RU2158698C1

RU2158698C1 - Damper for cushioning impact of landing object

Info

Publication number: RU2158698C1
Application number: RU99105319A
Authority: RU
Inventors: А.Г. Викторчик; А.С. Павлов; В.А. Тимохин
Original assignee: Московский государственный авиационный институт (технический университет); Павлов Анатолий Семенович; Тимохин Владимир Алексеевич
Priority date: 1999-03-12
Filing date: 1999-03-12
Publication date: 2000-11-10

Abstract

FIELD: emergency and rescue equipment. SUBSTANCE: damper includes gas-tight elastic envelope with inner cavity filled with air. Inner cavity of envelope is divided into two chambers of equal volume by gas- permeable elastic vertical rectangular partition. Outer walls of these chambers are formed by upper horizontal surface and two round cylinders of similar diameter which intersect along lower edge of partition; these cylinders are engageable with horizontal surface and are located horizontally and in parallel relative to each other. Upper edge of partition adjoins above-mentioned horizontal surface. Each chamber is provided with at least one adjusting valve, detachable joints and couplers. At one end, couplers are secured to partition by means of detachable joints along upper and lower edges; at other end, they are secured to envelope along generatrix of respective cylinder. EFFECT: improved service characteristics; enhanced reliability of damper. 11 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к аварийно-спасательному оборудованию, в частности к устройствам, предназначенным для смягчения удара объекта при соприкосновении его с землей. The invention relates to rescue equipment, in particular to devices designed to mitigate the impact of an object in contact with the ground.

Известен демпфер для смягчения удара приземляющегося объекта, который содержит газонепроницаемую эластичную оболочку, заполненную воздухом (DE 19509245 C1, МПК 6 - B 64 D 1/14, B 64 G 1/62, 21.03.96). Known damper to mitigate the impact of a landing object, which contains a gas-tight elastic shell filled with air (DE 19509245 C1, IPC 6 - B 64 D 1/14, B 64 G 1/62, 03/21/96).

В оболочке известного демпфера размещены две камеры, расположенные друг над другом и сообщающиеся через отверстие. Однако эта конструкция не обеспечивает высоких эксплуатационных характеристик и надежности, поскольку при размещении камер друг над другом и практически всегда действующей на приземляющийся объект горизонтальной составляющей вектора скорости устойчивость системы объект-демпфер значительно уменьшается, т.е. возрастает возможность опрокидывания объекта. Кроме того, известный демпфер имеет высокий градиент роста перегрузки и, как следствие этого, возникновение вероятности разрыва оболочки, поскольку отсутствуют конструктивные элементы, которые обеспечивают увеличение объема оболочки, а также регулируемый выход воздуха из внутренних полостей камер в атмосферу, когда давление в оболочке в процессе ее обжатия поднимается выше определенного допустимого значения. Большие силы упругой деформации, появляющиеся при этом в конструкции, создают условия для возникновения подскока объекта при соприкосновении его с землей, что также уменьшает устойчивость и может привести к опрокидыванию и повреждению объекта. In the shell of the known damper are two chambers located one above the other and communicating through an opening. However, this design does not provide high operational characteristics and reliability, since when placing the cameras on top of each other and almost always acting on the landing object of the horizontal component of the velocity vector, the stability of the object-damper system is significantly reduced, i.e. the possibility of overturning an object increases. In addition, the known damper has a high growth gradient of the overload and, as a consequence, the likelihood of rupture of the shell, since there are no structural elements that provide an increase in the volume of the shell, as well as an adjustable outlet of air from the internal cavities of the chambers to the atmosphere, when the pressure in the shell during its compression rises above a certain allowable value. The large elastic deformation forces that appear in the structure, create conditions for the object to jump when it comes in contact with the ground, which also reduces stability and can lead to capsizing and damage to the object.

Целью настоящего изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик и повышение надежности демпфера. The aim of the present invention is to improve operational characteristics and increase the reliability of the damper.

Указанные технические результаты достигаются тем, что в демпфере для смягчения удара приземляющегося объекта, содержащего газонепроницаемую эластичную оболочку с внутренней полостью, заполненной воздухом, согласно изобретению внутренняя полость оболочки разделена газопроницаемой эластичной вертикальной перегородкой прямоугольной формы на две камеры равного объема, наружные стенки которых образованы верхней горизонтальной поверхностью и сопряженными с ней пересекающимися вдоль нижней кромки перегородки двумя круглыми цилиндрами одинакового диаметра, расположенными горизонтально и параллельно один относительно другого, причем верхняя кромка перегородки примыкает к упомянутой горизонтальной поверхности. Каждая камера снабжена по меньшей мере одним регулирующим клапаном, сообщающим полость камеры с атмосферой, разъемными соединениями и стяжками, закрепленными одним концом посредством разъемных соединений к перегородке соответственно вдоль ее верхней и нижней кромки, а другим - к оболочке вдоль образующей соответствующего цилиндра. These technical results are achieved by the fact that in the damper to mitigate the impact of a landing object containing a gas-tight elastic shell with an internal cavity filled with air, according to the invention, the inner cavity of the shell is divided by a rectangular rectangular gas-permeable elastic partition into two chambers of equal volume, the outer walls of which are formed by the upper horizontal the surface and its adjacent two round cylinders intersecting along the lower edge of the septum and of the same diameter, arranged horizontally and parallel to one another, the upper edge of the partition adjacent to said horizontal surface. Each chamber is equipped with at least one control valve communicating the chamber cavity with the atmosphere, detachable joints and couplers fixed at one end by detachable connections to the partition along its upper and lower edges, respectively, and to the shell along the generatrix of the corresponding cylinder.

Кроме того, регулирующий клапан может быть установлен на оболочке камеры по центральной оси цилиндра. In addition, the control valve can be mounted on the shell of the chamber along the central axis of the cylinder.

Стяжки могут быть выполнены или из тросиков, или из лент, или из единого полотнища. Ties can be made of either cables, or tapes, or from a single panel.

Рекомендуется снабдить полотнище силовыми лентами, закрепленными вдоль его верхних и нижних кромок. It is recommended to provide the cloth with power tapes fixed along its upper and lower edges.

Предусмотрено, что каждое разъемное соединение может состоять из разрывного элемента и ряда малых петель, равномерно закрепленных вдоль соответствующих кромок перегородки, и ряда больших петель, соединенных с соответствующими стяжками и продетых через малые петли, причем каждая большая петля, начиная со второй, продета через предшествующую ей большую петлю, а последняя большая петля соединена с оттарированным разрывным элементом. It is envisaged that each detachable connection may consist of a discontinuous element and a series of small loops evenly fixed along the corresponding edges of the partition, and a series of large loops connected to the corresponding couplers and threaded through small loops, with each large loop starting from the second through the previous her a large loop, and the last large loop is connected to the calibrated bursting element.

Также предусмотрено, что регулирующий клапан может быть снабжен цилиндрическим фланцем, закрепленным в оболочке, дроссельным элементом и крышкой, при этом дроссельный элемент выполнен из эластичных полос материала, образующих цилиндрическую поверхность и прикрепленных одним концом к фланцу, а другим - к крышке. It is also provided that the control valve may be provided with a cylindrical flange fixed in the shell, a throttle element and a cover, while the throttle element is made of elastic strips of material forming a cylindrical surface and attached at one end to the flange and the other to the cover.

Рекомендуется на внешней стороне эластичных полос установить по меньшей мере одно бандажное кольцо. It is recommended that at least one retaining ring be installed on the outside of the elastic bands.

Бандажное кольцо может быть выполнено из эластичного материала. The bandage ring may be made of elastic material.

Кроме того, эластичные полосы могут быть выполнены из газопроницаемого материала. In addition, the elastic bands may be made of a gas permeable material.

На фиг. 1 изображен в изометрии общий вид демпфера для смягчения удара приземляющегося объекта. In FIG. 1 is a perspective view showing a general view of a damper to mitigate the impact of a landing object.

На фиг. 2 показано поперечное сечение демпфера. In FIG. 2 shows a cross section of a damper.

На фиг. 3 показана конструкция разъемного соединения. In FIG. 3 shows a detachable connection design.

На фиг. 4 изображен общий вид регулирующего клапана в изометрии. In FIG. 4 is a perspective view of a control valve.

На фиг. 5 представлено продольное сечение регулирующего клапана в рабочем состоянии. In FIG. 5 shows a longitudinal section of a control valve in operating condition.

Демпфер для смягчения удара приземляющегося объекта содержит газонепроницаемую эластичную оболочку 1, заполненную воздухом под избыточным давлением. Внутренняя полость оболочки разделена выполненной из газопроницаемого эластичного материала вертикальной перегородкой 2 прямоугольной формы в плане на две камеры 3, 4 равного объема. Наружные стенки камер образованы общей верхней горизонтальной поверхностью 5 и сопряженными с ней пересекающимися вдоль нижней кромки перегородки 2 двумя круглыми цилиндрами 6 одинакового диаметра, расположенными горизонтально и параллельно один относительно другого. Верхняя кромка вертикальной перегородки 2 примыкает к горизонтальной поверхности 5. Каждая камера 3, 4 снабжена регулирующим клапаном 7, сообщающим полость камеры с атмосферой, разъемными соединениями и стяжками 8. Стяжки закреплены одним концом (краем) посредством разъемных соединений к перегородке 2 соответственно вдоль ее верхней и нижней кромок, а другим - к оболочке вдоль образующей соответствующего цилиндра. The damper to mitigate the impact of the landing object contains a gas-tight elastic shell 1 filled with air under overpressure. The inner cavity of the shell is divided by a rectangular vertical wall 2 made of a gas-permeable elastic material in plan into two chambers 3, 4 of equal volume. The outer walls of the chambers are formed by a common upper horizontal surface 5 and mating with it intersecting along the lower edge of the partition 2 by two round cylinders 6 of the same diameter, located horizontally and parallel to one another. The upper edge of the vertical partition 2 is adjacent to the horizontal surface 5. Each chamber 3, 4 is equipped with a control valve 7, which communicates the chamber cavity with the atmosphere, detachable joints and couplers 8. The couplers are fixed at one end (edge) through detachable connections to the partition 2, respectively, along its upper and the lower edges, and the other to the shell along the generatrix of the corresponding cylinder.

Регулирующие клапана 7 могут быть установлены на оболочке камер 3, 4 по центральной оси каждого цилиндра. Стяжки 8 могут быть выполнены из тросиков, или из лент, или из единого полотнища. Полотнище может быть снабжено силовыми лентами, закрепленными вдоль его верхних и нижних кромок. Control valves 7 can be installed on the shell of the chambers 3, 4 along the central axis of each cylinder. Ties 8 can be made of cables, or tapes, or from a single panel. The cloth may be provided with power bands fixed along its upper and lower edges.

Разъемное соединение состоит из разрывного элемента 9 и ряда малых петель 10, равномерно закрепленных вдоль соответствующих кромок вертикальной перегородки 2, и ряда больших петель 11, соединенных с соответствующими стяжками 8 и продетых через малые петли 10. При этом каждая большая петля 11, начиная со второй, продета через предшествующую ей большую петлю, а последняя большая петля соединена с разрывным элементом 9, оттарированным на определенное усилие разрыва. The detachable connection consists of a discontinuous element 9 and a series of small loops 10, evenly fixed along the corresponding edges of the vertical partition 2, and a series of large loops 11 connected to the corresponding couplers 8 and threaded through the small loops 10. Moreover, each large loop 11, starting from the second , is threaded through the large loop preceding it, and the last large loop is connected to the discontinuous element 9, calibrated for a certain breaking force.

Регулирующий клапан 7 включает в себя цилиндрический фланец 12, закрепленный в оболочке, дроссельный элемент 13 и крышку 14. Дроссельный элемент выполнен из эластичных полос материала, образующих цилиндрическую поверхность и прикрепленных одним концом к фланцу 12, а другим к крышке 14. Крышка в убраном положении клапана 7 может удерживаться упругим кольцом 15, закрепленным на оболочке, или посредством разъемного соединения, например, аналогично применяемому на стяжках 8. Эластичные полосы могут быть выполнены из газопроницаемого материала. На внешней стороне эластичных полос может быть установлено по меньшей мере одно бандажное кольцо 16, которое может быть выполнено их эластичного материала. The control valve 7 includes a cylindrical flange 12, mounted in the shell, a throttle element 13 and a cover 14. The throttle element is made of elastic strips of material that form a cylindrical surface and attached at one end to the flange 12 and the other to the cover 14. The cover in the retracted position the valve 7 can be held by an elastic ring 15 mounted on the shell, or by means of a detachable connection, for example, similar to that used on the couplers 8. Elastic bands can be made of gas-permeable material. At least one retaining ring 16 may be installed on the outside of the elastic bands, which may be made of their elastic material.

Демпфер может крепиться своей верхней горизонтальной поверхностью 5 к нижней части десантируемого объекта или устанавливаться на земле и смягчать силу удара сбрасываемого на него объекта. The damper can be attached with its upper horizontal surface 5 to the lower part of the landing object or mounted on the ground and soften the impact force of the object dropped onto it.

Демпфер для смягчения удара приземляющегося объекта работает следующим образом. Damper to mitigate the impact of a landing object works as follows.

При соприкосновении системы объект-демпфер с землей начинается обжатие (деформация) оболочки 1 и повышение в ней давления воздуха. Камеры 3, 4 изменяют свою форму за счет эластичности стенок камер, при этом стенки камер в местах крепления стяжек 8 не деформируются. Однако дальнейшее обжатие и рост давления вызывает разрыв оттарированного на заданную величину разрывного элемента 9, большие петли 11 стяжек 8 выходят из малых петель 10 и происходит резкое увеличение объема оболочки 1, а следовательно, уменьшаются давление и перегрузка. Затем при увеличении обжатия и повышении давления в камерах в работу включаются соответствующие клапана 7. When the object-damper system comes into contact with the ground, compression (deformation) of the shell 1 begins and the air pressure in it increases. Chambers 3, 4 change their shape due to the elasticity of the walls of the chambers, while the walls of the chambers at the points of attachment of the screeds 8 are not deformed. However, further compression and increase in pressure causes a rupture of the bursting element cured by a predetermined value 9, large loops 11 of the ties 8 come out of small loops 10 and a sharp increase in the volume of the shell 1 occurs, and therefore, pressure and overload decrease. Then, with an increase in compression and an increase in pressure in the chambers, the corresponding valves 7 are turned on.

В процессе подготовки клапана к работе эластичные полосы дроссельного элемента 13 проталкиваются через фланец 12 внутрь оболочки 1, при этом крышка 14 устанавливается между фланцем 12 и упругим кольцом 15. При заполнении оболочки воздухом под избыточным давлением крышка 14 прижимается к кольцу 15 и герметизируют внутреннюю полость. При повышении давления воздуха в оболочке 1 в процессе гашения удара крышка 14 через упругое кольцо 15 выталкивается наружу и воздух, дросселируясь через образовавшиеся щели между эластичными полосами материала, начинает выходить из камер 3, 4 в атмосферу. В этом процессе эластичные полосы дроссельного элемента 13, растягиваясь, образуют между бандажным кольцом 16, фланцем 12 и крышкой 14 бочкообразную поверхность. По мере снижения давления воздуха в оболочке площадь образовавшихся щелей вследствие эластичности материала уменьшается. Таким образом происходит регулирование количества воздуха, выходящего через регулирующий клапан 7 в атмосферу, а следовательно, и поддержание требуемого закона изменения давления в оболочке в процессе ее обжатия. In the process of preparing the valve for operation, the elastic bands of the throttle element 13 are pushed through the flange 12 into the shell 1, while the cover 14 is installed between the flange 12 and the elastic ring 15. When the shell is filled with air under excessive pressure, the cover 14 is pressed against the ring 15 and seal the internal cavity. With increasing air pressure in the shell 1 in the process of quenching the shock, the cover 14 is pushed out through the elastic ring 15 and the air, throttling through the formed gaps between the elastic bands of the material, begins to escape from the chambers 3, 4 into the atmosphere. In this process, the elastic bands of the throttle element 13, stretching, form a barrel-shaped surface between the retaining ring 16, the flange 12 and the cover 14. As the air pressure in the shell decreases, the area of the formed gaps due to the elasticity of the material decreases. Thus, the amount of air released through the control valve 7 into the atmosphere is regulated, and therefore, the required law of pressure change in the shell during its compression is maintained.

В зависимости от параметров и траектории приземляющегося объекта рабочие характеристики клапана 7, а следовательно, и демпфера в целом можно изменять и корректировать количеством бандажных колец 16, а также подбором материалов с определенными механическими и физическими свойствами, из которых изготавливаются бандажные кольца 16 и эластичные полосы дроссельного элемента 13. Depending on the parameters and the trajectory of the landing object, the operating characteristics of the valve 7, and therefore the damper as a whole, can be changed and adjusted by the number of retaining rings 16, as well as by the selection of materials with certain mechanical and physical properties, from which the retaining rings 16 and elastic throttle bands are made element 13.

В случае начального соприкосновения с землей одной из камер 3 или 4 демпфера вертикальная перегородка 2, изготовленная из газопроницаемого материала, предотвращает мгновенное перетекание воздуха из одной камеры в другую, что повышает устойчивость системы объект-демпфер. In the case of the initial contact with the ground of one of the chambers 3 or 4 of the damper, a vertical partition 2 made of a gas-permeable material prevents the instantaneous flow of air from one chamber to another, which increases the stability of the object-damper system.

Таким образом, использование в конструкции демпфера двух камер равного объема с общей газопроницаемой перегородкой, стяжек с регулируемым усилием разрыва разъемных соединений и регулирующего клапана с переменными параметрами позволяет получить необходимые рабочие характеристики демпфера и предотвратить аварийные ситуации - разрыв оболочки, опрокидывание и повреждение приземляющегося объекта, т.е. улучшить эксплуатационные характеристики и повысить надежность. Thus, the use in the design of the damper of two chambers of equal volume with a common gas-permeable partition, couplers with adjustable tensile strength of detachable joints and a control valve with variable parameters allows to obtain the necessary performance characteristics of the damper and prevent emergency situations - rupture of the shell, capsizing and damage to the landing object, t .e. Improve performance and increase reliability.

Проведенные исследования на экспериментальной установке (копре), а также натурные испытания десантирования объекта показали высокую надежность действия демпфера и подтвердили достижение указанных технических результатов. Studies performed on an experimental installation (copra), as well as full-scale tests of the landing of the object showed high reliability of the damper and confirmed the achievement of these technical results.

Claims

1. Damper to mitigate the impact of a landing object, containing a gas-tight elastic shell with an internal cavity filled with air, characterized in that the inner cavity of the shell is divided by a gas-permeable elastic vertical partition of a rectangular shape into two chambers of equal volume, the outer walls of which are formed by an upper horizontal surface and paired with intersecting along the lower edge of the septum with two round cylinders of the same diameter, located horizontally and parallel to one another, with the upper edge of the partition adjacent to the horizontal surface, each chamber is equipped with at least one control valve communicating the chamber cavity with the atmosphere, detachable joints and couplers fixed at one end by detachable connections to the partition along its upper and lower, respectively edges, and the other to the shell along the generatrix of the corresponding cylinder.

2. The damper according to claim 1, characterized in that the control valve is mounted on the shell of the chamber along the central axis of the cylinder.

3. Damper according to claim 1 or 2, characterized in that the couplers are made of cables.

4. Damper according to claim 1 or 2, characterized in that the couplers are made of tapes.

5. Damper according to claim 1 or 2, characterized in that the couplers are made of a single panel.

6. The damper according to claim 5, characterized in that the panel is equipped with power bands fixed along its upper and lower edges.

7. The damper according to claim 1, or 2, or 3, or 4, or 5, or 6, characterized in that each detachable connection consists of a discontinuous element and a series of small loops evenly fixed along the corresponding edges of the partition, and a series of large loops connected to the respective screeds and threaded through small loops, each large loop starting from the second threaded through the large loop preceding it, and the last large loop connected to the calibrated bursting element.

8. The damper according to claim 1, or 2, or 3, or 4, or 5, or 6, or 7, characterized in that the control valve is equipped with a cylindrical flange mounted in the shell, a throttle element and a cover, while the throttle element is made from elastic strips of material forming a cylindrical surface and attached at one end to the flange and the other to the cover.

9. Damper according to claim 8, characterized in that at least one retaining ring is installed on the outside of the elastic bands.

10. The damper according to claim 9, characterized in that the retaining ring is made of elastic material.

11. Damper according to claim 8, or 9, or 10, characterized in that the elastic bands are made of a gas-permeable material.