допомогою імпульсного реактивного двигуна, закріпленого позаду транспортного засобу, при цьому вектор тяги двигуна спрямовують назад по ходу руху під заданим кутом до вертикалі. 3 UA 117420 U 4 UA 117420 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5