торсионно-тросовое ударозащитное устройство

Формула изобретения

Торсионно-тросовое ударозащитное устройство, содержащее наружную опорную раму, устанавливаемую на горизонтальном основании, и расположенную внутри нее подвешенную на тросах внутреннюю раму для установки защищаемого объекта отличающееся тем, что по периметрам наружной и внутренней рам имеются штанги, диаметр которых равен 8 - 10 диаметрам троса, при этом штанги на внутренней раме жестко закреплены по периметру этой рамы, а штанги на наружной раме, выполненные в виде отрезков, равных по длине сторонам наружной рамы, соединены с концами торсионов, выполненных в виде набора круглых стержней, закрепленных на сторонах наружной рамы, а сами штанги на наружной и внутренней рамах соединены между собой восьмиобразно намотанным на эти штанги тросом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для защиты радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) и других объектов от виброударных и сейсмических воздействий большой амплитуды и длительности, передаваемых через основание в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Может быть использовано для защиты изделий при транспортировке и погрузке.

Аналогом предложенного устройства является амортизатор на торсионных стержнях, разработанный в США для упаковок электронной аппаратуры, предназначенных для защиты грузов от ударов при перегрузках 25g. Блок торсионных стержней и стали круглого сечения размещен в плоском металлическом корпусе, образующим основание амортизатора, где закреплены концы стержней. Другие концы стержней изогнуты определенным образом и образуют упругий элемент амортизатора.

К недостаткам такого амортизатора следует отнести вероятность возникновения резонансных явлений и недопустимые размахи колебаний, вызванные отсутствием демпфирующих устройств [1].

Другим аналогом является тросиковые амортизаторы, целиком изготовленные из металла и эффективно работающие в любой плоскости.

Трос круглого сечения благодаря относительно равномерному распределению напряжений способен воспринимать весьма большую энергию на единицу веса.

Тросиковый амортизатор представляет собой цилиндрический стержень, закрепленный на основании и соединенный с аналогичным стержнем на приборе посредством восьмиобразно намотанного троса, поочередно огибающего то один, то другой стержень. Количество петель троса выбирается в зависимости от требуемой жесткости и статической деформации амортизатора. При воздействии сильного толчка его энергия поглощается амортизатором за несколько циклов движения.

К недостаткам такого амортизатора следует отнести малые перемещения, т. к. продольные пружинящие свойства троса незначительны [2].

Прототипом заявленного устройства является амортизатор комбинированный, выполненный из металла и содержащий упругий элемент в виде двух конических пружин, заключенных в верхний и нижний корпус. В свою очередь пружины соединены своими коническими частями с кольцевой пластиной. Амортизатор выполнен таким образом, что верхний и нижний корпус не соприкасается с кольцевой пластиной, которая расположена между ними посередине на равных расстояниях. Края верхнего и нижнего корпусов соединены по периметру с кольцевой пластиной верхним и нижним тросом, пропущенным поочередно восьмиобразно в отверстиях на краях корпусов и пластины.

Этот амортизатор представляет собой сочетание стальных конических пружин с "прошивкой" тросом, выполняющим роль демпфера колебаний. К недостаткам следует отнести малые значения перемещений. Этот амортизатор не обеспечивает требования по защите от сейсмических и ударных воздействий, отличающихся большой амплитудой и длительностью "подвижек" в горизонтальной и вертикальной плоскостях [3].

Техническим результатом предлагаемого торсионно-тросового ударозащитного устройства является повышенная степень защиты РЭА и других объектов в области нерегулярных низкочастотных и одиночных знакопеременных ударных нагрузок различной амплитуды и длительности, передаваемых через основание в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Указанный технический результат достигается тем, что торсионно-тросовое ударозащитное устройство, содержащее наружную опорную раму, устанавливаемую на горизонтальном основании, и расположенную внутри нее подвешенную на тросах внутреннюю раму для установки защищаемого объекта, отличается тем, что по периметрам наружной и внутренней рам имеются штанги, диаметр который равен 8-10 диаметрам троса, при этом штанги на внутренней раме жестко закреплены по периметру этой рамы, а штанги на наружной раме, выполненные в виде отрезков, равных по длине наружной рамы, соединены с концами торсионов, выполненных в виде набора круглых стержней, закрепленных на сторонах наружной рамы. Сами штанги на наружной и внутренней рамах соединены между собой восьмиобразно намотанным на эти штанги тросом.

На чертеже представлена схема торсионно-тросового ударозащитного устройства.

Само устройство состоит из внутренней 1 и внешней 2 рам. По периметрам наружной и внутренней рам параллельно сторонам расположены металлические штанги, диаметр которых равен 8-10 диаметрам троса.

Штанги выполнены в виде отрезков, равных по длине сторонам наружной и внутренней рам.

Штанги 3 жестко закреплены по периметру рамы 1 в ее нижней части. Такие же штанги 4 расположены в верхней части наружной рамы и жестко соединены с концами торсионов 5, выполненных в виде набора круглых стержней и закрепленных на сторонах наружной рамы. Таким образом штанги на наружной раме "подпружинены" торсионами 5 и имеют возможность упругого перемещения в плоскости витков троса.

Стальной трос 6 поочередно пропущен между штангами, расположенными по периметрам наружной и внутренней рам, восьмиобразно охватывая их.

Диаметр, число витков и шаг намотки определяют уровнем демпфирования, величиной провиса, перемещениями внутренней рамы по горизонтали и вертикали.

Штанги на наружной платформе жестко соединены с верхними концами торсионов, представляющих из себя набор круглых стержней, которым придана форма, обеспечивающая требуемое отклонение верхних штанг при самых больших амплитудах внешних воздействий. Требуемая упругость и жесткость устройства защиты обеспечивается необходимым количеством стержней и их диаметром, при различном значении плеч рычагов торсиона.

Таким образом сочетание упругого торсиона с намоткой троса, обеспечивающего "мягкое" демпфирование системы, а также выбранная схема вывешивания изделия обеспечивают эффективную защиту изделия от ударов большой силы и длительности, передаваемых через основание.

Предложенное торсионно-тросовое ударозащитное устройство работает следующим образом.

Защищаемый объект устанавливается на внутренней раме (платформе) таким образом, чтобы совместить центры масс объекта и защитного устройства.

При ударном воздействии по вертикали происходит натяжение восьмиобразно намотанных тросов на штангах, причем усилие натяжения троса передается через верхнюю штангу на концы торсионов, которые выгибаются в сторону внутренней рамы, создавая необходимую величину перемещения при мощных ударах большой длительности.

Сами торсионы выполнены в виде набора стержней круглого сечения, которым придана z-образная форма. Стержни собраны в пакет и закреплены таким образом, что нижние загнутые концы стержней жестко заделаны, а другие концы, имеющие различную длину плеч, соединены со штангой.

При виброударном воздействии эта штанга, связанная тросами с внутренней рамой, отклоняется в сторону натяжения тросов, при этом из-за различия плеч стержней обеспечивается нелинейная силовая характеристика торсиона.

Восьмиобразная намотка троса обеспечивает нужную величину демпфирования, необходимую для быстрого затухания возникших колебаний и эффективного поглощения энергии удара.

При ударах, направленных в горизонтальной плоскости, максимальную нагрузку воспринимают штанги и торсионы, расположенные со стороны наносимого удара. При этом начинает эффективно работать система вывешивания изделия, принимающая на себя большую долю энергии удара.

Таким образом, предложенное торсионно-тросовое ударозащитное устройство обеспечивает эффективную защиту изделий от ударов большой силы и длительности за счет применения торсионов и намотанных тросов в вывешенном варианте.

В настоящее время разработаны чертежи и ведется изготовление экспериментального образца.

Предварительные исследования подтверждают технический результат, описанный в материалах заявки.

Протоколы испытаний при необходимости могут быть представлены экспертизе.

Источники информации

1. А. Даммер, Б.Гриффин. Испытание радиоэлектронной аппаратуры и материалов на воздействие климатических и механических условий. М.-Л.: Энергия, 1965, & 9-2, с. 316.

2. В. С. Ильинский. Защита аппаратов от динамических воздействий. М.: Энергия, 1970, & 6-20, с. 276.

3. Амортизатор комбинированный, а.с. СССР 1798563, кл. F 16 F 7/14.