/
Похожие
Текст
Б.А. ХРАМОВ
ОСНОВЫ ТЕОРИИ
И ПРОЕКТИРОВАНИЯ
УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ
БОЕВОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО
РАКЕТНОГО КОМПЛЕКСА
Учебное пособие
Министерство образования и науки Российской Федерации
Балтийский государственный технический университет "Военмсх”
Б.А. ХРАМОВ
ОСНОВЫ ТЕОРИИ
И ПРОЕКТИРОВАНИЯ
УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ
БОЕВОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО
РАКЕТНОГО КОМПЛЕКСА
Учебное пособие
Рекомендовано
У МО вузов по университетскому политехническому образованию
в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся
по специальности 160803."Стартовые технические комплексы
ракепуй коСмйчеаких аппаратов "
Санкт-Петербург
УДК 623.46 (075.8)
Х89
Храмов, Б.А.
Х89 Основы теории и проектирования устройств и сис-
тем боевого железнодорожного ракетного комплекса:
учебное пособие / Б.А.Храмов; Балт. гос. техн. ун-т. -
СПб., 2005.- 112 с.
ISBN 5-85546-174-2
Настоящее пособие, соответствующее лекционным курсам
"Проектирование подвижных стартовых комплексов" и "Стартовое
оборудование", включает в себя общий обзор систем и устройств,
входящих в боевой железнодорожный ракетный комплекс, внешних
naipyjOK, действующих на aiperaibi и системы комплекса в процес-
се сто эксплуатации, содержит алгоритмы расчёта живучести ком-
плекса и устойчивости его агрегатов при старте. Рассмотрены воз-
можные варианты конструкций основных агрегатов, методы и об-
щие принципы расчёта, выбора их схем и конструктивных парамет-
ров.
Предназначено для студентов IV - V курса механических специ-
альностей, может быть использовано при курсовом и дипломном
проектировании, а также магистрами и аспирантами.
УДК 623.46 (075.8)
Рецензенты: кафедра 14 ВКА им. А.Ф. Можайского (нач-к
каф., д-р техн, наук, проф. В.В. Козлов)-, д-р техн, наук, проф.
А.Ф. Уткин
ISBN 5-85546-174-2
© БГТУ, 2005
© Б.А. Храмов, 2005
Введение
Стратегические наземные ракетные комплексы - все ракетные
системы с наземным размещением стартовых или пусковых уста-
новок с дальностью стрельбы свыше 1000 км. способные решать
боевые задачи стратегического назначения. В настоящее время
стратегические ракеты оснащаются ядерными или термоядерны-
ми боевыми частями, к ним относятся баллистические и крылатые
ракеты средней (от 1000 до 5500 км) и межконтинентальной даль-
ности (свыше 5500 км).
Стратегические наземные ракетные комплексы могут иметь
стационарные и подвижные пусковые установки (ПУ). К подвиж-
ным пусковым установкам относят грунтовые (колесные, гусе-
ничные или с другими движителями) и железнодорожные ПУ.
Были попытки разместить ракетные комплексы на речных судах,
перемещаемых подводных пусковых установках.
По техническому совершенству и предъявляемым к ракетным
комплексам (РК) требованиям по степени защищённости, точно-
сти сгрсльбы, времени боевой готовности, типу боевых частей и
прочее стратегические наземные ракетные комплексы Ракетных
войск стратегического назначения (РВСН) можно разделить на
пять поколений.
Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы
по созданию ракетной техники велись уже в период с 1921 по
1945 г. в Советском Союзе. В эти годы были созданы первые экс-
периментальные баллистические, крылатые, зенитные ракеты,
ракетопланы. В работах использовались различные типы ракет-
ных двигателей, в том числе ЖРД, РДТТ, ПВРД и др.
Боевые ракетные комплексы в этот период серийно не произ-
водились, за исключением неуправляемых ракетных снарядов ти-
па РС-82(М-8), РС-132(М-13) и др., которые широко использова-
лись в реактивных системах залпового огня.
После окончания Великой Отечественной войны в Советском
Союзе началось бурное развитие ракетной техники: создавались
специальные научно-исследовательские институты, конструктор-
ские бюро, заводы и испытательные полигоны.
Первым стратегическим ракетным комплексом стал РК с бал-
листической ракетой Р-5М(8К51), оснащённой ядерной боевой
головкой, принятый на вооружение в 1956 г. Он имел наземную
пусковую установку в виде пускового стола, время подготовки к
старту измерялось часами. В 1958 г. были приняты на вооружение
стратегические комплексы средней дальности с ракетами Р-12 и
Р-14. Первая отечественная МБР в модификации Р-7А была соз-
дана и принята на вооружение в 1960 г.
Первым отечественным массовым комплексом стратегического
назначения межконтинентальной дальности стрельбы стал в
1961 г. ракетный комплекс с МБР Р-16.
Ракетные комплексы с межконтинентальными ракетами Р-7А и
Р-16 так же, как и комплекс с ракетой Р-5М, имели наземные не-
защищенные ПУ.
Ещё в 1958 г. была поставлена задача и начата работа по раз-
мещению баллистических ракет в шахтных пусковых установках
(ШПУ). Были созданы шахтные стартовые комплексы: «Двина»
для ракет Р-12У (1962 г.), «Чусовая» для ракеты Р-14У (1963 г.),
«Шексна» для ракеты Р-16У (1963 г.) и «Десна» для ракет Р-9У
(1964 г.). С принятием на вооружение вышеупомянутых шахтных
ракетных комплексов завершается этап создания стратегических
ракетных комплексов первого поколения (1955-1963 гг.). Шахт-
ный способ размещения МБР и БРСД в дальнейшем стал основ-
ным для стратегических ракет наземного базирования СССР и
США.
Разработки стратегических ракетных комплексов второго по-
коления с ШПУ типа ОС (одиночные старты) и с подвижными
грунтовыми ПУ относятся к началу 1960-х гг. Ускорение работ по
этим системам подталкивалось наращиванием США стратегиче-
ских наступательных сил за счёт масштабного развёртывания
МБР «Минитмен». Принятые на вооружение РК второго поколе-
ния имели одиночные шахтные пусковые установки типа ОС, за-
щищенные, как и командные пункты, от воздействия давлений во
фронте воздушной ударной волны при ядерных взрывах (Арф <
< 0,2 МПа). Это были ракетные комплексы с ампулизированными
жидкостными ракетами: «тяжёлой» Р-36, «лёгкими» УР-100 и УР-
100У, а также с ракетами РТ-2П с твердотопливными двигателя-
ми. Группа из нескольких (до 10) ШПУ с установленными в них
ракетами и защищённый подземный командный пункт составляли
боевой ракетный комплекс (БРК). Комплексы размещались в по-
зиционных районах с одиночными ШПУ типа ОС, разнесёнными
на такое расстояние, чтобы две ПУ не могли быть поражены од-
ним ядерным взрывом, т.е. в нескольких километрах друг от дру-
га.
Массовое строительство в сжатые сроки ПУ типа ОС для ракет
УР-100 и Р-36 и их модификаций было обеспечено за счёт упро-
щенной конструкции ПУ и командных пунктов с малой степенью
защи ты от воздействия ядерного взрыва без специальной аморти-
зации ракет в III ПУ.
Разработка первой отечественной твердотопливной МБР РТ-2
началась уже в 1961 г. Эти ракетные комплексы с шахтными пус-
ковыми установками с защитой от воздействия ядерного взрыва
выше, чем ракетные комплексы I поколения (до Дрф = 1,0 МПа).
К этому же периоду относятся работы по созданию опытных
ракетных комплексов с подвижными пусковыми установками на
гусеничном шасси с БРСД РТ-15 и МБР ОТ-20П, а также па же-
лезнодорожных платформах и колёсном ходу. Созданием этих
комплексов завершаются работы по второму поколению.
Разработка стратегических ракет третьего поколения с улуч-
шенными характеристиками и разделяющимися головными час-
тями индивидуального наведения относится ко второй половине
1960-х г. Это была ответная мера на создание США МБР «Мини-
мен-3» и БРПЛ «Посейдон С-3» с РГЧ.
С начала 1970-х годов принимаются на вооружение модерни-
зированные стратегические ракетные комплексы с МБР УР-100К,
УР-100У, УР-100УТТХ и Р-36П с кассетными боевыми частями
без индивидуального наведения.
Основные усилия при создании шахтных комплексов третьего
поколения были направлены на создание одиночных командных
пунктов контейнерного типа, которые устанавливались в шахты;
на повышение защищённости и живучести ШПУ и на создание
разделяющихся головных частей индивидуального наведения с
более эффективными средствами преодоления ПРО для МБР; на
повышение босной готовности и точности попадания; на умень-
шение времени подготовки к пуску и возможность дистанционно-
го перенацеливания ракет перед пуском; на разработку автомати-
зированной системы боевого управления (СБУ).
На первом этапе были выдвинуты две концепции построения
стратегических сил. Концепция генерального конструктора
ЦКБТМ В.Н. Челомея: большое количество достаточно простых в
эксплуатации и дешёвых ракет, имеющих газодинамический старт
с дешёвыми и простыми шахтами (до 5000 пусковых установок).
Вторая концепция главного конструктора КБ «Южное»
М.К. Янгеля: новые ампулизированные жидкостные ракеты с раз-
деляющими головными частями, более мощные и более точные, с
пусковыми установками высокой защиты. Им были предложены
две жидкостные ракеты: крупногабаритная Р-36М и малогабарит-
ная МР-УР-100 с одними и теми же боевыми блоками, но с их раз-
личным составом.
Советом Обороны была принята вторая концепция, выполне-
ние которой после смерти М.К. Янгеля в 1971 г. было возложено
на главного конструктора КБ «Южное» В.Ф. Уткина.
Так появились качественно новые ракетные шахтные комплек-
сы третьего поколения повышенной и высокой степени защищён-
ности от поражающих факторов ядерного взрыва с МБР
Р-36М(РС-20), МР-УР-100(РС-16), УР-100Н(РС-18), а также под-
вижные грунтовые РК «Темп-2С» с МБР и РК «Пионер» с БРСД
(см. рисунок).
Подвижные ракетные комплексы стратегического назначения:
а "Пионер", 6 - "Скальпель"
Созданием этих качественно новых шахтных ПУ повышенной
и высокой степени защищённости от поражающих факторов ядср-
ного взрыва завершаются работы по третьему поколению.
Ro второй половине 1960-х гг. положено начало работ по соз-
данию подвижного железнодорожного ракетного комплекса с
твердотопливной ракетами РТ-21.
Начало 1980-х гг. ознаменовалось очередной попыткой США
установить свое превосходство в ядерном потенциале, началось
развёртывание новых более мощных, более точных стратегиче-
ских систем МБР наземного базирования MX и МБР морского
базирования «Трайдент», превосходящих ио боевой эффективно-
сти ракеты «Минимен-3» и «Посейдон» в 6... 15 раз. Это побудило
советское руководство принять ответные меры. В состав РВСН
были введены мобильные и стационарные ракетные комплексы
четвёртого поколения, не уступавшие по боевой эффективности
американским системам.
В этот период по результатам научно-исследовательских и
опытно-конструкторских работ на вооружение были приняты
грунтовый подвижный РК «Тополь», боевой железнодорожный
РК с МБР РТ-23УТТХ (см. рисунок), шахтный типа ОС с усилен-
ной защитой с МБР РТ-23УТТХ, а также тяжёлая жидкостная ра-
кета МБР Р-36М2(РС-20В).
Коренные изменения военно-политической обстановки в Рос-
сии произошли в начале 1990-х годов из-за распада Советского
Союза. Началось реформирование Вооружённых Сил Российской
Федерации, происходит уничтожение или вывод ядерного оружия
с территорий бывших союзных республик, прекращается разра-
ботка ракетного оружия стратегического назначения па Украине.
В настоящее время проводятся испытания и развёртывание только
одной ракетной системы «Тополь-М» с шахтными ПУ типа ОС и
подвижными грунтовыми ПУ. Это начало пятого поколения стра-
тегических ракетных комплексов.
1. ПРИЧИНЫ СОЗДАНИЯ БОЕВОГО
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО РАКЕТНОГО КОМПЛЕКСА
На всех этапах строительства ракетных комплексов стратеги-
ческого назначения всех поколений следует отметить постоянное
стремление конструктов и учёных к созданию таких комплексов,
живучесть которых не зависела бы от осведомлённости вероятно-
7
го противника о месте их дислокации, мощности наносимого по
ним ядерного удара и точности стрельбы. Только такие комплек-
сы могут сохранить мир, так как противник, нанося ядерный удар,
знает о неизбежности возмездия.
Высокая живучесть для всех поколений ракетных комплексов
стратегического назначения долгое время обеспечивалась за счёт
повышения защищенности шахтных установок стационарных ра-
кетных комплексов с межконтинентальными баллистическими
ракетами.
Поэтапно в зависимости от точности стрельбы и осведомлён-
ности вероятного противника о дислокации ШПУ велись работы
по созданию шахтных пусковых установок высокой, повышенной
и сверхвысокой фортификационной защиты от ядерного воздей-
ствия. Создавались комплексы активной защиты ШПУ от боевых
блоков вероятного противника, которые должны либо унич тожи ть
боевые головки противника при подлёте к ШПУ средствами про-
тиворакетной обороны, либо увеличить рассеивание, ухудшая
точность попадания боевых головок за счёт установки преград на
их пути.
Одновременно с повышением защищённости от ядерного воз-
действия стационарных ракетных комплексов наземного базиро-
вания с МБР неуклонно шло развитие средств национальной раз-
ведки (СНР) и точности попадания боевых блоков в цель. Появи-
лась вероятность создания заглубленных взрывов боевых блоков у
цели.
В результате наступил такой момент, когда необходимый уро-
вень живучести всей группировки стратегических ракетных ком-
плексов наземного базирования стационарные шахтные комплек-
сы не могут сохранить. Появилось необходимость ускорить за-
вершение поиска, начатого ещё во второй половине 1960-х гг.,
других видов наземного базирования ракетных комплексов с
МБР. Такими видами наземного базирования стали подвижные
грунтовые боевые ракетные комплексы и боевой железнодорож-
ный ракетный комплекс (БЖРК), которые менее критичны к раз-
вивающимся СНР и повысили живучесть всей группировки стра-
тегических ракетных комплексов наземного базирования в це-
лом.
Таким образом, причинами создания и принятия на вооруже-
ние БЖРК стали:
- развитие средств национальной разведки, позволяющих точ-
но знать вероятному противнику дислокацию стационарных ра-
кетных комплексов;
- точность попадания боевых блоков в цель, усугубляющаяся
появлением на боевом дежурстве ракет с разделяющимися голов-
ными частями с наведением каждой на свою цель;
- возможность появления заглубленных взрывов боевых бло-
ков в районе шахтной пусковой установки, что сильно усложнит
защиту её от механического воздействия ядерного взрыва.
Контрольные вопросы
1. Основные этапы создания ракетных комплексов стратегиче-
ского назначения.
2. Причины необходимости создания подвижных ракетных
комплексов стратегического назначения.
3. Виды подвижных ракетных комплексов стратегического на-
значения.
2. ОСНОВНЫЕ ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ
ТРЕБОВАНИЯ К БОЕВОМУ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМУ
РАКЕТНОМУ КОМПЛЕКСУ
Боевой железнодорожный ракетный комплекс (БЖРК) пред-
ставляет собой совокупность агрегатов на железнодорожном хо-
ду, обеспечивающих надёжный старт ракеты с любой точки мар-
шрута, безопасность эксплуатации в процессе боевого дежурства
и высокую живучесть в случае нанесения ядерного удара по рай-
ону патрулирования. Под районом патрулирования понимается
район дислокации БЖРК.
Основные тактико-технические требования, предъявляемые к
БЖРК:
— высокая живучесть комплекса;
- защищённость агрегатов комплекса при ядерном воздействии
и воздействии обычного (стрелкового диверсионного) оружия;
- высокая мобильность;
- высокая манёвренность;
- скрытность, т.е. нсопознаваемость комплекса для средств на-
циональной разведки вероятного противника;
- быстрое развертывание в боевое положение из походного;
- высокая боеготовность;
— возможность старта ракеты с любой точки маршрута;
- высокая надёжность;
- простота и безопасность эксплуатации;
— минимальная стоимость в ответном ударе.
Защищённость агрегатов БЖРК характеризуется устойчиво-
стью агрегатов от опрокидывания при воздействии воздушной
ударной волны и стойкостью систем, аппаратуры, технологиче-
ского оборудования, а также самих агрегатов от механического,
радиационного воздействия и ЭМИ при ядерном взрыве.
Мобильность БЖРК характеризуется средней скоростью пере-
движения aiperaTOB в районе дислокации и коэффициентом под-
вижности рли = Тпв/Тлксп, где Тю- суммарное время движения агре-
гатов БЖРК за время его эксплуатации; Г)КС11 - полное время экс-
плуатации БЖРК.
Манёвренность БЖРК характеризуется:
— структурой района патрулирования;
- разветвлением маршрута движения;
- организацией движения (временем, требуемым для получе-
ния разрешения для начала движения БЖРК и т.п.).
Неопознаваемость агрегатов комплекса для СНР противника
достигается средствами противодействия иностранной техниче-
ской разведки (ПДИТР) и внешним сходством всех агрегатов
БЖРК с агрегатами (вагонами) народно-хозяйственного назначе-
ния, эксплуатируемых на путях ОАО «РЖД».
Контрольные вопросы
1. Что представляет собой железнодорожный ракетный ком-
плекс?
2. Основные тактико-технические требования, предъявляемые
к БЖРК.
3. Понятие защищённости агрегатов БЖРК при ядерном воз-
действии.
4. Чем характеризуется мобильность БЖРК?
5. Чем характеризуется манёвренность БЖРК?
6. Как можно достичь неопозпаваемости агрегатов БЖРК в
процессе его эксплуатации?
3. ЖИВУЧЕСТЬ БЖРК
Под живучестью БЖРК рж понимается вероятность сохранения
работоспособности его агрегатов в условиях нанесения по нему
ядерного удара.
Основной принцип обеспечения живучести БЖРК, учитывая
низкую защищенность его агрегатов от механического воздейст-
вия при ядерном взрыве, состоит в создании необходимой степени
неопределённости места расположения комплекса в районе пат-
рулирования к моменту нанесения по нему ядерного удара. Неоп-
ределённость месторасположения БЖРК в районе патрулирования
обеспечивается мобильностью, манёвренностью и в определённой
степени неопознаваемостью его агрегатов для СНР.
Живучесть БЖРК существенно зависит от модели слежения за
комплексом средствами национальной разведки противника и,
прежде всего, от временного интервала Та между периодическими
осмотрами района патрулирования. При этом в силу большого
числа факторов, влияющих на обнаружение агрегатов БЖРК
средствами национальной разведки и их поражение в случае на-
несения ядерного удара вероятным противником, живучесть ком-
плекса носит вероятностный характер.
Основные понятия при оценке живучести БЖРК:
- вероятность обнаружения агрегатов БЖРК при однократном
обзоре района патрулирования СНР р0',
- минимальное время задержки от момента обнаружения
БЖРК СНР до момента механического воздействия по нему при
ядерном взрыве т3;
- количество ожидаемых механических воздействий по БЖРК
«665
- мощность одного ядерного взрыва q\
- уровень защиты агрегатов БЖРК от механического воздейст-
вия при ядерном взрыве (давление во фронте воздушной ударной
волны) Дрф;
- радиус поражения агрегатов БЖРК при оптимальном вариан-
те механического воздействия при ядерном взрыве Лп(А/?ф, q);
- общая длина района патрулирования БЖРК L;
- коэффициент разветвления железнодорожных путей в районе
патрулирования Z;
- количество возможных закрытых стоянок для агрегатов
БЖРК в районе патрулирования п;
и
- среднее расстояние между стоянками для агрегатов БЖРК
- длина БЖРК /с;
- средняя скорость перемещения агрегатов БЖРК в районе пат-
рулирования V.
Если обозначить вероятность поражения агрегатов БЖРК при
ядерном воздействии /?п, то живучесть БЖРК
Рж — 1 “ Рп •
При оценке вероятности поражения БЖРК будем руководство-
ваться полученной противником информацией о его местонахож-
дении. При этом имеется в виду старение информации и вероят-
ностный характер её получения.
Возможна ситуация, когда последняя информация о местона-
хождении комплекса будет получена в г-м цикле облёта до начала
нанесения ядерного удара, а в (г-1)-м и во всех последующих за
(i- 1)-м циклом сё не будет (рис. 1), тогда
pn = poao + (l-po)bo, (1)
где а0- вероятность поражения БЖРК при условии его обнаруже-
ния в цикле облёта, непосредственно предшествующему началу
пуска МБР противником (нулевой цикл); Ьо - вероятность пора-
жения БЖРК при условии его необнаружения в нулевом цикле
облёта, Ьо ~ роа। + (1 - po)bt, а\ - вероятность поражения БЖРК
при условии его обнаружения в цикле облёта, предшествовавше-
му нулевому циклу (первый цикл); Ь\ - вероятность поражения
БЖРК при условии его необнаружения в первом цикле облёта.
Далее = р^а, + (1 -pu)bi.
Рис. I. Модель получения информации о местонахождении агрегатов БЖРК
противником СНР
Таким образом, вероятность поражения БЖРК определяется по
формуле
со
Рп=Ро £(1 -Ро)'а,-. (2)
о
Так как вероятность поражения БЖРК всегда не превосходит
единицу, то ряд (2) мажорируется геометрическим рядом, что до-
казывает его сходимость.
Следовательно, живучесть БЖРК
ОО
,Рж= 1-ро £ (!-Ро)'а,- (3)
о
Таким образом, для оценки живучести БЖРК рж необходимо
вычислить вероятность его поражения а,:
p„picr + pmplw, (4)
где рю - вероятность нахождения БЖРК в движении; р„ - вероят-
ность нахождения БЖРК на стоянке; piaB- вероятность пораже-
ния БЖРК при условии нахождения его в движении в момент г-го
цикла облёта; pi „ - вероятность поражения БЖРК при условии
нахождения его на одной из стоянок в момент /-го цикла облёта;
При этом известно, что рдв + Рст= 1.
Учитывая, что живучесть БЖРК существенно зависит от моде-
ли функционирования СНР противника, для оценки показателя
живучести принимаем вероятностно-дискретную модель функ-
ционирования СНР, за нулевую точку отсчёта - момент последне-
го осмотра СНР района дислокации БЖРК перед нанесением уда-
ра (рис. 2).
<тг |’Т>
---------------
-rf -(И)Т0 II О т (т;+Т.)
Рис. 2. Система отсчета времени при нанесении по БЖРК ядерного удара
Учитывая время задержки т3> механическое воздействие при
ядерном ударе на БЖРК может произойти равновероятно в интер-
вале времени <т3, т3 + 7о>. При этом информация о местонахож-
дении БЖРК могла быть получена в принятой системе отсчёта в
момент времени - Toi (i = 0, 1,2... +<ю).
Обозначим р, дв(т) и вероятность поражения при условии
нахождения БЖРК в момент времени т из интервала <т3, т3 + То>
соответственно в движении или на стоянке. Тогда
Pi CT M0[ Pl ст <л)]>
Pi Л» МО[ Pl дв(т)].
(5)
(6)
Учитывая равновероятностное
точке района дислокации, имеем
размещение БЖРК в каждой
Р,лв(-г) =
_а_
/Ол)’
если п„ > n(j, т);
если п„< n(i, т);
если L„ > L(i, т);
если L„ < L(i, т),
(7)
(8)
/’,ст(т) =
л(/,т)’
где л„ - число поражаемых стоянок БЖРК нарядом боевых блоков
п^; Д, - поражаемый участок маршрута патрулирования БЖРК
нарядом боевых блоков лб6; n(i, т) - количество стоянок БЖРК, в
которых он может размещаться при условии его обнаружения в z-
м цикле облёта; L(i, х) - длина участка маршрута, на котором мо-
жет находиться БЖРК при его обнаружении в z-м цикле облёта.
Защищённость агрегатов БЖРК от механического воздействия
при ядерном взрыве и её зависимость от мощности боевых бло-
ков и их рассеивания таковы, что определение величины пора-
жаемого участка может производиться без учёта точности достав-
ки боевых блоков, поэтому
п„ = лк; L„ = n№(2R„+ic). (9)
При вероятностно-дискретной модели функционирования СНР
противника
[Д
L(i,x) - (
[ZvpflB(zT0 + т),
л(г,т)=
L/d,
ZvpM(iT0 + x)/d,
если ZvpaB(iT0+ т) > Д
если Zvp4B(z70 + т) < L;
если ZvpJB(z7'o+ т) > Д
если Zvpa,(z’7o + т) < Z;
(Ю)
(П)
где Zvp.^zT’o + т) - максимальная длина маршрута, куда может
уехать БЖРК при условии его обнаружения СНР противника в
z-м цикле облёта.
Известно, что математическое ожидание (МО) функции у =Дх)
вероятностно-случайной величины х, имеющей плотность р(х) на
промежутке <а, Ь>,
b
MO(y)= \f(x}p(x)dx. (13)
a
В нашем случае р;ст, р/Ш - функции случайной величины т,
имеющей равномерную плотность на промежутке <т3, т3 + То,>
р(х) = р(х) = \/TQ. Следовательно,
__ _ I _
р,ст = МОГр1СТ(т)]= J -p^(x)dx-,
*3
Лд» = МО[р.дВ(т)]= | ^piu(x)dx.
Отсюда живучесть БЖРК при механическом воздействии
ядерного взрыва определяется по формуле
рж = 1 - Ро X (1 - А) У(Рс, Р,а + Рм Pim)
о
Так как в формулу для оценки живучести БЖРК входит схо-
дящийся ряд, необходимо ограничить число его членов исходя из
заданной точности оценки живучести БЖРК, т е. (1-ро)"1 £ е, где
- число членов ряда; е - заданная точность оценки живучести
БЖРК, Лу = 1п£/1п( 1-ро).
Контрольные вопросы
1. Понятис живучести БЖРК
2. Основной принцип обеспечения живучести БЖРК.
3. Основные факторы, влияющие на живучесть БЖРК.
4. Какова модель получения информации о месте нахождения
БЖРК противником средствами национальной разведки.
5. Какими параметрами оценивается живучесть БЖРК.
4. СТРУКТУРА ПОСТРОЕНИЯ БЖРК И ЕГО СОСТАВ
При разработке структуры необходимо стремиться получить
максимально возможную живучесть комплекса при нанесении по
нему противником ядерного удара и минимальную стоимость от-
ветного удара, отнесённую к одной ракете, с учётом стоимости
всех агрегатов и систем, входящих в состав комплекса.
Живучесть подвижного ракетного комплекса, имеющего низ-
кую степень защищённости агрегатов от механического воздейст-
вия ядерного взрыва, зависит от степени неопознаваемости места
расположения комплекса в районе патрулирования к моменту на-
несения ядерного удара. Стоимость ответного удара, отнесённая к
одной ракете, зависит от количества ПУ с ракетой, находящихся в
составе БЖРК. Чем их больше, тем ниже стоимость ответного
удара, отнесённого к одной ракете, так как при этом уменьшается
доля стоимости агрегатов и систем комплекса.
Нсопознаваемость БЖРК (скрытность) в позиционном районе
может быть обеспечена, если он по своему составу не будет отли-
чаться от поездов народно-хозяйственного назначения, курси-
рующих на путях ОАО «Российские железные дороги» (ОАО
«РЖД») в этом районе. Это значит, что БЖРК должен быть сфор-
мирован из агрегатов, созданных на базе серийных вагонов, а ко-
личество агрегатов в составе поезда должно соответствовать наи-
более часто встречающемуся количеству вагонов для железнодо-
рожных составов. При этом количество локомотивов не более
трёх. Отсюда ограничение веса состава, а следовательно, и коли-
чества ПУ с ракетой. Таким образом, состав БЖРК сформирован
из 18 вагонов с тремя локомотивами (рис. 3).
Боевая зона
Тепловоз
ДМ62
ДУ......
Командный
Батоны
обеспечения
Автономного Столовая Офицерскою Рядовою
запаса
состава
состава
Рис. 3. Струкгура БЖРК
В состав БЖРК входят:
- вагон-цистерна;
- три пусковых секции (боевая зона);
- командный пункт;
- жилая зона (вагоны обеспечения).
Каждая пусковая установка (пусковая секция) представляет со-
бой трёхвагонный сцеп (рис. 4), включающий в себя вагон-ПУ,
нагон управления и вспомогательный вагон. Такой сцеп позволяет
разместить всё необходимое технологическое оборудование и
системы для обеспечения боевого дежурства в процессе эксплуа-
тации комплекса и проведения пуска ракеты с любой точки мар-
шрута.
Вспомогательный
агрегат
Основной агрегат
(ПУ-Вагон)
Агрегат
управления
Рис. 4. Пусковая секция
Кроме этого, трёхвагонный сцеп позволил обеспечить допус-
тимую нагрузку на ось подвагонных тележек вагона-ПУ за счёт
передачи части веса вагона-ПУ на вспомогательный вагон и вагон
управления с помощью разгружающих устройств, что дало воз-
можность БЖРК двигаться со скоростью до 90 км/ч и повысило
его мобильность, а следовательно, и живучесть.
Командный пункт (рис. 5) состоит из трёх агрегатов: пульто-
вой, радиоцентра и электростанции. Все три aiрегата созданы на
базе серийных грузовых вагонов ОАО «РЖД».
I (ультавдя
Радио центр
Электро стан ция
Рис. 5. Командный пункт
Жилая зона включает в себя: вагон автономного запаса; вагон-
столовую; вагон офицерского состава; вагон рядового состава.
Все четыре агрегата созданы на базе. Серийных вагонов ОАО
«РЖД», соответственно грузового вагона, вагона-ресторана и
двух пассажирских вагонов. \ ;
Контрольные вопросы
1. Чем определяется структура построения БЖРК?
2. Каков состав БЖРК?
3. Каков состав боевой зоны БЖРК?
4. Каков состав командного пункта?
5. Каков состав жилой зоны?
5. СИСТЕМЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ ЭКСПЛУАТАЦИЮ
БЖРК НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПУТЯХ
И ПУСК РАКЕТЫ
5.1. Специфика эксплуатации подвижных ракетных
комплексов
Она определяет состав систем и аппаратуры БЖРК, а также
режим их работы, который обусловлен:
- постоянной готовностью к движению и движением БЖРК;
- постоянной готовностью к пуску ракеты;
- непосредственным нахождением личного состава в агрегатах
БЖРК.
Специфика эксплуатации БЖРК выдвигает дополнительные
требования к аппаратуре БЖРК, по сравнению с требованиями к
аналогичной аппаратуре и условиям её работы в БРК шахтного
типа. Это:
- большая цикличность (N = 10б циклов) нагрузок, обусловлен-
ная выполнением требований по пробегу БЖРК за время его экс-
плуатации сотнями тысяч километров;
- обеспечение ударо- и вибростойкости аппаратуры;
- практически непрерывная работа ряда систем, отсутствую-
щих в ШПУ или работающих в более лёгких режимах (СЭС, ТВР,
САУК, связь, система пожаротушения и др.);
- необходимость обеспечения электромагнитной совместимо-
сти в условиях плотной компоновки большого количества разно-
образной аппаратуры;
- наличие аппаратуры и систем обеспечения жизнедеятельно-
сти личного состава.
Системы, участвующие в обеспечении пуска ракеты и эксплуа-
тации БЖРК, могут быть разделены на три категории по их назна-
чению:
A - системы, обеспечивающие пуск ракеты;
Б - системы, обеспечивающие необходимые условия сохран-
ности ракеты, систем и аппаратуры БЖРК при боевом дежурстве
и контроль функционирования этих систем;
В - системы, обеспечивающие жизнедеятельность личного со-
става.
5.2. Системы, обеспечивающие пуск ракеты
5.2.1. Система электроснабжения (СЭС)
СЭС подает электропитание на все системы БЖРК, служащие
как для сохранности ракеты в процессе эксплуатации комплекса и
старта ракеты, так и жизнедеятельности личного состава, и кон-
тролирующие функции состояния систем.
Элсктропотрсбители подразделяются на потребителей I и И ка-
тегорий. К потребителям I категории относятся системы старта
ракеты (СБУ, СУ, СУТО, ТО), требующие более высокого качест-
ва электроэнергии, т.е. меньший допуск на напряжении (±5%).
К потребителям II категории - потребители, обеспечивающие
сохранность ракеты при боевом дежурстве (БД), контроль функ-
ционирования систем и состояние агрегатов БЖРК, а также сис-
темы, необходимые для жизнедеятельности личного состава. В
этом случае допускается напряжение 220 В ±10% с частотой 50
Гц.
Система электроснабжения состоит из дизель-генераторов с
преобразователями в вагоне-электростанции, во вспомогательных
вагонах пусковой секции, а также комплектов средств электро-
снабжения, размещаемых в вагонах командного пункта и непо-
средственно у потребителей.
5.2.2. Система боевого управления (СБУ)
СБУ обеспечивает приём от высших звеньев, размещаемых на
центральном командном пункте, команд на пуск ракеты и переда-
чу этих команд в систему управления для подготовки пуска и его
проведения.
Эта система также передает на командный пункт донесения о
состоянии систем управления и других систем ракеты и пусковой
установки. Вся эта информация на командный пункт передаётся
по каналам СБУ. Аппаратура СБУ размещается в вагонах команд-
ного пункта, где имеются пульты операторов СБУ и системы свя-
зи, и частично в вагоне управления пусковой секции.
5.2.3. Система управления (СУ)
СУ, получив команду на пуск ракеты, выдаёт сигналы на пред-
стартовую подготовку и сам пуск ракеты. В ходе предстартовой
подготовки выполняются операции по переводу ПУ в гЪтовность
для пуска ракеты. Команды СУ передаются либо непосредственно
на механизмы, либо в систему управления технологическим обо-
рудованием (СУТО), которая по заранее заложенной в ней цикло-
грамме подаёт на механизмы ПУ команды для выполнения в оп-
ределённой последовательности операций в ходе предстартовой
подготовки ПУ с ракетой.
Система управления предусматривает также сбор информации
в период боевого дежурства БЖРК о состоянии систем ракеты и
пусковой установки для передачи её через СБУ на командный
пункт.
Аппаратура СУ размещается, в основном, в вагонах командно-
го пункта, а также, частично, в вагонах-ПУ и вагонах управления
пусковых секций.
5.2.4. Система прицеливания (СПР)
СПР обеспечивает азимутальную привязку ПУ с ракетой и вы-
дачу азимута базового направления в систему управления. Аппа-
ратура системы прицеливания размещается в вагонах-ПУ.
5.2.5. Система навигации
Определяет исходные геодезические данные (ИГД) местона-
хождения БЖРК и выдаёт их в систему управления. Аппаратура
системы навигации размещается в вагонах командного пункта и
вагонах управления пусковых секций.
5.2.6. Система закорачивания и отвода контактной сети
Система закорачивания и отвода контактной сеги (система
ЗОКС) предназначена для снятия перед стартом ракеты напряжс-
ния с контактной сети и отведения её как на прямолинейных уча-
стках электрифицированных дорог, так и на криволинейных на
внешнюю или внутреннюю стороны.
Система ЗОКС размещается в специальных отсеках вспомога-
тельных вагонов и вагонах управления пусковой секцией.
5.3. Системы, обеспечивающие необходимые условия
сохранности ракеты, систем и аппаратуры БЖРК при
боевом дежурстве и контроль функционирования этих систем
5.3.1. Система температуро-влажностного режима (ТВР)
Система ТВР предназначена для поддержания температурно-
влажностного режима в вагоне-ПУ, вагонах командного пункта и
в вагонах, где размещены системы, оборудование и аппаратура,
требующие определённых температурных условий, например,
температура не ниже плюс 5°С (рабочая жидкость, заряд ПГТ и
др.), где находится личный состав, а также в вагонах жилой зоны.
Оборудование системы ТВР пусковой секции размещается в
вагоне-ПУ и во вспомогательном вагоне каждой пусковой секции.
Система ТВР включает в себя холодильные установки, элек-
тропечи, датчики, воздуховоды и систему управления системой
ТВР.
5.3.2. Система вентиляции
Система вентиляции обеспечивает равномерность распределе-
ния температуры воздуха по всему объёму вагонов-ПУ, вагонов
командного пункта, а также при необходимости отвод тепла от
аппаратуры. Например, отдельная аппаратура функционирует
только при / = 5,..25°С и влажности 80%, в то время как в вагоне
температура может быть в интервале t = 5...40°С
Система вентиляции состоит из вентиляционных установок,
размещаемых непосредственно в отсеках вагонов, где находится
аппаратура, требующая отвода тепла и воздуховоды.
5.3.3. Система связи
Система связи БЖРК делится на боевую и оперативно-
тактическую. Через боевой канал связи может быть подана ко-
манда на пуск ракеты.
Оперативно-тактическая связь предназначена для связи с опе-
раторами в процессе боевого дежурства и ремонтно-технического
обслуживания внутри поезда, а также для связи со службами ди-
визии, ЦУГТВОСО и ОАО «РЖД».
Аппаратура всех видов связи размещается в вагонах командно-
го пункта и в вагонах управления пусковых секций. Во всех ваго-
нах БЖРК в зонах обслуживания агрегатов и систем при ремонт-
но-техническом обслуживании используются телефонные аппара-
ты. •
5.3.4. Система охраны (СО)
Технические средства системы охраны информируют началь-
ника смены СО о появлении каких-либо нарушений. Элементы
системы размещены во всех вагонах БЖРК.
Пульт управления системой охраны находится в вагонс-
пультовая командного пункта. Личный состав службы охраны ос-
нащён табельным оружием, которое хранится в пирамидах в ваго-
нах личного состава СО.
5.3.5. Система автоматического обнаружения и тушения
пожара (САОТП)
САОТП размещается в вагонах, где постоянно не находится
личный состав.
Система обнаружения и тушения пожара установлена в оби-
таемых вагонах, оснащена датчиками, сигнализирующими о появ-
лении очагов пожара. Датчики реагируют на дым и возрастание
температуры с определённым градиентом, присущим возгоранию.
Средства тушения пожара задействуются либо автоматически от
срабатывания пирозапальных средств при поступлении сигнала о
пожаре от датчика, либо вручную; размещаются во всех вагонах
БЖРК.
5.3.6. Система контроля безопасности движения БЖРК
Система контроля безопасности движения выполняет операции
контроля и сбора информации от соответствующих датчиков и
передачи этой информации в систему автоматического управле-
ния контролем (САУК).
Она объединяет датчики контроля нагрева букс, герметичности
тормозных магистралей, отторможенности тормозов при движе-
22
нии, величины перегрузок и возможного контроля бодрствования
машиниста.
Элементы этой системы размещаются во всех вагонах БЖРК.
5.3.7. Специальная система контроля
Она контролирует работу всех систем БЖРК: систему элек-
троснабжения, системы ТВР, САОТП, СО и другие, а также рабо-
ту технологического оборудования. Эта система размещается в
вагонах командного пункта.
5.4. Системы, обеспечивающие жизнедеятельность личного
состава
Личный состав БЖРК размещается в местах работы дежурной
смены - вагонах управления пусковых секций и командного пунк-
та, где находится пульт управления командира, пульты операто-
ров СБУ, связи и системы охраны, а также в вагонах жилой зоны
(вагоны отдыха личного состава, вагон-столовая).
К системам обеспечения жизнедеятельности относятся:
- система электроснабжения;
- система отопления;
- система освещения;
- система кондиционирования;
- система связи, включающая в себя для связи с командиром
телефонные аппараты, которые размещены во всех жилых вагонах
и вагоне-столовой;
- виброгасители на рабочих местах;
- система вентиляции рабочих мест и блоков аппаратуры, тре-
бующих отвода тепла, которая устанавливается непосредственно в
отсеках, где размещаются аппаратура и рабочие места операторов.
В вагонах жилой зоны также предусмотрены: душевые, поме-
щения для физзарядки, комната отдыха, оборудованная телевизо-
рами и радиосвязью, медпункт, кухня.
Контрольные вопросы
1. Чем обусловлены состав и режим работы систем и аппара-
туры БЖРК?
2. Дополнительные зребования к аппаратуре, системам БЖРК
и условиям их работы.
3. Что представляют собой три категории систем БЖРК?
4. Какие системы БЖРК обеспечивают пуск ракет?
5. Какие системы БЖРК обеспечивают условия сохранности
ракет?
6. Какие системы обеспечивают жизнедеятельность личного
состава?
6. ПУСКОВАЯ УСТАНОВКА БЖРК И ЕЁ СОСТАВ
При создании ракетных комплексов стратегического назначе-
ния заказчик постоянно стремится получить высокоэффективный
комплекс с перспективной ракетой большой массы. Массогаба-
ритные характеристики таких ракет определяют массу и габариты
основных агрегатов комплекса и в первую очередь пусковой ус та-
новки. Особенно тяжело решаются вопросы массогабаритных ха-
рактеристик для подвижных комплексов, к которым предъявляют
высокие требования по мобильности и маневренности.
Массогабаритные характеристики железнодорожного ракетно-
го комплекса, прежде всего, зависят от габаритов вагонов, имею-
щихся в парке ОАО «РЖД» и максимально допустимой нагрузки
от оси колёсной пары подвагонных тележек на железнодорожное
полотно.
В процессе создания БЖРК оказалось, что при заданных габа-
ритах и массе ракеты технологическое оборудование, энергетику
и системы, необходимые в процессе боевого дежурства и при пус-
ке ракеты, разместить в одном вагоне невозможно.
В результате проектно-конструкторских и экспериментально-
исследовательских работ была создана пусковая установка БЖРК,
которая представляет собой трёхвагонный сцеп (пусковую сек-
цию), состоящий из вагона-ПУ, вагона управления и вспомога-
тельного вагона.
В вагоне-ПУ (рис. 6) размещается ТПК с ракетой, технологи-
ческое оборудование, система прицеливания, а также элементы
систем ТВР, пожаротушения и СУТО.
Технологическое оборудование, размещённое в вагоне-ПУ,
включает в себя:
- устройство открывания крыши вагона-ПУ;
- устройство подъёма ТПК с ракетой в вертикальное положе-
ние;
- устройство поперечного горизонтирования вагона-ПУ;
- приборную платформу;
- устройство раскрепления, обеспечивающее прижатие подва-
гонных тележек при старте ракеты для сохранности связи колёс с
рельсами;
- элементы разгружающего устройства.
Рис. 6. Вагон-ПУ: 1,8 - разгружающее устройство; 2 - гидроцилиндр открыва-
ния крыши; 3 - система прицеливания; 4 - ТПК с ракетой; 5 - крыша; 6 - цапфа;
7 - вспомогательный агрегат; 9 - вертикальные подхваты; 10 - задняя тележка;
11 - гидродомкрат устройства поперечного горичонтирования; 12 - гидроци-
линдр подъема; 13 - транспортная балка; 14 - приборная платформа; 15 - перед-
няя тележка; 16 - кузов основного агрегата
В вагоне управления находятся:
- комплекс средств связи (КСС), включая КСС режима боевого
управления;
- система боевого управления (нижнее звено);
- стойка управления системой электроснабжения;
- стойка системы управления пусковой установкой и ракетой;
- элементы системы ТВР с вентиляцией и отоплением;
- элементы системы пожаротушения;
- «система Б» системы закорачивания и отвода контактной се-
ти;
рабочие места командира и операторов;
- элементы разгружающего устройства.
Во вспомогательном вагоне размещаются:
- четыре дизель-генератора (по 100 кВт каждый) системы элек-
троснабжения;
устройство подхватов вагона-ПУ при старте ракеты;
- насосная станция механизма подъёма, отрывания крыши и
механизмов, повышающих устойчивость вагона-ПУ при старте
ракеты;
— холодильные машины системы ТВР;
- элементы разгружающего устройства;
— механизмы подхвата вагона-ПУ при старте ракеты;
-стойка системы управления технологическим оборудовани-
ем;
- система автоматического обнаружения и тушения пожара;
- «система А» системы закорачивания и отвода контактной сети;
- топливные баки для системы электроснабжения.
Все три вагона пусковой секции - специальные, конструкции
их кузова созданы на базе серийных рефрижераторных секций, на
двух подвагонных четырёхосных грузовых тележках. Каждая че-
тырёхосная тележка состоит из двух двухосных тележек типа
ЦНИИ-ХЗ-0, связанных между собой соединительной балкой. До-
работанный при этом рессорный комплект двухосных тележек в
части жёсткостных характеристик позволил в процессе эксплуа-
тации БЖРК на железнодорожных путях не превышать допусти-
мые в техническом задании зранспоргные нагрузки на ракету и
системы комплекса. Такая конструкция пусковых установок обес-
печивает неопознаваемость БЖРК среди народно-хозяйственных
поездов, курсирующих на железнодорожных путях ОАО «РЖД» в
позиционном районе, и позволяет часть веса вагона-ПУ через раз-
гружающие устройства передать на вагон управления и вспомога-
тельный вагон, чтобы уменьшить натрузки от оси колёсных пар
подвагонных тележек на железнодорожное полотно.
Контрольные вопросы
1. Чем определяется структура и состав пусковой установки
БЖРК?
2. Каков состав ПУ БЖРК и что представляют собой все три
вагона пусковой секции?
3. Что размещается в вагоне-ПУ пусковой секции?
4. Что представляет собой технологическое оборудование ПУ?
5. Что размещается во вспомогательном вагоне пусковой сек-
ции?
6. Что размещается в вагоне управления пусковой секции?
7. НАГРУЗКИ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА АГРЕГАТЫ БЖРК
И НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЕ ПОЛОТНО
В процессе эксплуатации железнодорожного ракетного ком-
плекса на его агрегаты и системы действуют следующие виды на-
грузок:
- весовые нагрузки, которые, прежде всего, определяют вели-
чины нагрузок на железнодорожное полотно от оси колёсных пар
подвагонных тележек;
- транспортные нагрузки на ракету, оборудование и элементы
металлоконструкций комплекса;
- ветровые нагрузки;
- нагрузки при механическом воздействии на агрегаты БЖРК в
момент ядерного взрыва;
- нагрузки при старте ракеты.
7.1. Весовые нагрузки
Как уже отмечалось выше, мобильность - одна из основных
характеристик подвижных ракетных комплексов.
Мобильность БЖРК определяется скоростью его движения на
железнодорожных путях. Скорость движения любого железнодо-
рожного состава зависит от нагрузки на железнодорожное полот-
но от осей подвагонных тележек. Предельное значение этой на-
грузки 232,5 кН при допустимой максимальной скорости v =
= 90 км/ч.
Движение БЖРК со скоростью v = 90 км/ч является необходи-
мым условием, чтобы вписаться в график движения железнодо-
рожных составов народно-хозяйственного назначения. Следова-
тельно, нагрузка на железнодорожное полотно от осей подвагон-
ных тележек вагона-ПУ не должна превышать 232,5 кН. Обеспе-
чение такой нагрузки при создании БЖРК - одна из наиболее
сложных задач, так как в вагоне-ПУ должна быть размещена ра-
кета большой массы (порядка 100 т). В случае превышения нагру-
зок на железнодорожное полотно резко падает мобильность ком-
плекса и возрастают затраты на подготовку железнодорожных
путей в районах эксплуатации БЖРК.
При создании комплекса могут рассматриваться два направле-
ния обеспечения допустимых нагрузок на железнодорожное по-
лотно от осей колёсных пар за счет применения для вагонов-ПУ
подвагонных тележек с шестью или восьмью осями, а также с че-
тырьмя осями, но при этом часть массы вагона-ПУ должна быть
передана на соседние вагоны.
Использование шести- или восьмиосных подвагонных тележек
требует увеличения длины вагона, чтобы разместить в подвагон-
ном пространстве, кроме тележек, еще ряд механизмов и часть
технологического оборудования. Увеличение длины вагона ведет
к увеличению его массы, что, в свою очередь, ставит под сомне-
ние реальность выполнения требований по обеспечению величи-
ны нагрузок на железнодорожное полотно в пределах допустимых
значений без каких-либо дополнительных мероприятий. Исполь-
зование шести- или восьмиосных подвагонных тележек значи-
тельно увеличивает вылет торцов вагона при прохождении кри-
вых, что приводит к ограничению встречного движения и делает
БЖРК легко опознаваемым среди железнодорожных составов на-
родно-хозяйственного назначения. А это недопустимо, так как
снижается живучесть комплекса.
Поэтому наиболее эффективно решается задача передачи на-
грузок на железнодорожное полотно путём создания специально-
го вагона-ПУ на базе серийного кузова рефрижераторной секции с
двумя четырёхосными подвагонными тележками и передачи части
его массы на соседние вагоны с помощью специальных разгру-
жающих устройств. Таким образом, пусковая установка превра-
щается в трёхвагонный сцеп, представляющий собой сложную
многомассовую механическую систему, которую можно смодели-
ровать при решении динамической задачи по нагружению ракеты
как многоярусную систему упругих стержней, несущих сосредо-
точенные массы и соединённых между собой элементами с упру-
годиссипативными линейными и нелинейными характеристиками.
7.2. Транспортные нагрузки
Ускорения, возникающие как результат взаимодействия агре-
гатов БЖРК друг с другом и как результат их движения по желез-
нодорожному пути при эксплуатации, определяют транспортные
нагрузки на ракету, оборудование, системы комплекса и элементы
его металлоконструкций. При расчёте этих нагрузок должны ис-
пользоваться нормативные документы, а также результаты теоре-
тических и экспериментальных исследований БЖРК на стадии его
создания.
Для БЖРК характерны два режима движения: стационарный и
нестационарный. Под стационарным режимом понимается дви-
жение агрегатов комплекса с постоянной максимально допусти-
мой скоростью по прямолинейным и криволинейным участкам
железнодорожного пути, а также по участкам со стрелочными пе-
реводами. Под нестационарным режимом - трогание агрегатов
комплекса с места, осаживание или торможение железнодорожно-
го состава при малых скоростях движения (v < 60 км/ч) и другие
виды переходных режимов, при которых возникают продольные
колебания агрегатов.
При нестационарном режиме, движения агрегатов БЖРК на-
грузки, действующие на ракету, оборудование, системы комплек-
са и элементы его металлоконструкций, создают только верти-
кальные и продольные ускорения.
Возникающие при этом инерционные нагрузки носят ударный
характер, параметрами которых являются амплитуда ускорений и
время их действия (продолжи тельность импульса).
Как показали экспериментальные и теоретические исследова-
ния, значения амплитуд вертикальных и продольных ускорений
соответственно не превышают величины: аг - ±0,3g; ах= 1,2g.
Продолжительность импульса 10...20 мс. Следует отметить,
что максимальное значение амплизуд вертикальных и продоль-
ных ускорений могут иметь место в одно и то же время.
Число циклов нагружения ракеты, оборудования, систем ком-
плекса и элементов его металлоконструкций при нестационарных
режимах движения БЖРК за период его эксплуатации N < 104
циклов.
При стационарном режиме движения агрегатов БЖРК инер-
ционные нагрузки возникают только в вертикальном и попереч-
ном направлении и носят вибрационный характер. Параметрами
вибрационных нагрузок являются амплитуда ускорений и частота.
На основании экспериментальных данных, вибрационные нагруз-
ки, действующие на ракету, оборудование и системы комплекса
при движении агрегатов БЖРК в стационарном режиме, при бо-
ковых ускорениях (поперечное направление) находятся в диапа-
зоне частот 0,5... 10 Гц, а при вертикальных - в диапазоне
0,5...40 Гц.
Анализ теоретических и экспериментальных исследований по-
казал, что на прямолинейных участках железнодорожного пути
при скорости движения состава v = 90 км/ч максимальные боко-
29
вые ускорения кузова в шкворневом сечении достигают величины
ау = 0,44g. При прохождении агрегатами БЖРК криволинейных
участков (радиус кривизны R > 650 м, v < 90 км/ч) с учетом устой-
чивости агрегатов комплекса от опрокидывания aymax = ±0,5g.
Обычно максимальные вибрационные ускорения (в любом на-
правлении) реализуются в 5% случаев от базового числа циклов
нагружения 107.
Величина среднеквадратичного отклонения (СКО) виброуско-
рений в каждом диапазоне частот связана с инерционной нагруз-
кой А, по формуле
А,= За,,
где Ст|, - величина СКО виброускорений в г-м диапазоне частот,
которая равна величине виброускорений в этом же диапазоне,
действующих в 65% случаев от базового числа циклов нагруже-
ния N.
Суммарные вибрационные транспортные нагрузки на ракету,
оборудование, системы комплекса и элементы его металлоконст-
рукций принимаются как максимальные ускорения, рассчитывае-
мые по формуле
а= .'=1-Л
V /=1
где /с - число частотных диапазонов действующих на>рузок; Л, -
составляющая нагрузки в г-м диапазоне частот.
При расчёте оборудования и систем комплекса в основном
учитываются нагрузки в диапазоне частот 0...40 Гц, а в диапазоне
частот 40... 100 Гц допускается их нс учитывать.
При расчёте элементов металлоконструкций комплекса обычно
учитываются нагрузки только в диапазоне 0...10 Гц.
7.3. Ветровые нагрузки
Ветровые нагрузки, действующие на агрегаты БЖРК, опреде-
ляются в соответствии с ОСТ92-9249-80. Принято два типа ветро-
вого воздействия: рабочее и предельное.
При рабочем ветровом воздействии допускается эксплуатация
агрегатов комплекса и выполнение ими всех операций рабочего
цикла.
При предельном ветровом воздействии агрегаты должны со-
хранять свою прочность, устойчивость и обеспечивать другие
30
предъявляемые к ним требования, указанные в техническом зада-
нии.
Ветровая нагрузка определяется как сумма статической и ди-
намической составляющих:
р = р + р
1 в * в.ст- ' J в.дин.
Под статической ветровой нагрузкой понимается аэродинами-
ческое силовое воздействие на конструкцию агрегатов БЖРК, вы-
званное осрсднснным ветровым потоком.
Под-динамической - переменное во времени нагружение кон-
струкций агрегатов БЖРК, обуславливаемое порывами ветрового
потока с периодом менее 2 мин и инерционными силами от вы-
нужденных колебаний конструкций, вызванных этими порывами.
Для высоких конструкций круговой цилиндрической формы,
помимо вышеуказанных составляющих, необходимо также учи-
тывать динамические нагрузки в плоскости, перпендикулярной
направлению ветрового потока из-за периодического несиммет-
ричного срыва вихрей с поверхности цилиндрического профиля.
Параметры ветрового воздействия задают в техническом зада-
нии на агрегаты и вводят в их эксплуатационную документацию.
Задаваемыми параметрами при рабочем ветровом воздействии
являются расчётная максимальная величина средней скорости
ветра на высоте 10 м от поверхности земли и минимальная темпе-
ратура окружающего воздуха, при которой допускается эксплуа-
тация агрегатов БЖРК.
Скоростной напор рабочего ветрового воздействия рассчиты-
вают по формуле
где <7Р в Па; р,- плотность воздуха при минимальной температуре,
соответствующей расчётной скорости ветра, кг/м3; vp - расчётная
средняя скорость ветра для рабочего воздействия, м/с.
Скоростной напор предельного ветрового воздействия
= а^„л,
где qp в Па; qH - нормативный средний скоростной напор ветра
предельного ветрового воздействия на высоте 10 м от поверхно-
сти земли; а= 1,18 - коэффициент, учитывающий период осред-
нения скоростного напора; п = 1,3 - коэффициент перегрузки для
конструкций со сроком эксплуатации 10 лет и более.
Так как величина скоростного напора ветрового потока зависит
от высоты конструкции агрегатов над поверхностью земли, то при
проведении расчёта ветровых нагрузок конструкция агрегатов ус-
ловно разбивается на ряд участков, длина каждого из которых не
должна превышать 10 м. Расчётная схема (рис. 7) имеет вид со-
средоточенных сил и масс, приведённых к серединам участков.
Рис. 7. Расчетная схема конструкции: Z* - высота точки приведения к-н массы
элемента конструкции над поверхностью эемли; Pj - ветровая на1руэка на у-й
элемент конструкции;/у - относительная координата i-й формы колебаний у'-го
элемента конструкции
Статическая ветровая нагрузка Н, действующая на j-й
участок конструкции агрегатов определяется по следующей фор-
муле:
^в.ст.у-
где - расчётный скоростной напор ветра; Су - аэродинамиче-
ский коэффициент; Kj- коэффициент увеличения скоростного на-
пора ветра по высоте; Ft - расчётная наветренная площадь /-го
элемента конструкции агрегатов.
Аэродинамический коэффициент С; для различных конфигура-
ций элементов конструкции находят по справочникам.
Для цилиндрических конструкций:
Cj= 0,7 при vp-d> 7 м2/с; Q= 1,2 при vp </<2,9 м2/с;
для промежуточных значений vpd
Cj= 1,55-0,122-Vp-d,
где vp - расчётная средняя скорость ветра для рабочего воздейст-
вия; d - диаметр цилиндрической конструкции.
Для плоских конструкций аэродинамический коэффициент
приведен на рис. 8. Для решётчатых конструкций С7 = 1,4.
Рис. 8. Аэродинамический коэффициент для плоских конструкций
Коэффициент увеличения скоростного напора по высоте от по-
верхности земли зависит от типа местности, в пределах отдельно-
го у-го элемента (участка) конструкции величина коэффициента
принимается постоянной и равной его значению на уровне сере-
дины/-го элемента.
Коэффициент увеличения скоростного напора по высоте для
открытой местности и высот до 10, 20, 30 и 40 м соответственно
равен:
Л/,о= 1,0; Яло= 1,22; Kj30= 1,37; Kiw = 1,48.
Направление статической ветровой нагрузки совпадает с на-
правлением ветрового потока.
Динамическая ветровая нагрузка, действующая нау-й элемент
конструкции, состоит из пульсирующей и инерционной состав-
ляющих.
Пульсирующая составляющая представляет собой нагрузку от
порывов ветра с периодом, менее принятого двухминутного пе-
риода осреднения; и вычисляется по формуле
где /р - число стандартов нормального распределения; т,- - коэф-
фициент вариации скоростного напора ветрового воздействия; А -
коэффициент масштаба конструкции; PKClj статическая нагрузка,
действующая нау-й элемент (участок) конструкции.
Число стандартов нормального распределения зависит от типа
ветрового воздействия, вида ветровой нагрузки и суммарного
времени эксплуатации рассматриваемой конструкции.
При определении пульсирующей составляющей динамической
ветровой нагрузки при скорости ветра vp = 25 м/с для а!регатов и
ракеты БЖРК, срок эксплуатации которых более 30 суток, число
стандартов нормального распределения 3,0.
Коэффициент вариации скоростного напора ветрового воздей-
ствия зависит от типа местности и высоты элементов конструкции
над поверхностью земли.
Коэффициент вариации скоростного напора для открытой ме-
стности и высоты до 10, 20, 30 и 40 м от поверхности земли соот-
ветственно равен
/пдо = 0,330; дгдо= 0,272; «Гро= 0,256; 0,246.
Коэффициент масштаба конструкции зависит от величины
наибольшего размера конструкции в плоскости ветрового воздей-
ствия. При наибольших размерах 1; 5; 10; 20; 30 и 40 м коэффици-
ент масштаба конструкции соответственно равен:
Л,,о= 1,0; И50 = 0,965; А 10 = 0.94;
Л20 = 0,91; Лзо 0,89; А40 = 0,87.
Инерционная составляющая динамической ветровой нагрузки
представляет собой нагрузку, вызываемую силами инерции масс
конструкции при её колебаниях на собственных частотах. Эта на-
грузка учитывается для конструкций, имеющих частоту собствен-
ных колебаний не более 4 Гц. Она действует в плоскости ветрово-
го потока так же, как и пульсирующая составляющая динамиче-
ской ветровой нагрузки.
Для конструкций агрегатов специального назначения, какими
являются агрегаты БЖРК, допускается проводить расчёт инерци-
онных нагрузок с учётом только первой формы собственных ко-
лебаний (г =1).
На конструкции с круговым поперечным сечением действует
также инерционная нагрузка в плоскости, перпендикулярной вет-
ровому потоку. Эти обе составляющие инерционных нагрузок оп-
ределяются в соответствии с методикой, представленной в
ОСТ 92-9249-80.
Полная ветровая нагрузка на у-й элемент конструкции с некру-
говым поперечным сечением
^=^+7^+ри1/’
где P„j статическая ветровая нагрузка, действующая на у-й эле-
мент конструкции; Рц,- пульсирующая составляющая динамиче-
ской ветровой нагрузки у'-го элемента конструкции; i, - инерци-
онная составляющая динамической нагрузки первой формы соб-
ственных колебаний у'-го элемента конструкции в плоскости вет-
рового потока.
Полная ветровая нагрузка на у-й элемент конструкции с круг-
лым сечением
где РЛу- инерционная составляющая динамической нагрузки пер-
вой формы собственных колебаний у'-го элемен та конструкции в
плоскости, перпендикулярной ветровому потоку.
При решении задач по определению расстояния, проходимого
конструкцией за определенное время при сё поступательном или
вращательном движении, времени перемещения конструкции, не-
обходимого усилия привода для обеспечения перемещения в за-
данное время полная ветровая нагрузка
Р«; =ЛтУ(1 + А./рЛЛ,),
где X - коэффициент, учитывающий корреляцию ветровой на-
грузки при её осреднении за определённое время; при отсутствии
соответствующего обоснования рекомендовано принимать ф= 1,5.
Коэффициент, учитывающий корреляцию ветровой нагрузки,
зависит от времени движения конструкции и расчётной скорости
ветра (см. таблицу).
Значения коэффициента, учитывающего корреляцию ветровой нагрузки
Л’р X /v₽ А. Л.
0 1 400 0,54 800 0,35
100 0,81 500 0.48 900 0,32
200 0,70 600 0,43 1000 0,31
300 0,61 700 0,38 >1000 300/п-р
7.4. Нагрузки при механическом воздействии на агрегаты
БЖРК ядерного взрыва
Уровень защищённости подвижных ракетных комплексов
стратегического назначения при механическом воздействии в мо-
мент ядерного взрыва определяется их устойчивостью от воздей-
ствия воздушной ударной волны. Распространяющаяся по по-
верхности земли воздушная ударная волна при встрече с агрега-
тами БЖРК вызывает динамическое нагружение конструкций.
Анализ показывает, что максимальное нагружение проявляется
при воздействии воздушной ударной волны в направлении норма-
ли к продольной оси. При этом воздушная ударная волна, дейст-
вуя на боковые стенки агрегатов комплекса, пытается их опроки-
нуть в поперечном направлении. Так как в момент нанесения
ядерного удара по позиционному району БЖРК находится в дви-
жении, то совершенно невозможно предусмотреть какие-либо
конструктивные мероприятия, способствующие повышению ус-
тойчивости агрегата. Таким образом уровень защищённости под-
вижных ракетных комплексов оказывается незначительным (ме-
нее Дрф= 0,05 МПа).
Уровень сейсмических воздействий при таком давлении во
фронте воздушной ударной волны создаст перегрузки на агрегаты
комплекса, соизмеримые с транспортными перегрузками и даже
ниже. Следовательно, казалось бы, дополнительных мероприятий
по защите агрегатов комплекса, его систем и оборудования от
сейсмических волн не требуется.
Однако при воздействии воздушной ударной волны на ограж-
дающие конструкции агрегатов комплекса возникаю! в конструк-
циях высокочастотные колебания с достаточно высокими ампли-
тудами ускорения 0т и продолжительностью т. Эти высокочас-
тотные колебания ограждающих конструкций являются внешни-
ми динамическими нагрузками на оборудование, системы и аппа-
ратуру, размещаемые в ai-регатах комплекса. R процессе создания
комплекса необходимо оценить стойкость оборудования на это
воздействие. Если величина этих воздействий для какого-либо
оборудования, систем и аппаратуры критична (недопустима), то
необходимо проработать и ввести систему амортизации в узлах
крепления.
При оценке стойкости оборудования рассматриваем его как ли-
нсйную систему без учёта трения с одной степенью свободы, а в
качестве внешнего воздействия принимаем импульс в форме полу-
синусоиды ускорения с амплитудой Um и продолжительностью т:
U = Um siiw/т [О < t < т];
<7 = О [/ >т].
При этом величина эффективной длительности тг эквивалент-
ного прямоугольного импульса будет равна: тг= (2/л)т.
Параметры внешнего воздействия 0т и г в местах крепления
оборудования определяются в результате динамического расчёта
ограждающих конструкций (корпусов агрегатов комплекса) на
воздействие воздушной ударной волны.
Отношение максимального абсолютного ускорения линейной
системы (оборудования) хт, полученного при внешнем воздейст-
вии, к максимальной его амплитуде ускорения Um является им-
пульсной передаточной функцией линейной системы
д<ой,тг)=
График изменения импульсной передаточной функции линей-
ной системы без трения в зависимости от угловой собственной
частоты системы (оборудования) <оГ1 и эффективной длительности
импульса тг при кратковременном воздействии в виде полусину-
соиды представлен на рис. 9.
Рис. 9. График изменения импульсной передаточной функции
линейной системы
Зная собственную частоту системы (оборудования), а также
амплитуду Um и эффективную длительность импульса тг внеш-
него воздействия, а также график изменения передаточной функ-
ции линейной системы, можно определить максимальное абсо-
лютное ускорение системы, полученное в результате внешнего
воздействия.
Пример. Дано: собственная частота системы р = 20 Гц; ампли-
туда внешнего воздействия 0т = 6,0 g; длительность импульса т=
= 0,01 с.
Определить абсолютное ускорение системы хт при внешнем
воздействии.
Решение. Круговая частота системы ю„ = 2пр - 2л-20 = 40л.
Эффективная длительность импульса:
2 2-0,01 0,02
тг= - т =-------=------;
л л л
то,, -т,.= 40л- О'— = 0,8;
л
/С(<ок, т,) = Х„, /Um = 0,8 (рис. 9);
Л, = 0,8 ит = 0,8-6,0g = 4,8g;
Л. -4,8g.
Зная величину допустимого ускорения для оборудования, а
также максимальную амплитуду ()т и эффективную длитель-
ность импульса т, внешнего воздействия, а также график измене-
ния импульсной передаточной функции, можно определить необ-
ходимую собственную частоту системы (оборудования).
Пример. Дано: максимальное допустимое ускорение для сис-
темы (оборудования) Хт = 2g; амплитуда внешнего воздействия
Um = 6,0g; длительность внешнего воздействия г = (),() 1 с.
Определить необходимую собственную частоту системы.
Решение. Эффективная длительность импульса
2 2-0,01 0,02
т,.= — т =------=------.
л л л
Величина импульсной передаточной функции
Д(о„, т() = хт /0т = 2g/6,0g = 0,333.
По графику изменения передаточной функции системы (рис. 9)
находим <о„-т,.= 0,2.
Необходимая собственная частота системы
„ со„ 0,2 0,2 -п
р- —2.= —-—=—--------= 5 Гц.
2л 2л тг 2л-0,02
7.5. Нагрузки на агрегаты БЖРК и железнодорожное
полотно при старте ракеты
При старте ракеты вагон-ПУ, вспомогательный вагон и вагон
управления, их системы и оборудование подвергаются сильному
газодинамическому воздействию: силовому, тепловому (темпера-
тура около 1000°С) и акустическому. От механического воздейст-
вия нагрузки на элементы агрегатов комплекса, колёсные нары
подвагонных тележек вагона-ПУ и железнодорожное полотно
достигают сотни килоньютонов. Так, например, на железнодо-
рожное полотно нагрузки при старте ракеты превышают в 3...5
раз нагрузки, действующие в условиях эксплуатации железнодо-
рожных составов народно-хозяйственного назначения.
Поэтому при создании железнодорожных ракетных комплек-
сов выбор схемы вагона-ПУ, обеспечивающей оптимальную пе-
редачу нагрузки при старте ракеты на железнодорожное полотно,
одна из первостепенных задач. Анализ способов всех возмож-
ных схем старта ракеты показал, что для железнодорожного ра-
кетного комплекса возможен только миномётный старт ракеты. В
этом случае на агрегаты комплекса при старте ракеты в первую
очередь действуют' нагрузки от порохового аккумулятора давле-
ния (ПАД), с помощью которого ракета выбрасывается из транс-
портно-пускового контейнера (ТПК), а уже потом, когда ракета
будет находиться на высоте порядка 20 м от среза ТПК, на ТПК,
агрегаты комплекса и его оборудование будет действовать газо-
динамическое воздействие от ДУ-1 ракеты.
Работа ПАД определяет основное силовое воздействие в вер-
тикальном направлении на агрегаты комплекса и железнодорож-
ное полотно. Работа ДУ-1 - газодинамическое воздействие на аг-
регаты комплекса и железнодорожное полотно: силовое, тепловое
и акустическое. При работе ДУ-1 определяющей, с точки зрения
силового воздействия, является горизонтальная составляющая
силы, создающая для агрегатов комплекса опрокидывающий мо-
мент.
Теоретические и экспериментальные исследования показали,
что для агрегатов комплекса и железнодорожного полотна нагруз-
ки при старте ракеты - определяющие в одинаковой степени как
при работе ПАД, так и ДУ-1, кроме того, эти нагрузки находятся
во взаимосвязи.
Увеличение максимального усилия ПАД целесообразно. Оно
ведёт к возрастанию скорости ракеты при выходе из ТПК и, как
следствие, высоты запуска ДУ-1, что увеличивает дальность полё-
та ракеты и уменьшает газодинамическое воздействие на агрегаты
комплекса.
Однако это чрезмерное увеличение усилия ПАД может привес-
ти к таким нагрузкам на афсгаты комплекса и железнодорожное
полотно, что возможность создания мобильного железнодорожно-
го комплекса будет поставлена под сомнение. В этом случае старт
ракет будет возможен только с заранее подготовленной стартовой
позиции.
Уменьшение усилия ПАД выгодно с точки зрения вертикаль-
ных нагрузок на агрегаты комплекса и железнодорожное полотно,
но это уменьшает скорость ракеты при выходе из ТПК и как след-
ствие высоту запуска ДУ-1.
Уменьшение высоты запуска ДУ-1 ракеты вызывает увеличе-
ние газодинамического воздействия на агрегаты комплекса, в том
числе увеличение опрокидывающего момента, боковой сдвигаю-
щей агрегаты силы, теплового и акустического воздействий.
Оптимальные условия старта ракеты (величина усилия ПАД,
высота запуска ДУ-1, характеристики ДУ-1) могут быть вырабо-
таны только совместными комплексными теоретическими иссле-
дованиями и проектно-конструкторскими проработками при сис-
темном подходе всех разработчиков комплекса.
Основа теоретических исследований - анализ взаимодействия
сложной механической системы «ракета - агрегаты комплекса
(вагоны-ПУ) - железнодорожное полотно» при заранее заданных
ограничениях (допустимые нагрузки на железнодорожное полот-
но, на изделие и тому подобное). Любые теоретические исследо-
вания становятся полновесными и достоверными, если они под-
тверждены экспериментальными работами, проводимыми па спе-
циальных динамических стендах с использованием натурных об-
разцов и масштабных модулей. Так, например, при создании
БЖРК вопросы теплового и механического воздействия при стар-
те ракеты исследовались на специальном масштабном стенде
(масштаб 1:7) (рис. 10).
40
Рис. 10. Газодинамический масштабный стенд
Проведённые на этом стенде испытания подтвердили результа-
ты теоретических исследований по выбору оптимальной высоты
запуска ДУ-1 ракеты и позволили оценить влияние заклона сопла
двигательной установки до её запуска на величины теплового и
механического воздействий на вагон-ПУ.
Контрольные вопросы
1. Какие виды нагрузок действуют на агрегаты и системы
БЖРК в процессе его эксплуатации?
2. На что влияют весовые нагрузки БЖРК?
3. Какие возможны решения вопроса по обеспечению непре-
вышения нагрузок на железнодорожное полотно при эксплуата-
ции БЖРК в позиционном районе?
4. Что представляют собой транспортные нагрузки, дейст-
вующие на систему?
5. Каков вид транспортных нагрузок при нестационарном ре-
жиме движения БЖРК и какими параметрами они характеризуют-
ся?
6. Каков вид |ранснортных нагрузок при стационарном режи-
ме движения БЖРК и какими параметрами они характеризуются?
7. Что представляют собой ветровые нагрузки. Два типа вет-
рового воздействия?
8. Какими параметрами задаётся ветровая нагрузка?
9. Понятие статической ветровой нагрузки и какие параметры
влияют на её величину?
10.Ч то представляет собой динамическая везровая нагрузка?
11.О т чего зависи т величина пульсирующей составляющей ди-
намической ветровой нагрузки?
12.Как определяется полная ветровая нагрузка?
13.Что характеризует полную ветровую нагрузку, действую-
щую на отводимые конструкции?
14.410 представляют собой нагрузки при механическом воз-
действии на агрегаты БЖРК ядерного взрыва?
15.Как оценивается стойкость оборудования БЖРК при меха-
ническом воздействии ядерного взрыва?
16.Что представляют собой нагрузки на агрегаты БЖРК и же-
лезнодорожное полотно при старте ракеты?
17.Каковы пути исследования внешних нагрузок при старте
ракеты на агрегаты БЖРК?
8. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЕ ПОЛОТНО И ЕГО НЕСУЩАЯ
СПОСОБНОСТЬ
Как видно из предыдущего раздела, при эксплуатации БЖРК и
особенно при страте ракеты возникают большие динамические
нагрузки. Их восприятие элементами агрегатов комплекса, пере-
дача на железнодорожное полотно и его реакция - сложная тех-
ническая проблема в процессе создания БЖРК, для решения кото-
рой необходим комплексный системный подход с определенными
критериями.
R качестве таких критериев могут быть приняты:
— минимальная масса агрегатов, обеспечивающая допустимую
нагрузку от каждой колёсной пары на железнодорожное полотно
в процессе эксплуатации БЖРК;
- равномерность распределения на железнодорожное полотно
нагрузки при старте ракеты в пределах допустимого значения.
Основными звеньями в цепи передачи нагрузки при старте ра-
кеты на железнодорожное полотно являются: транспортно-
пусковой контейнер, элементы устройства подъёма, металлокон-
струкция кузова вагона-ПУ, домкраты устройства поперечного
горизонтировапия, элементы подвагонной тележки.
Теоретические исследования показали, что при старте ракеты
динамические нагрузки на железнодорожное полотно в вертикаль-
ном направлении превышают в 3...5 раз значения допустимых на-
грузок, установленных в нормативных документах ОАО «РЖД».
Старт ракеты из пусковой установки БЖРК должен быть про-
изведён с любой точки маршрута патрулирования, поэтому необ-
ходимо чётко знать характеристики железнодорожного полотна и
его несущую способность, т.е. прочность и деформативность, ко-
торые зависят от: 1) характеристики верхнего строения пути (ка-
чества рельс и вида шпальной решётки); 2) структуры земляного
строения насыпи (песок или щебень); 3) геометрических характе-
ристик насыпи.
На железнодорожных путях ОАО «РЖД» возможен широкий
спектр верхнего строения железнодорожного полотна:
- рельс Р-43 со шпальной решёткой 1600 шпал на километр пу-
ти, при этом шпалы деревянные, подушка насыпи песчаная;
- рельс Р-50 со шпальной решёткой 1840 шпал на километр пу-
ти, шпалы бетонные, а подушка насыпи песчаная или щебёночная
толщиной 8 = 350 мм;
- рельс Р-65 со шпальной решёткой 1840...2000 шпал на кило-
метр пути, шпалы железобетонные, а подушка насыпи щебёноч-
ная толщиной 8 = 350 мм.
Основным обобщённым критерием для прогнозирования не-
сущей способности железнодорожного полотна является его мо-
дуль упругости, на величину которого существенно влияет влаж-
ность грунта. Изменение влажности грунта в пределах 14... 16%
приведёт к изменению модуля упругости с 24 до 8 МПа.
При создании железнодорожных ракетных комплексов должен
проводиться большой объём исследовательских работ по несущей
способности железнодорожного полотна (выборочно) в районах
предполагаемого базирования этих комплексов.
Существующие методы исследования несущей способности
железнодорожного полотна: метод отбора проб, пенетрирование,
метод акустического зондирования - позволяют оценить физико-
механические показатели упругого основания железнодорожного
пути. Кроме того, необходимо создавать специальные статические
и динамические стенды для реального на!ружсния железнодо-
рожного полотна с целью определения его несущей способности.
Метод отбора проб относится к лабораторным исследованиям,
которым присущи недостатки, связанные, прежде всего, с воз-
можными нарушениями естественного сложения 1рунта в процес-
се отбора монолитов и при последующих операциях с ними. Ото-
брать образцы грунта в районах исследования железнодорожного
пути, не нарушая его структуру, практически невозможно. Кроме
того, напряженное состояние в точке отбора монолита обычно
неизвестно. В лаборатории испытания проводят при иных услови-
ях и полученные характеристики грунта могут значительно отли-
чаться от действительных. Модуль упругости грунта, определён-
ный в лабораторных условиях, очень часто оказывается в не-
сколько раз меньше модуля упругости, полученного при проведе-
нии испытаний в полевых условиях методами пснетрирования
или акустического зондирования.
При исследования железнодорожного полотна методами пе-
нетрирования и акустического зондирования степень нарушения
естественной структуры и напряжённого состояния грунта в точке
его испытания значительно меньше или вообще отсутствует, а
поэтому и характеристики грунта в большей степени отвечают'
действительным. Кроме того, эти методы исследования железно-
дорожного полотна более оперативные.
Пенетрирование представляет собой испытание грунтовых ос-
нований малыми круглыми плоскими, сферическими или кониче-
скими штампами. В зависимости от способа погружения штампа,
который является наконечником пенетрометра, различают дина-
мическое и статическое пенетрирование.
Количественная оценка динамического пенстрировапия чис-
ло ударов, необходимых для погружения штампа на определён-
ную глубину в грунт, а статического - это лобовое или удельное
сопротивление погружению штампа на определённую глубину.
По параметрам, характеризующим погружение штампа в грунт,
вычисляется модуль упругости и устанавливается несущая спо-
собность грунтового основания.
Метод акустического зондирования как один из способов так-
же позволяет в полевых условиях оперативно определить модуль
упругости грунтового основания и его несущую способность.
Специальные статические стенды, выполненные в виде мед-
ленно перемещающегося по железнодорожному пути катка ре-
альной массы, позволяют оценить прочность и деформативность
железнодорожного полотна при его нагружении в процессе экс-
плуатации БЖРК в районе патрулирования.
Исследование прочности и дсформативности железнодорожно-
го полотна при старте ракеты позволяет провести специальный
натурный динамический стенд (рис. 11).
Рис. 11. Газодинамический стенд для натурных испытаний
железнодорожного полотна на прочность и деформативность
Контрольные вопросы
1. Что представляют собой звенья в цепи передачи нагрузки
при старте ракеты на железнодорожное полотно?
2. От чего зависят прочность и деформативность железнодо-
рожного полотна?
3. Что является обобщённым критерием для прогнозирования
несущей способности железнодорожного полотна?
4. Каковы методы исследования несущей способности желез-
нодорожного полотна?
5. Что представляет собой метод отбора проб?
6. Что представляет собой метод пенетрирования фунтовых
оснований?
7. Какие специальные стенды могут быть использованы при
оценке прочности и деформативности железнодорожного полотна.
9. РАЗГРУЖАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
Разгружающее устройство (рис. 12) передаёт часть массы ваго-
на-ПУ 3 на соседние агрегаты (вспомогательный вагон 5 и вагон
управления /) с целью уменьшения статического и динамического
воздействия на железнодорожное полотно со стороны вагона-ПУ
в процессе эксплуатации БЖРК. При этом нагрузки на ось подва-
гонных тележек вагона-ПУ не превышают допустимых значений.
Рис. 12. Схема компоновки ралружаютего устройства: 1 - вагон управле-
ния; 2,4 - демпфер;.? - вагоп-ПУ; 5 - вспомогательный вагон
Поглощение энергии при дина-
мическом воздействии вагона-ПУ
на соседние агрегаты осуществля-
ется двумя демпферами 2 и 4.
Конструктивно оба демпфера (рис.
13) аналогичны и состоят из про-
ушины /, траверсы 2, комплекта
тарельчатых пружин 3, указателя 4
и цилиндра 5.
Демпфер 2 (рис. 12) отличается
от демпфера 4 комплектом тарель-
чатых пружин, имеющих меньшую
нагрузочную характеристику, в
связи с этим имеются отличия кон-
структивных размеров сопрягае-
мых деталей. Демпферы поглоща-
ют энергию при движении агрега-
тов за счёт упругих деформаций
тарельчатых пружин.
Такое конструкторское решение
при создании разгружающего уст-
ройства оптимально с точки зрения
минимизации габаритов и массы.
Рис. 13. Разгружающее устройство
(А-А рис. 12): 1 - проушина; 2-
травсрса; 3 - пружина тарельчатая;
4 - указатель; 5 - цилиндр
В принципе, разгружающее устройство может иметь и другие
конструктивные исполнения:
разгружающее устройство, содержащее комплект винтовых
пружин;
- пневматические разгружающие устройства с гидравлическим
демпфером и без него.
Однако разгружающие устройства, содержащие комплект вин-
товых пружин, менее надёжны. Повреждение любого витка пру-
жины приведёт к полному выходу разгружающего устройства из
строя. В то время, как разрушение одной или двух тарельчатых
пружин ухудшает силовую характеристику разгружающего уст-
ройства, но позволяет агрегатам БЖРК своим ходом перемещать-
ся с малыми скоростями. Конструкция пневматических разгру-
жающих устройств наиболее оптимальна с точки зрения габари-
тов и массы, но их рабочие характеристики сильно зависят от тем-
пературы окружающей среды, которая может колебаться при экс-
плуатации БЖРК в широком диапазоне от -50° до +50°С. Кроме
47
этого, к недостаткам пневматических разгружающих устройств
можно отнести высокие требования по герметичности.
Введение в состав разгружающих устройств специальных гид-
равлических демпферов, как показали проведённые натурные
транспортные и контрольные динамические испытания с агрега-
тами комплекса, оказалось неэффективно и необязательно.
В процессе этих же испытаний были получены рабочие сило-
вые характеристики разфужающих устройств, содержащих ком-
плект тарельчатых пружин, и динамическое нагружение пусковой
установки (пусковой секции). Анализ результатов по динамиче-
скому нагружению ПУ показал, что в процессе эксплуатации
БЖРК при данном конструктивном исполнении разгружающих
устройств нагружение ракеты и всех агрегатов комплекса ниже
допустимых значений.
Для обеспечения высокой надежности работоспособности раз-
1ружающих устройств, содержащих комплект тарельчатых пру-
жин, уже при создании комплектов пружин необходимо преду-
сматривать введение дополнительных конструктивных и техноло-
гических мероприятий:
- введение радиусов на кромках пружин;
- наличие обезуглероженного слоя;
- проверку поверхностной твёрдости штока направляющего
цилиндра и пружин;
- наличие смазки;
- улучшенную чистоту обработки тарельчатых пружин;
- заневоливание комплекта пружин;
- динамические испытания каждого комплекта пружин на спе-
циальном динамическом стенде (рис. 14).
Рис. 14. Испытания комплекта пружин раз1-ружающего устройства
Контрольные вопросы
1. Назначение и принцип действия разгружающего устройст-
ва.
2. Возможные виды конструкции разгружающих устройств
3. Как обеспечить высокую надёжность работоспособности
разгружающих устройств.
10. КРЫША ВАГОНА-ПУ И УСТРОЙСТВО
ЕЁ ОТКРЫВАНИЯ
10.1. Конструкция крыши вагона-ПУ
♦
Крыта вагона-ПУ представляет собой сложную пространст-
венную металлоконструкцию и состоит из Z-образных дуг, соеди-
нённых с боковой обвязкой, продольных элементов в виде стрин-
геров, двух фрамуг с вертикальными торцевыми створками и ме-
таллических листов с поперечными гофрами.
Для обеспечения старта ракеты из вагона-ПУ крыша вагона
должна открываться. Возможны три варианта конструктивного
исполнения крыши вагона-ПУ с точки зрения схемы её открыва-
ния:
одностворчатая крыша с осью поворота, расположенной
вдоль одной из сторон кузова вагона;
-двухстворчатая крыша с осями поворота её створок, распо-
ложенных вдоль обеих боковых стенок кузова вагона;
- одностворчатая крыша с осью поворота, расположенной
вдоль торцевой стенки вагона.
Единственным оптимальным решением, обеспечивающим
нормальную эксплуатацию ракетного комплекса, является вари-
ант одностворчатой крыши с осью поворота вдоль одной из боко-
вых стенок кузова вагона, несмотря на большую наветренную
площадь агрегата при открытой крыше. Этот вариант крыши по-
зволяет создать максимально возможную герметичность в районе
стыка крыши с кузовом вагона при закрытой крыше. Устройство
открывания (закрывания) крыши содержит минимальное число
гидроцилиндров. Одностворчатая крыша обеспечивает контроли-
руемую зафузку ТПК с ракетой в вагон-ПУ краном, даёт возмож-
ность при необходимости проводить отстыковку и пристыковку
головной части ракеты с помощью агрегата наклонной стыковки
при поднятом ТПК с ракетой на угол, порядка 15°.
При двухстворчатой крыше агрегат имеет меньшую наветрен-
ную площадь при открытой крыше, но гораздо труднее обеспе-
чить необходимую герметичность в районе стыка крыши из-за
большой податливости её створок. В этом варианте привод от-
крывания содержит в два раза больше гидроцилиндров. Дву-
створчатая крыша не позволяет контролировать визуально загруз-
ку ТПК с ракетой в вагон-ПУ и гем более не даёт возможность
проводить при необходимости какие-либо работы с головной ча-
стью ракеты, без выема ТПК с ракетой из вагона-ПУ.
Вариант одностворчатой крыши с осью вдоль торцевой стенки
вагона-ПУ не позволяет производить загрузку ТПК с ракетой и
его выгрузку с помощью крана при открытой крыше. Загрузка и
вьирузка ТПК с ракетой может проводиться только через откры-
тую торцевую стенку вагона-ПУ, что невозможно, так как пуско-
вая установка представляет собой трёхвагонный сцеп. Один ва-
гон-ПУ с установленным в ней ТПК с ракетой существовать нс
может.
10.2. Устройство открывания крыши
Устройство открывания (рис. 15... 18) предназначено для отры-
вания (закрывания) крыши вагона-ПУ и фиксации (запирания) её
в открытом (закрытом) положении.
Рис. 15. Привод открывания крыши вагона-ПУ: / - крыша, 2 - гидроцилиндр
открывания; 3 - привод к командоаппарату; 4 - гидроцилиндр страгивания
50
Устройство открывания состоит из следующих основных уз-
лов: трёх механизмов запирания, вспомогательного цилиндра,
двух гидроцилиндров страгивания, двух гидроцилиндров откры-
вания, двух приводов контроля открытого положения крыши и
проушин со втулками.
Механизмы запирания предназначены для отштыривания (за-
штыривания) крыши вагона-ПУ.
Механизм запирания (рис. 16) состоит из гидроцилиндра запи-
рания, двух корпусов 7 и 9 со втулками, штыря 6, привода и ко-
мандоаппаратов. Командоаппараты, установленные на механиз-
мах запирания, выдают сигнал «крыша отштырсна» (замки крыши
«заштырены»).
Привод состоит из корпуса 7 со втулками и штока 5. На приво-
дах механизмов запирания установлены командоаппараты , кото-
рые выдают сигнал «крыша закрыта».
Вспомогательный цилиндр предназначен для отрыва крыши от
места уплотнения и разрушения льда в случае его намерзания в
месте стыка. Он работает совместно с гидроцилиндрами страги-
вания. Конструкция и принцип работы вспомогательного гидро-
цилиндра аналогичны конструкции и принципу работы гидроци-
линдров страгивания.
Штырь в положении Штырь в положении
ЗАШТЫРЕНО ОТШТЫРЕНО 1 К
Рис. 16. Механизм запирания крыши: / - обойма; 2 - крышка; 3 - корпус
пшроцилиндра запирания; 4 - поршень; 5 шток; 6- штырь; 8 - проушина
с втулкой; 7,9- корпус с втулкой; К, Л, М - полости
Гидроцилиндры страгивания (рис. 17) состоят из корпуса 1,
поршня 2, крышки 3 и ввернутых угольников 4 и 5.
Гидроцилиндр открывания (рис. 18) предназначен для откры-
вания (закрывания) крыши и её фиксации в открытом положении.
Гидроцилиндр открывания состоит из цилиндра 4, корпуса 10 с
размещёнными в нём клапанами, крышек / и 5, вилки 9, проушин,
осей и вентилей. В корпусе 10 размещены обратный клапан 18,
термоклапан 11 и дроссель Зь вместе работающие как замок с од-
носторонним дросселем и термоклапаном, напорный клапан и об-
ратный клапан 26, вместе работающие как переключатель с на-
порным клапаном, и аварийный клапан 20, необходимый для за-
крывания крыши в аварийных ситуациях.
Рис. 17. Гидроцилиндр страгивания: / - корпус; 2 - поршень; 3 - крышка;
4,5 - ввернутые угольники
Командоаппараты (см. рис. 15) осуществляют контроль откры-
того положения крыши. Таких командоаппаратов с приводами
два, они выдают сигнал крыша «открыта».
На углах поворота крыши свыше 35° относительно начального
положения при открывании, в сочетании с неблагоприятной вет-
ровой нагрузкой на крышу, гидроцилиндр открывания может на-
чать работать в генераторном режиме. Для предупреждения этого
предусмотрено создание противодавления в штоковой плоскости,
которое плавно увеличивается на конечных углах открывания
крыши за счёт работы регулируемого дросселя Э в сливной маги-
страли. Для исключения работы гидроцилиндра привода в гепера-
52
торном режиме при закрывании крыши создастся необходимое
противодавление уже в поршневой полости работой дросселя по-
стоянного сечения (отверстие 30 в термоклапане 11, так как што-
ковая полость соединена с напорной магистралью.
Рис. 18. Гидроцилипдр привода открывания крыши: /, 5 -- крышка; 2 - гайка; 3 -
поршень; 4 - цилиндр; 6 - труба; 7 - шток; 8 - ось; 9 - вилка; 10 - корпус; 1 /, 18,
20, 21, 26 - клапаны, 12 - седло; 22 - упор; 13, 17, 19 - втулки; 14, 23 - крышка;
15 - стержень; 16, 25 - седло; 24 - пружины; Т, Ф - полости; У- отверстия; 1Ц, Э
- выточка; Ю, Я,ЛЬ Б\, В,, ГЬД, - канал; Et, Ж, - полость; Э,И{- отверстие
10.3. Определение основных параметров привода
открывания крыши
10.3.1. Основные параметры привода открывания
К основным параметрам привода открывания крыши вагона-
ПУ относятся скорость открывания крыши, рабочие давления в
гидроцилиндрах открывания крыши, в гидроцилиндрах страгива-
ния и во вспомогательном гидроцилиндрс, а следовательно, и не-
обходимая максимальная мощность гидростанции при работе
привода.
Исходные данные
масса крыши вагона-ПУ кг
угол открывания крыши а„, °
время открывания крыши t, с
скорость ветра при подъёме крыши v„ м/с
толщина снегового навала 8С„, м
толщина возможною обледенения
стыка крыши с кузовом вагона-ПУ 8о6л, м
Все необходимые расчёты по приводу открывания крыши сво-
дятся к проведению кинематического и силового расчёта привода.
При определении параметров привода открывания крыши прежде
всего необходимо провести кинематический расчет.
10.3.2. Кинематический расчёт привода открывания крыши
Расчётная схема привода открывания крыши представлена на
рис. 19.
Рис. 19. Расчетная схема привода открывания крыши
Начало координатной системы XOY (•)(? совместим с осью по-
ворота крыши. Положение ( )(?i, точки крепления гидроцилиндра
к торцевой стенке кузова вагона-ПУ, зададим радиусом-вектором
—>
г , положение точки ()О2, точки крепления гидроцилиндра к
—>
крыше вагона-ПУ, - радиусом-вектором R . При работе привода
открывания крыши направление вектора г в пространстве опре-
делено углом р2, а вектора R - (р, + а), где а - угол открывания
крыши.
Значения модулей векторов г и R, углов £| и р2:
г = V«2 + b2 , R = Vc2 + d2 , Pi = arctg die, p2 = arctg hl a,
где а и b - координаты точки Ot; d и с координаты точки O2 при
закрытой крыше вагона (угол а = 0). Обозначим Pi + р2 = р.
Расстояние между точками крепления гидроцилиндра привода
открывания крыши к торцевой стенке вагона и к крыше определя-
ет длину гидроцилиндра в процессе открывания крыши и равно
L = д/л2 + г2 - 2Rr cos(P + а),
где а - угол открывания крыши.
При этом ход поршня в гидроцилиндрс в процессе открывания
и закрывания крыши определяется соответственно по формулам
X = L - Lo, илих = Л-Д
где Lq - длина гидроцилиндра между осями его крепления при за-
крытой крыше (а = 0); LK- длина гидроцилиндра между осями его
крепления при открытой крыше. Максимальный ход гидроцилин-
Дра Xnux ~ LK — Lq-
Плечо приложения силы гидроцилиндра в процессе открыва-
ния (закрывания) крыши вагона-ПУ h = R sm у. Согласно теореме
синусов, из рассматриваемого треугольника OOiO2 sin у =
= (r/L) sin(P + а), таким образом, h = (Rr/L) sin(0 + а).
В результате кинематического расчёта строим два графика:
график изменения хода поршня гидроцилиндра х(<х) и график из-
менения плеча приложения усилия гидроцилиндра /г(а) открыва-
ния крыши в зависимости от угла открывания (рис. 20).
Рис. 20. Типовые i-рафики изменения хода поршня %(а) и плеча приложения
усилия Л(а) гидроцилиндров открывания (закрывания) крыши
10.3.3. Определение статических сопротивлений
при открывании (закрывании) крыши
Суммарный момент статических сопротивлений при открыва-
нии (закрывании) крыши вагона-ПУ
Л/jXT — ^»у ± Л/в ^СН Л'/обл,
гдсЛ/Ну- момент весовой неуравновешенности крыши вагона-ПУ;
МЛ — момент от ветровой нагрузки; Л/С|1 - момент от снежного по-
крова, находящегося на крыше вагона-ПУ; МиЬ„ момент сопро-
тивления, вызванный обледенением по стыку крыши с кузовом
вагона.
Момент весовой неуравновешенности крыши вагона-ПУ
Л/ну= Скрр cos(v+a),
где Gxp - все крыши вагона-ПУ; р модуль радиуса-вектора, оп-
ределяющего положение центра тяжести крыши; v - угол, опреде-
ляющий наложение радиуса вектора г при закрытой крыше.
Момент от ветровой нагрузки
Рй'^ц.д j
где Р„ - полная ветровая нагрузка на крышу вагона-ПУ в процессе
её открывания (закрывания); йцл - положение центра давления
ветровой нагрузки на крышу вагона-ПУ относительно оси пово-
рота крыши.
Величина полной ветровой нагрузки на крышу вагона-ПУ за-
висит от угла открывания (закрывания) крыши. Функцией угла
открывания (закрывания) крыши является также положение цен-
тра давления ветровой нагрузки на крышу вагона-ПУ.
Момент от снежного покрова определяется как функция от
момента неуравновешенности крыши вагона-ПУ:
^СН ~ Ксн ' Л/цу ,
где /Ccll - коэффициент, учитывающий массу снежного покрова на
крыше вагона-ПУ, КС|| ~ yLBhm/Gip, у = 400 Н/м3 - плотность снеж-
ного покрова; LKp- длина крыши вагона-ПУ; В - ширина крыши
вагона-ПУ; Лен - толщина снежного покрова (уплотненный, по-
вышенной влажности); GKp вес крыши вагона-ПУ.
Момент сопротивления, вызванный обледенением стыка кры-
ши с кузовом вагона-ПУ,
где Ор = 0,3... 1,2 Па - прочность льда на растяжение, t -
= 0,02...0,04 м - толщина слоя льда на стыке крыше с кузовом
вагона-ПУ; К=2 - число торцевых стыков.
Момент сопротивления, вызванный обледенением крыши с ку-
зовом вагона-ПУ, действует на привод открывания только в на-
чальный момент открывания крыши, в момент разрушения ледя-
ной корки.
Типовые графики изменения суммарного статического момен-
та сопротивления и его составляющих при открывании (закрыва-
нии) крыши как функции угла открывания представлены на
рис. 21.
Рис. 21. Типовые графики изменения суммарного момента статических
сопротивлений в момент открывания крыши при встречном ветре,
а также его составляющие Л/„/а), Л/„(а) и Мс„(а)
10.3.4. Определение основных геометрических параметров
гидроцилиндра привода открывания крыши
К основным геометрическим параметрам гидроцилиндра отно-
сятся максимальный рабочий ход поршня гидроцилиндра, диа-
метр штока, а также поршневая и штоковая рабочие площади.
Максимальный рабочий ход поршня гидроцилиндра (см.
п. 10.3.2) равен х„их = Z,A-- Zo.
Диаметр штока гидроцилиндра определяется из условий его
устойчивости при действии на шток максимального сжимающего
усилия в процессе работы привода. Величина максимального
сжимающего усилия должна быть намного меньше критической
силы, вычисленной по формуле Эйлера,
« Лкр = л2£//(ц02,
где Е- 2,010" Па - модуль упругости стали; / = л</*/64 - момент
инерции сечения штока; / - длина штока при максимальном сжи-
мающем усилии; d - диаметр штока; ц - коэффициент, учиты-
вающий заделки штока.
Обычно при определении диаметра заделку штока принимают
как два шарнира по концам, тогда р = 1,0. Таким образом, диаметр
штока
d> Цы/п! • 1,79ТО'3 ^Я™-/2 .
Предварительно величины площадей поршневой и штоковой
полостей гидроцилиндра находят с учетом максимального значе-
ния допустимого давления р в гидросистеме при работе привода и
максимальных усилий, действующих па шток, соответственно при
открывании R'|ит и закрывании Л"шг крыши. Величины этих уси-
лий определяют на основании графиков изменения суммарных
моментов статических сопротивлений (рис. 21) и плеча приложе-
ния усилия от гидроцилиндра (рис. 20):
/?' = М'Хс1Лг(0); R" =
Таким образом, минимальные значения поршневой и штоковой
полостей гидроцилиндра соответственно равны
(Fn)min = R'/p- (FulT)min = R"/р.
Так как величины обеих площадей зависят от диаметра порш-
ня, то он равен
£)min=rnax 74Я'/(лр); yl4R”/(Kp) + d2
Таким образом, предварительное значение рабочих площадей
поршневой и штоковой полостей гидроцилиндра соответственно
равны F„= (Jc/4)D2in ; Л’Ш1- (я/4)(£><, -d2).
Окончательно значения диаметров поршня и штока, а также
рабочих площадей поршневой и штоковой полостей гидроцилин-
дра принимают конструктивно с учетом прочностных расчётов и
расчётов, выполняемых в соответствии с п. 10.3.5.
10.3.5. Определение рабочего давления в гидроцилиндрах
привода открывания (закрывания) крыши
Уравнение статического равновесия поршня гидроцилиндра
при открывании крыши:
p„Fn = (Л/Хну 2h2RCTV)/2h + р"„ Fm,
где рн - давление в напорной полости гидроцилиндра открывания
крыши; Fn - поршневая площадь гидроцилиндра привода откры-
вания крыши; F„n - штоковая площадь гидроцилиндра привода
открывания крыши; р^ - давление в сливной полости гидроци-
линдра при открывании крыши; h - плечо приложения силы гид-
роцилиндра привода открывания крыши; h} - плечо приложения
усилия вспомогательного цилиндра; /ь - плечо приложения уси-
лия цилиндров страгивания.
Уравнение статического равновесия поршня гидроцилиндра
привода открывания (закрывания) крыши при её закрытии:
P»F„„ = -(ЛУну ± Мв)/Л + р™ F„,
где р™ - давление в сливной полости при закрывании крыши.
Используя вышеприведённые уравнения равновесия крыши
при её открывании и закрывании, определяем величины необхо-
димого рабочего давления в напорных магистралях как функции
угла положения крыши в процессе работы привода.
Давление в сливной магистрали при открывании крыши на уг-
лах её поворота менее 35° относительно начального положения
определяется гидравлическими сопротивлениями в сливной маги-
страли (А/?с,,). Начиная с угла положения крыши 35°, когда гидро-
привод может начать работать в генераторном режиме, должно
быть предусмотрено создание в сливной магистрали дополни-
тельного гидравлического сопротивления специальными устрой-
ствами. Величина дополнительного гидравлического сопротивле-
ния должна равномерно возрастать:
ApcnB = (4iy+^)/2A'-Fuir,
где М'ну- момент весовой неуравновешенности крыши вагона-ПУ
в открытом состоянии; ЛГВ - максимальный ветровой момент при
открытой крыше; h' - плечо приложения усилия гидроцилиндра
привода открывания крыши в конце открывания.
Аналогично и при закрывании крыши необходимо в сливной
магистрали создавать дополнительно гидравлическое сопротивле-
59
ние, когда крыша будет находиться на углах, менее 35° относи-
тельно закрытого состояния.
При этом дополнительное сопротивление должно плавно воз-
растать от нуля до
Р™ = (<у+К)/2А'’.Гп,
где М"пу момент весовой неуравновешенности крыши вагона-ПУ
в закрытом состоянии; М"в- максимальный ветровой момент при
закрытой крыше; Л" - плечо приложения усилия гидроцилиндра
привода открывания крыши в конце закрывания.
Таким образом, гидравлическое сопротивление в сливной ма-
гистрали при открывании и закрывании крыши соответственно
определяется по формулам
^=Арм+Др^; р°с^Лрся+Лр^.
Используя уравнения статического равновесия поршня гидро-
цилиндров привода открывания (закрывания) крыши, находим
рабочее давление при открывании и закрывании крыши.
Реакция гидроцилиндра на внешнюю нагрузку соответственно
при открывании или закрывании крыши:
Яп^рнР.-Р ", /-шт; К0П = Рн Рии - р °" Рп
Типовые графики изменения реакции гидроцилиндров приво-
да открывания (закрывания) крыши в процессе работы привода
приведены на рис. 22.
ния крыши при встречном R\(a) и попутном А'^а) ветре в процессе открывания
60
Усилие, развиваемое каждым из цилиндров страгивания и
вспомогательным цилиндром, вычисляем из условия преодоления
сопротивления, вызванного обледенением стыка крыши вагона-
ПУ с кузовом и наличием снежного покрова на крыше в начале её
открывания (» 0,6 [Мси].пих ):
/j> >^обл + 6(^01 Imax . п > ^обл 6[Л/и|[ Jmax
3lh ’ всп- ЗА,
Контрольные вопросы
1. Что представляет собой конструкция крыши вагона-ПУ?
2. Какие варианты конструктивного исполнения крыши воз-
можны?
3. Что представляет собой устройство открывания крыши ва-
гона-ПУ?
4. Как обеспечивается нормальный процесс открывания кры-
ши при неблагоприятном сочетании внешних нагрузок?
5. Что включает в себя кинематический расчёт привода?
6. Каковы составляющие суммарного момента статических
сопротивлений при открывании (закрывании) крыши вагона-ПУ?
7. Как определить основные геометрические параметры гид-
роцилиндра привода открывания крыши?
8. Как определить рабочее давление в гидроцилиндре привода
открывания (закрывания) крыши?
9. Как определить необходимые усилия, развиваемые гидро-
цилиндрами страгивания и вспомогательными?
И.УСТРОЙСТВО ПОДЪЁМА ТПК С РАКЕТОЙ
В ВЕРТИКАЛЬНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ
II Л. Назначение и основные функциональные требования
к устройству подъёма
Устройство подъёма предназначено для размещения, закрепле-
ния, подъёма ТПК с ракетой в вертикальное положение и хране-
ния в транспортном положении.
Устройство подъёма - один из основных агрегатов технологи-
ческого оборудования пусковой секции, определяющих схемно-
конструктивное решение вагона-ПУ. Конструктивные решения по
устройству подъёма и схема подъёма оказывают существенное
влияние на характер нагружения как основных элементов вагона-
ПУ, так и железнодорожного полотна.
При создании устройства подъема ТПК с ракетой в вертикаль-
ное положение следует руководствоваться следующими крите-
риями:
- минимальные массогабаритные характеристики устройства
(габариты и масса);
- минимальная трудоёмкость при его изготовлении;
- минимальная стоимость.
Функциональные требования к устройству подъёма:
- минимальное время подъема;
- надёжность выполнения циклограммы пуска ракеты;
- надежность фиксации ТПК с ракетой при эксплуатации ком-
плекса на маршрутах патрулирования, в конце подъёма в верти-
кальное положение и в любом промежугочном положении в про-
цессе подъёма ТПК;
исключение самопроизвольного опускания ТПК;
- обеспечение допустимых нагрузок на ракету при подъёме
ТПК;
- безопасность устройства в исходном положении, при подъё-
ме ТПК и при старте ракеты;
- многоразовое™ работы привода подъёма с учётом ремонтно-
восстановительных работ (РВР);
- возможность подъёма ТПК устройством подъёма при регла-
менте.
11.2. Выбор кинематической и силовой схемы устройства
подъёма
Прежде, чем приступить к выбору кинематической схемы уст-
ройства подъёма, необходимо определить тип привода подъёма. В
принципе могут быть рассмотрены следующие тины привода:
электрический, пневмогидравлический, газогидравлический, чис-
то газовый и гидравлический.
Выбирая тип привода для того или иного технологического
оборудования комплекса, следует стремиться к их однотипности.
Применение для всего технологического оборудования, вклю-
чая привод подъёма ТПК, электрического привода нецелесооб-
разно, так как он требует жёсткой кинематической связи от ис-
полнительного органа до электродвигателя, а это значительно ус-
62
ложняет компоновку оборудования в агрегатах комплекса. Кроме
этого, электропривод уступает пневмогидравлическому, газогид-
равлическому, чисто газовому приводу и гидравлическому по
массогабаритным характеристикам.
Пневмогидравлический, газогидравлический и чисто газовый
приводы, несмотря на несколько лучшие массогабаритные харак-
теристики по сравнению с гидравлическим приводом, нс позво-
ляют в целом получить оптимальные схемно-конструктивные ре-
шения, так как при этом необходимо предусматривать необходи-
мые специальные устройства для торможения, регулирования
скорости движения в процессе и в конце подъёма. При этом необ-
ходимы также дополнительные средства для проведения регла-
мента и возможность разборки и чистки привода после каждого
подъёма ТПК.
Таким образом, наиболее оптимально решает техническую за-
дачу гидравлический привод подъёма ТПК.
Возможны различные кинематические схемы устройства подъ-
ёма, различающиеся между собой как с точки зрения количества
опор, которые непосредственно воспринимают нагрузку, так и
расположения оси поворота контейнера относительно кузова ва-
гона-ПУ в продольном направлении при старте ракеты.
В качестве основных схем привода подъёма могут рассматри-
ваться два варианта:
- с фиксированным положением оси поворота ТПК с ракетой;
-с перемещением оси поворота ТПК с ракетой вдоль кузова
вагона-ПУ в процессе подъёма.
Вариант с фиксированным положением оси поворота ТПК
прост по кинематике и более надёжен. При этом имеет место в
процессе подъема ТПК только его поворот относительно оси
(цапф), но он менее благоприятен с точки зрения нагружения же-
лезнодорожного полотна. В силу несимметричного приложения
нагрузки в момент старта на вагон-ПУ в целом в основном нагру-
жается одна подвагонная тележка и то неравномерно. Но при этой
схеме время подъёма минимально.
Вариант привода подъёма ТПК с перемещением оси поворота
вдоль продольной оси вагона-ПУ, казалось бы, более благоприя-
тен с точки зрения нагружения железнодорожного полотна. Пере-
мещение цапф в процессе подъёма может обеспечить приложение
нагрузок при старте по середине вагона или хотя бы по центру
подвагонной тележки, нагружая её равномерно. Кинематика этого
варианта привода подъёма ТПК более сложна и менее надёжна. В
данном случае нужно обеспечить нс только поворот ТПК относи-
тельно оси, но и перемещение самой оси вдоль вагона-ПУ, что
безусловно приведёт и к увеличению времени подъема ТПК в
вертикальное положение и увеличению массы вагона-ПУ. Эта
схема позволяет установить ТПК с ракетой в момент старта так,
что его продольная ось будет проходить либо через центр вагона-
ПУ, либо через центр одной из подвагонных тележек. При этом в
первом случае стартовая нагрузка на железнодорожное полотно
будет передаваться равномерно нагруженными колёсными парами
обеих подвагонных тележек, а во втором равномерно нагружен-
ными колесными парами только одной тележки.
При расположении ТПК в момент старта ракеты в центре ваго-
на-ПУ вся стартовая нагрузка воспринимается непосредственно
несущей металлоконструкцией вагона-ПУ, что потребует резкого
её усиления, так как стартовая нагрузка превышает транспортные
нагрузки в процессе эксплуатации комплекса в 3...5 раз, даже при
введении дополнительного ралружающего домкрата в центре ва-
гона-ПУ, из-за большой деформативности железнодорожного по-
лотна. Необходимое при этом увеличение несущей способности
металлоконструкции вагона-ПУ для восприятия нагрузки при
старте ведёт к увеличению его массы, что недопустимо.
Использование кинематически сложного привода подъёма
ТПК с перемещением оси его поворота вдоль вагона-ПУ нс оп-
равдывается и равномерностью нагружения колёсных пар одной
подвагонной тележки при размещении ТПК в момент старта стро-
го по ее центру.
Таким образом, при создании железнодорожного ракетного
комплекса целесообразно иметь более простой, с точки зрения
кинематики, привод подъёма ТПК с фиксированной осью поворо-
та. При этом необходимо стремиться к минимально возможному
разбросу нагружения колёсных пар подвагонной тележки при
старте ракеты. Выбрав вариант привода подъёма, следует опреде-
лить схему передачи стартовой нагрузки на металлоконструкцию
кузова вагона-ПУ. Возможны два варианта: с подводными опора-
ми и без них.
В варианте с подводными опорами одна часть нагрузки при
старте ракеты воспринимается двумя полуосями (цапфами) ТПК и
соответственно боковыми стенками кузова вагона-ПУ, а другая
часть передаётся на подводные опоры и соответственно на полку-
64
зова вагона-ПУ. Распределение стартовой нагрузки между полу-
осями ТПК и подводными опорами зависит от жесткости конст-
рукций, участвующих в нагружении при старте ракеты, и от на-
пряженного состояния в подводных опорах к моменту старта ра-
кеты. Это распределение нагрузки будет различным от старта к
старту из-за точности подведения опор. Кроме этого, в варианте с
подводными опорами вся нагрузка при старте ракеты будет вос-
приниматься только одной подвагонной тележкой.
Вариан т без подводных опор (стартовая на1рузка воспринима-
ется двумя полуосями (цапфами) ТПК и гидроцилиндром подъё-
ма) более предпочтителен из-за определённости нагружения по-
луосей ТПК и гидроцилиндра, с одной стороны, и частичного на-
гружения второй подвагонной тележки, с другой. Однако при
этом на гидроцилиндр значительно увеличивается продольная
сила в сравнении с максимальной нагрузкой при подъёме ТПК,
т.е. возникают новые проблемы продольной устойчивости много-
ступенчатого телескопического гидроцилиндра и упрочнения ку-
зова вагона-ПУ в месте крепления гидроцилиндра, чтобы обеспе-
чить общую и местную прочность.
Устройство подъёма (рис. 23) размещено в вагоне-ПУ и состо-
ит из следующих основных узлов: балки 1, тяг 2, правой 3 и левой
8 опор, цапфенного устройства, гидравлического цилиндра,
транспортной опоры и талрепа.
Сама балка (рис. 24), на которой крепится контейнер, пред-
ставляет собой единую сварную металлоконструкцию, состоящую
из продольных балок коробчатого сечения, соединённых между
собой поперечными балками и задним ложементом.
Па балке установлен передний ложемент 7, а к заднему ложе-
менту 3 крепятся четыре зажима 5 ... 8 для фиксации контейнера
от продольного перемещения. Контейнер крепится к ложементам
тягами. При транспортировке ТПК с ракетой балка фиксируется
на транспортной опоре.
Правая опора предназначена для выдачи сигнала о подъёме
ТПК в вертикальное положение на угол 89°, а на левой опоре ус-
тановлены пластины, ограничивающие подъём контейнера. Цап-
фенное устройство (рис. 25) служит осью вращения при подъёме
контейнера в вертикальное положение и опускании его в транс-
портное положение, а также передаёт возникающие нагрузки на
стенки вагона-ПУ. В цапфенных устройствах имеются сфериче-
ские подшипники 2, наружные кольца которых установлены в
эксцентриковые обоймы /, эксцентрично расположенные относи-
тельно оси. Это обеспечивает нормальную укладку ТПК с ракетой
в ложементы балки относительно стенок вагона-ПУ.
Рис. 23. Устройство подъема: / - балка; 2 - тяга; 3 - правая опора;
4 - цапфенное устройство; 5 - талреп; 6 - основной цилиндр; 7 - транспорт-
ная опора; 8 - левая опора
Рис. 24. Балка: 1 передний ложемент; 2 - балка; 3 - задний ложемент;
4 - транспортная опора; 5 ... 8 - зажимы; 9 - кузов вагона-1 [У
2
Рис. 25. Цапфенное устройство
Гидроцилиндр поднимает балку с закреплённым на ней кон-
тейнером в вертикальное положение и опускает её в транспортное
положение.
Гидроцилиндр (рис. 26) является одним из основных звеньев,
воспринимающих на себя нагрузку при подъёме ТПК с ракетой,
при старте ракеты и передаёт её на силовую металлоконструкцию
кузова вагона-ПУ.
В конструкцию гидроцилиндра вмонтировано клапанное уст-
ройство (рис. 27), которое состоит из аварийного обратного кла-
пана, напорного клапана, переключателя с дросселями и обрат-
ным клапаном, замка одностороннего с механическим открывате-
лем, термоклапана и аварийного вентиля.
Аварийный обратный клапан 18 предназначен для опускания
балки с ТПК в аварийной ситуации.
Напорный клапан 25 управляет движением масла в штоковой
полости. Штоковая полость Г гидроцилиндра соединена с поло-
стью напорного клапана отверстиями В, кольцевым зазором меж-
ду штоком 16 и трубой II и каналом 3 (рис. 27).
Переключатель 27 с дросселями (отверстия И и 7) и обратным
клапаном 3 управляет движением масла в поршневой полости
гидроцилиндра.
Поршневая полость Б соединена в основном с полостями кла-
панного устройства Р и С (по трубе 11 на рис. 26) каналом Н и
дроссельным отверстием Т. При опускании пустого контейнера
переключатель 27 позволяет направить поток масла из канала Н в
полость Р по каналам М,Лн Кв обход дроссельного отверстия Т.
о
ОС
Рис. 26. Гилроцилиняр: 1 - проушина; 2- крыша; 3 - вентиль; 4, 20- кольцо пружинное; 5 - втулка; 6- поршень; 7, 8.9-
цилиндры со втулкой; /0-цилиндр; //-труба; /2 - клапанное устройство, /3-ось; /4-пружина; /5-клапан; /б-шток,
17,18. 19 - полукольцо; 21 - седло клапана; А, В - отверстие; Б, Г- пополость
Е-Е (рис. 26)
Д-Д (рис. 26)
Рис. 27. Клапанное устройство: 1, 11,21 - седло клапана; 2, 8, 28 - втулка; 3, 10, 15, 18, 25 - клапаны;
4. 12, 13, 29- пружины; 5. б- крышки; 7- поршень; 9-стержень; 14 - крышка со втулкой; 16 - колпачок;
17 - стакан; 19, 20, 31 - гайка; 22 - пакет пружин; 23 - корпус клапана; 24 - упор; 26 - ввертной угольник;
оч 27 - золотник; 30 - пробка; Ж, 3, К, Л, М, Н, П - канал; И,Т-отверстие; Р, С - полость
Замок с механическим открыванием 10, односторонний, про-
пускает масло при выдвижении цилиндров, фиксирует цилиндры
в выдвинутом положении, открывает путь маслу при опускании
балки с контейнером и фиксирует в открытом положении при
опущенной балке для выравнивания давления в магистрали.
Термоклапан сбрасывает излишки масла из поршневой полос-
ти Б при увеличении его температуры.
Аварийный вентиль предназначен для открывания сливной ма-
гистрали при опускании балки в аварийной ситуации.
На конечных углах подъёма включается тормозное устройство,
и подача масла из напорной магистрали на выдвижение основного
цилиндра идёт через дроссель тормозного устройства. При дости-
жении в магистрали определённого давления срабатывает сигна-
лизатор давления, и подача масла прекращается.
При подходе балки к крайнему нижнему положению торможе-
ние осуществляет клапан 15 (рис. 26), перекрывая свободный по-
ток масла. Поток масла направляется через дроссельное отверстие
А в седле клапана 21.
В устройстве подъёма имеется механизм, обеспечивающий ус-
тановку балки на угол 15° для проведения регламентных работ с
ракетой.
Выбор оптимальных параметров привода подъема ТПК с раке-
той (ход поршня гидроцилиндра, число ступеней, рабочее давление
в гидроцилиндре, точки крепления гидроцилиндра к кузову вагона
и ТПК, нагрузки на контейнер при подъёме, время подъёма) явля-
ется предметом конс трукторских и теоретических поисков.
11.3. Кинематический расчёт привода подъёма
Цель кинематического расчёта привода подъёма (опускания)
ТПК - выбор оптимальной кинематики привода при заданном в
техническом задании времени подъёма. Основными критериями
при этом являются минимально возможное перемещения поршня
гидроцилиндра и максимально возможное плечо приложения уси-
лия гидроцилицдра относительно оси поворота в начальный мо-
мент подъёма. Оптимизация параметров привода подъёма осуще-
ствляется за счёт вариации точек крепления гидроцилиндра.
Расчётная схема приведена на рис. 28.
Модуль векторов г и R, характеризующих положение точек
крепления гидроцилиндра, определяется по формулам:
r = >Ja2 +b2 = const; R = \ld2 + c2 = const.
Рис. 28. Расчетная схема
Углы, характеризующие положение векторов г и R, в начале
подъема ТПК, равны
d b
<Х| = arctg—; а2 = arctg—; а = а2- аь
с а
Расстояние между точками крепления гидроцилиндра привода
подъёма ТПК к балке и корпусу вагона-ПУ
L = ^R2 +r2-2Rr-cos(a + (? ),
где <р - угол подъёма ТПК
При этом ход поршня гидроцилиндра в процессе подъема и
опускания ТПК определяется соответственно по формулам
Хл ~ ~ ^0> Хоп ~ ~ L,
где Lo - расстояние между точками крепления гидроцилиндра
подъёма в начале подъёма (<р = 0); LK- расстояние между точками
крепления гидроцилиндра подъёма в конце подъёма ТПК (<р =
= 90°).
. Максимальный ход поршня гидроцилиндра = LK- Lo.
Плечо приложения силы гидроцилиндра в процессе подъёма
TnKA=Asinp.
Согласно теореме синусов, из рассмотрения треугольника
OO|O2 sin р = (r//J)sin(a + <p). Таким образом, h =
= (/?r/Z)sin(a + tp).
В результате кинематического расчёта строим два графика из-
менения: хода поршня гидроцилиндра и плеча приложения усилия
гидроцилиндра при подъёме ТПК в зависимости от угла подъёма
(рис. 29).
Рис. 29. Типовые графики изменения хода поршня гидроцилиндра %(<р)
и плеча приложения усилия гидроцилиндра Л(<р)
Зная величину максимального хода поршня гидроцилиндра
при подъёме (опускании) ТПК и расстояние между осями крепле-
ния гидроцилиндра в начале подъёма ТПК (<р = 0), минимально
необходимое число ступеней гидроцилиндра определяем по фор-
муле п = %|пах / кЪй, где к - коэффициент, учитывающий габариты
двух проушин креплений гидроцилипдра и величину заделки
штока в гидроцилиндрс.
Значение необходимого числа ступеней гидроцилиндра п ок-
ругляется до целого значения в большую сторону.
В соответствии с графиком изменения хода поршня гидроци-
линдра в зависимости от угла подъёма ТПК (рис. 29) определяем
диапазоны углов а работы каждой из ступеней гидроцилиндра.
Средняя скорость перемещения поршня гидроцилиндра v„ =
= %п1ах /1, где t - полное время подъёма ТПК.
11.4. Определение статических сопротивлений при подъёме
(опускании) ТПК
Величина статического сопротивления при подъёме (опуска-
нии) ТПК складывается из двух составляющих. Одна из них опре-
72
деляется моментом грузовой неуравновешенности ТПК с ракетой
или ТПК без ракеты, вторая - ветровой нагрузкой.
Момент грузовой неуравновешенности при подъёме ТПК с ра-
кетой
Л/ну= QgP cos(y+q>),
где Q - масса ТПК с ракетой; р - модуль радиуса-вектора, харак-
теризующего положение центра массы ТПК с ракетой; у - угол,
характеризующий положение радиуса-вектора р в начале подъё-
ма ТПК с ракетой.
Момент грузовой неуравновешенности при подъёме ТПК без
ракеты
= Q'SP' cos(y'+<p),
где Q' - масса ТПК без ракеты; р' - модуль радиуса-вектора, ха-
рактеризующего положение центра массы ТПК без ракеты; у' -
угол, характеризующий положение радиуса-вектора р в начале
подъёма ТПК без ракеты.
Момент от ветровой нагрузки при подъёме (опускании) ТПК
Мя = Ря , где Р„ - полная ветровая нагрузка на ТПК в процессе
его подъёма (опускания); hu.a положения центра давления ветро-
вой нагрузки на ТПК в процессе подъёма относительно оси пово-
рота.
Величина полной ветровой нагрузки на ТПК зависит от угла
подъема (опускания) ТПК. Функцией угла подъёма ТПК является
также положение центра давления ветровой нагрузки.
Типовые графики моментов грузовой неуравновешенности
(А/Ну и Л/'ну) и от ветровой нагрузки (Л/в) в зависимости от угла
подъёма приведены на рис. 30.
Статические нагрузки от моментов грузовой неуравновешен-
ности ТПК с грузом, ТПК без груза и от момента от ветровой на-
грузки, приведенные к поршню гидроцилиндра, определяются
соответственно но формулам
Яну = MHy/h ; R'Hy- M'Uy/h', R„ = MJh,
где h - плечо приложения усилия от гидроцилиндра (см. рис. 29).
Суммарная величина статической нагрузки, приведённая к
поршню гидроцилиндра равна:
- при подъёме ТПК с ракетой Я£ст = Ану+ Я„;
- при подъёме ТПК без ракеты Я'есг= Я'„у± Ra.
Мну, Мж Нм
Рис. 30. Типовые графики моментов 1рузовой неуравновешенности
Л/цу(ф),Л/'„у(ф) и момента ветровой нагрузки Л/„(ф) при подъеме ТПК с ракетой и
без нее
Рис. 31. Типовые графики суммарных статических сопротивлений при подъеме
контейнера с ракетой /?&r и без ракеты Л'1С1 в зависимости от угла подъема
Типовые графики статических сопротивлений в различных ре-
жимах подъёма (опускания) ТПК приведены на рис. 31.
Анализ графиков изменения статических сопротивлений при
подъёме ТПК в различных режимах нагружения показал, что
только при работе последней ступени необходимо иметь сопро-
тивление, создаваемое штоковой полостью, чтобы исключить от-
рыв жидкости в поршневой полости гидроцилиндра.
Опускание ТПК на всех углах, кроме диапазона углов, где ра-
ботает последняя ступень гидроцилиндра, осуществляется под
действием собственного веса ТПК. При этом необходимое давле-
ние в сливной магистрали и поршневой полости гидроцилипдра
поддерживается с помощью напорного золотника.
Уравнение статического равновесия поршня гидроцилиндра
при подъёме ТПК имеет вид
Pll'Fn ~ ^ну-k ДВ + Pent' ШТ.
где Fn - площадь поршня гидроцилиндра; FK„ - штоковая пло-
щадь гидроцилиндра; pQ„ - давление в сливной магистрали; р„ -
давление в напорной полости.
Поршневая площадь гидроцилиндра
при 0 < а <«ь
при О| < а <а2;
при а„.1 < а <а„.
Штоковая площадь гидроцилиндра
при 0 < а <а„.|;
при а„.| < а <а„.
Уравнение статического равновесия поршня гидроцилиндра
при опускании ТПК имеет вид
Ри ШТ "* 4- Pcn‘Fn.
Диаметр поршня каждой из ступеней гидроцилипдра, кроме
последней, выбирают в соответствии с максимальной суммарной
статической нагрузкой на штоке гидроцилипдра, имеющей место
в диапазоне углов подъема ТПК работы соответствующей ступе-
ни гидроцилиндра. Диаметр поршня последней ступени - из кон-
структивных соображений. Величину площади штоковой полости
определяют по максимальной суммарной статической нагрузке на
75
шток гидроцилиндра при опускании ТПК, т.е. в начале опускания.
Зная рабочую площадь каждой из ступеней гидроцилиндра и
среднюю скорость движения поршня, определяем необходимый
секундный расход жидкости при выдвижении каждой ступени
Qt= vcp-F„,-.
Необходимая мощность при работе каждой ступени гидроци-
линдра
N= - QiP™*№~'
612-т] 367,2-т)
где Q,- - расход жидкости, л/мин (м3/с); - максимальное дав-
ление, кгс/см2 (Па); т| - коэффициент полезного действия.
11.5. Выбор энергетики привода подъёма
Анализ полученных в подразд. 11.4 величин суммарных стати-
ческих сопротивлений при подъёме ТПК с ракетой в различных
режимах работы привода показал, что для выполнения требова-
ний технического задания по времени подъёма необходима высо-
кая мощность насосной станции (порядка 500 кВт) при расходе
Q ~ 1000 л/мин. Такая насосная станция должна включать в себя
не менее трех-четырех насосов с производительностью Q ~
~ 400 л/мин либо турбонасосный агрегат (ТНА) с производитель-
ностью Q ~ 1200 л/мин при рабочем давлении р ~ 30 МПа.
Создание насосной станции с тремя-четырьмя насосами высо-
кой производительности (Q ~ 400 л/мин) проблематично как по
массогабаритным характеристикам, так и по обеспечению задан-
ного в техническом задании времени подъёма. В составе такой
насосной станции должны быть по количеству насосов три-
четыре электродвигателя мощностью по 100 кВт каждый. Соот-
ветственно во вспомогательном вагоне пусковой секции с учётом
резервирования должны находиться четыре-пять дизель-
элсктростанции (ДЭС), каждая мощностью N= 100 кВт.
Насосная станция с турбонасосными агрегатами также имеет
недостатки. Прежде всего, малое время работы ТНА (/ = 20...25с),
которое зависит от очень многих факторов. Возникают проблемы
при опускании ТПК после старта ракеты и работе привода подъё-
ма при регламенте. Падает надёжность привода при штатной ра-
боте.
Анализируя вышеизложенное, можно сказать, что для опти-
мальной работы необходимо включать в состав насосной станции
два турбонасосных aipcrara и два насоса производительностью
Q ~ 400 л/мин. Такая насосная станция позволит надёжно, за за-
данное в техническом задании время, поднять в штатном режиме
ТПК с ракетой с помощью двух ТИА и одного насоса, обеспечи-
вая в процессе выхода ракеты из ТПК постоянную подачу масла в
гидроцилиндр подъёма для создания в нём постоянного давления.
Это необходимо, гак как гидроцилиндр является третьей опорой
для ТПК при старте ракеты.
Насосная станция в таком исполнении позволяет опустить ТПК
после старта ракеты в транспортное положение одним насосом, а
проводить работы привода при регламенте двумя насосами. В
этом случае, когда максимально могут работать только два насо-
са, во вспомогательном вагоне пусковой секции достаточно иметь
с учётом резервирования три дизель-электростанции.
Контрольные вопросы
1. Что представляет собой устройство подъёма ТПК в верти-
кальное положение?
2. Каковы назначение и основные функциональные требова-
ния к нему?
3. Какие кинематические и силовые схемы устройства подъё-
ма возможны?
4. В чём преимущество трёхопорной схемы привода подъёма
ТПК с фиксированной осью поворота?
5. Что включает в себя кинематический расчёт привода?
6. Каковы составные части суммарного момента статических
сопротивлений при подъёме ТПК?
7. Как определить геометрические параметры гидроцилиндра
подъёма ТПК?
8. Как определить рабочее давление в гидроцилиндре и необ-
ходимую мощность при его работе?
9. Какой может быть энергетика привода подъёма?
Ю.Каковы особенности конструкции гидроцилиндра подъёма?
12. УСТРОЙСТВО ПОПЕРЕЧНОГО
ГОРИЗОНТИРОВАНИЯ
12.1. Назначение и состав устройства
Устройство поперечного горизонтирования предназначено для
вывешивания и приведения в горизонтальное положение вагона-
ПУ, а также для подгоризонтирования вагона-ПУ в процессе бое-
вого дежурства, в случае появления поперечного крена больше
допустимой величины. Горизонтальное положение вагона-ПУ
контролируют датчики, входящие в состав системы прицелива-
ния.
При выборе схемы устройства поперечного горизонтирования
надо исходить из того, чтобы минимальное количество элемен-
тов подвагонной серийной тележки участвовало в передаче на-
грузки на железнодорожной полотно в процессе старта ракеты.
Это обусловлено тем, что стартовая нагрузка на элементы подва-
гонной тележки в 3...5 раз превышает проектную нагрузку. Лю-
бое превышение проектной нагрузки приводит к необходимости
создания новой подвагонной тележки и длительного срока сё
отработки. Поэтому выбрана такая схема устройства поперечно-
го горизонтирования, когда нагрузка при старте на железнодо-
рожное полотно идёт по цепочке «домкрат-колссо-
железнодорожное полотно», т.е домкраты устройства попереч-
ного горизонтирования опираются через промежуточный
башмак на обод колеса. При этом исключается нагружение стар-
товой нагрузкой всех промежуточных звеньев подвагонной хо-
довой тележки.
Устройство поперечного горизонтирования (рис. 32) состоит из
двенадцати двухступенчатых гидравлических домкратов, четырёх
приводов к командоаппаратам, кожухов с теплоизоляцией и ше-
стнадцати командоаппаратов.
Все гидравлические домкраты объединены в две группы. Пе-
редняя группа, состоящая из четырёх домкратов, размещается над
передней тележкой, а вторая группа, состоящая из восьми домкра-
тов, - над задней тележкой. Каждая группа домкратов имеет соб-
ственную насосную станцию. Все гидравлические домкраты оди-
наковы по конструкции (рис. 33) и каждый домкрат крепится к
вагону-ПУ десятью болтами.
Е
^4
Рис. 32. Устройство попсречното горизонтирования: / гидравлический
домкрат; 2 - сигнализатор давления; 3 - промежуточный башмак; С - отверстие;
Т- полость
Рис. 33. Гидравлический домкрат: / - крышка; 2 - стержень; 3 втулка;
4 - пружина; 5,6- шток; 7- шарик; 8 - цилиндр; 9 - вентиль; 10 опора;
//-стакан; 12 -кольцо; 13- гильза; 14 -поршень; /5-ввертной проход-
ник; И, К, Л - полости
Гидравлический домкрат (рис. 33) состоит из цилиндра 8,
крышки 1, штоков 5 и 6, опоры 10, ввёртного проходника 15, кла-
панной коробки с клапаном и гидравлическим замком односто-
роннего действия. Для фиксации штока имеется шариковый за-
мок.
Кожухи с теплоизоляцией предназначены для обеспечения
температурно-влажностного режима внутри вагона-ПУ.
Четыре командоаппарата, по два в районе каждой подвагонной
тележки, по одному, на правом и левом борту, с помощью четы-
рех приводов (рис. 34) подают сигнал в систему управления техно-
логическим оборудованием о завершении вывешивания агрегата.
1
Рис. 34. Привод к комапдоаппа-
рату: 1 - командоаппарат; 2 -
рычат; 3 - шток; 4 - пружина;
5 - упор; 6 - тележка
После вывешивания по команде
датчиков системы прицеливания
проводится горизонтированис ваго-
на-ПУ. При этом выдаётся команда
на работу той группы гидравличе-
ских домкратов, которые должны
ликвидировать зафиксированный
датчиком крен. Затем проводится
подлавливание, для чего масло по-
даётся во все гидравлические дом-
краты до срабатывания сигнализа-
тора давления (рис. 32). После этого
подача масла прекращается, и оно
запирает гидравлические замки в по-
лостях гидравлических домкратов.
В конце убирания гидравличе-
ских домкратов командоаппараты,
установленные на каждом домкрате,
подают в систему управления тех-
нологическим оборудованием сиг-
нал о завершении свёртывания уст-
ройства поперечного горизоптиро-
вания в транспортное положение.
При работе привода поперечного горизонтирования преду-
смотрено два режима:
- грубый, горизонтированис с максимальной рабочей скоро-
стью штоков гидродомкратов до определённого угла (~10'...15');
- точный, горизонтированис с уменьшением в два раза скоро-
сти перемещения штоков гидродомкратов.
Наличие двух режимов обеспечивает точность горизонтирова-
ния до 3'...5'.
12.2. Определение конструктивного хода штоков
гидравлических домкратов
Максимальный конструктивный ход штоков каждого из дом-
кратов можно представить в следующем виде:
X ~ Лх + -Крк + + ^ка + АЛор,
где Хы - холостой ход штоков домкрата до упора в промежуточ-
ный башмак (%хх = 130... 150 мм); Хрк - ход штока домкрата до пол-
ного распускания рессорного комплекта (Хрк - 50...60 мм); Хд -
ход штока домкрата, компенсирующий упругие прогибы надрес-
сорной и соединительной балок; Хка ход штока домкрата, необ-
ходимый для надёжного срабатывания командоаппаратов (Хка =
= 12... 17 мм); Хтр - ход штока, необходимый для компенсации
максимально возможного крена вагона-ПУ, А%гнр = ^sina2, L -
база между гидродомкратами в поперечном направлении; ат, -
максимально возможный угол крена вагона-ПУ.
На прямолинейном участке железнодорожного пути крен ваго-
на-ПУ определяется, с одной стороны, выбором суммарного зазо-
ра между скользунами шкворневой и соединительной балок и ме-
жду скользунами соединительной балки и кузовом вагона-ПУ
(а3~ГЗО'), с другой стороны, - ветровой нагрузкой за счёт просе-
дания комплекта рессор по одному наиболее нагруженному борту
(Ор) и соответственно равен
ainp=a3+ap.
На криволинейном участке железнодорожного пути появляется
третья составляющая утла крена вагона-ПУ. Это угол крена (ауи ~
~ 5...8°) из-за превышения (ДА = 150...200 мм) одного рельса же-
лезнодорожного пути (наружного) над другим на криволинейном
участке и вследствие просадки комплекта пружин одного борта,
вызванного этим превышением. Таким образом, суммарный крен
вагона-ПУ на криволинейном участке железнодорожного пути
равен
&1кр “ СЦ ^р"^~ Оукл-
12.3. Нагрузки, действующие на гидравлические домкраты
При выборе параметров гидравлических домкратов в устройст-
ве поперечного горизонтирования необходимо рассматривать раз-
личные варианты нагружения:
- вывешивание вагона-ПУ;
- горизонтирование вагона-ПУ при максимальном наклоне в
поперечном направлении;
- при открывании крыши;
- при подъёме контейнера;
- при старте ракеты.
Нагрузки при вывешивании вагона-ПУ определяем в соответ-
ствии с расчётной схемой, представленной на рис. 35.
G-Gcosa^;
G'-Gsinaz.
Рис. 35. Расчетная схема
Суммарная нагрузка, действующая на группу из четырёх дом-
кратов (/...4), расположенных в районе передней тележки, в на-
чале и в конце вывешивания от весовой составляющей с учётом
разгружающих устройств соответственно равна
А G'b +R7d - R^a+b + c) А _ G'b
A n — ------------------1 А \ ,
а+Ь а+Ь
где Яь R2 - усилия на вагон-ПУ со стороны разгружающих уст-
ройств.
Суммарная нагрузка, действующая на группу из восьми гид-
равлических домкратов, расположенных в районе задней подва-
гонной тележки, в начале и в конце вывешивания вагона-ПУ от
весовой составляющей с учётом разгружающих устройств соот-
ветственно равна
Вп = G'— Л|-Л2 -Л«; Bt — G'—Ai-
Нагрузка на каждый домкрат от весовой составляющей G’ с
учётом разгружающих устройств в процессе вывешивания вагона-
ПУ равна
/?, = А/4 при i = 1.. .4; R,-5/8 при i = 5... 12.
Горизонтальная составляющая от весовой нагрузки G" и ветро-
вой нагрузки Рв в процессе вывешивания вагона-ПУ дополнитель-
но нагружает домкраты по одному борту и разгружает по другому
на величину усилия (1/6)ЛЯ:
ДО — \.Т ‘ + ^ц.д ' Л.
f
где Лц.т- координата положения центра тяжести вагона-ПУ с раке-
той; йц.д - координата центра давления ветровой нагрузки, дейст-
вующей на вагон-ПУ.
Нагрузки па каждый гидравлический домкрат в процессе вы-
вешивания вагона-ПУ равны;
Я,= — ± — ЛЯ при г = Я,= — ± — ДЯ при i - 5... 12.
4 6 8 6
В процессе открывания крыши вследствие смещения её центра
тяжести относительно продольной оси вагона-ПУ и увеличения
ветровой нагрузки возрастает разница в нагружении домкратов,
находящихся по разные борта вагона-ПУ и достигает своего мак-
симального значения в конце открывания крыши:
АЯ, = АЯ+(Р'в-й'11.д4у'ц.т-О|)//,
где Р'в - ветровая нагрузка на крышу вагона-ПУ в открытом по-
ложении; Л'цд- координата центра давления ветровой нагрузки на
крышу; (?| - вес крыши; у'„.т - смещение центра тяжести крыши в
открытом положении относительно продольной оси вагона-ПУ.
Нагрузка на каждый домкрат в конце открывания крыши равна
Я,= А ± 1дя, при г = 1...4; Я,= ± -ДЯ, при i = 5...12.
4 6 8 6
При подъёме ТПК с ракетой в вертикальное положение резко
меняется положение суммарного центра тяжести вагона-ПУ с ра-
кетой в продольном направлении. Вследствие этого в процессе
подъёма ТПК падает суммарная весовая нагрузка на группу дом-
кратов в районе передней подвагонной тележки и растёт суммар-
ная нагрузка на группу домкратов в районе задней подвагонной
тележки и достигает своего максимального значения в конце
подъёма. При этом суммарная весовая нагрузка на каждую группу
домкратов в конце подъёма ТПК
А2 = А । - G2x2/(u+i); Я2 = G - А2,
где G - вес вагона-ПУ с ракетой; G2 вес ТПК с ракетой; х2 - по-
ложение центра тяжести ТПК с ракетой относительно оси поворо-
та ТПК.
При наличии ветровой продольной нагрузки на вагон ПУ с ра-
кетой суммарная ветровая нагрузка возрастает на величину
АЛ„ = Р"„А"ц.а/(а+А),
где Р"й - ветровая нагрузка на вагон-ПУ с ракетой в продольном
направлении; координата центра давления ветровой нагрузки.
При этом неравномерность нагружения домкратов по каждому
борту определяется только смещением центра тяжести крыши ва-
гона-ПУ в открытом положении относительно продольной оси
вагона-ПУ.
При старте ракеты, так же как и в конце подъёма ТПК в верти-
кальное положение, максимально нагруженными окажутся дом-
краты, расположенные в районе задней подвагонной тележки, над
которой проходит ось ТПК. При этом нагружение домкратов не-
равномерное.
Для определения нагружения домкратов при старте ракеты не-
обходимо решить динамическую задачу с учётом податливости
элементов силовой металлоконструкции, участвующих в нагру-
жении и передаче нагрузки па железнодорожное полотно.
12.4. Выбор геометрических параметров гидравлических
домкратов
При выборе геометрических параметров гидравлических дом-
кратов устройств поперечного горизонгирования следует руково-
дствоваться, с одной стороны, максимальной нагрузкой на дом-
крат в процессе вывешивания и горизоптирования (/?тах), а также
максимально допустимой величиной рабочего давления в гидро-
системе (р = 16...25 МПа) и, с другой стороны, максимальной на-
грузкой на домкрат при старте ракеты (Я'max) в сочетании с мак-
симальным допустимым рабочим давлением (ртах51 35 МПа) в по-
лостях гидродомкрата. Таким образом, рабочая площадь гидро-
домкрата при вывешивании и горизонтировании
Г — max(2?nUx /р, R max /Ртах)-
Контрольные вопросы
1. Каково назначение устройства поперечного горизонтирова-
ния?
2. Схема и принцип работы устройства поперечного горизон-
тирования?
3. Особенности конструкции гидравлического домкрата уст-
ройства поперчного горизонтирования?
4. Как определить конструктивный ход штоков гидравличе-
ских домкратов?
5. Каковы варианты нагружения гидравлических домкратов?
6. Как определяется нагрузка на каждый домкрат?
7. Как выбрать геометрические параметры гидравлических
домкратов?
13. ПРИБОРНАЯ ПЛАТФОРМА
Приборная платформа (рис. 36) предназначена для установки
на ней с необходимой точностью автоматического гирокомпаса 3
системы прицеливания на балластной призме.
Приборная платформа размещена под рамой вагона-ПУ и со-
стоит из платформы /, двух левых домкратов 4 и двух правых
домкратов 7, установочных 5 и распорных клиньев 9, гидроци-
линдров заштыривания 6, поворотных гидроцилиндров 8 и трёх
групп командоаппаратов с приводами, подающих необходимую
информацию в систему управления технологическим оборудова-
нием (СУТО) в процессе установки приборной платформы на
балластную призму и переводе её в транспортное положение.
Одна группа из четырёх командоаппаратов гидроцилиндров
заштыривания фиксирует- моменты заштыривания и отштырива-
ния приборной платформы. Вторая группа из двух командоаппа-
ратов поворотных гидроцилиндров фиксирует рабочее и транс-
портное положение опор приборной платформы. Третья группа из
четырёх командоаппартатов опор платформы подает в СУТО сиг-
налы «опоры ПП отстопорены», «опоры ПП сдвинугы» и «опоры
подняты».
Платформа представляет собой прямоугольную сварную раму,
выполненную из гнутых профилей и листов. По углам платформы
вварены отливки для крепления домкратов и размещения устано-
вочных и распорных клиньев.
Гидроцилиндры заштыривания, поворотные цилиндры и дру-
гие детали и устройства установлены на платиках платформы.
Имеющийся на платформе чехол 2 обеспечивает защиту обо-
рудования, размещённого внутри вагона-ПУ от атмосферного
влияния.
Рис. 36. Приборная платформа
Левые и правые домкраты аналогичны по конструкции
(рис. 37) и принципу работы. Каждый из домкратов телескопиче-
ский, винтовой с червячным редуктором (рис. 38). Они обеспечи-
вают установку приборной платформы на балластную призму.
Для исключения заклинивания червячной пары при убирании
домкратов до упора в положение «опоры ПП подняты» преду-
смотрено отключающее устройство (рис. 39), клапан которого в
конце убирания домкратов постепенно перекрывает поток масла к
гидромотору до его остановки.
Рис. 37. Телескопический винтовой домкрат: / - штырь, 2 - опора
Н-Н (рис. 37)
Рис. 38. Червячный редуктор
Величину усилия при установке приборной платформы на бал-
ластную призму, развиваемого каждым из домкратов, ограничи-
вают сигнализаторы давления, которые находятся в напорной ма-
гистрали гидросистемы.
Рис. 39. Отключающее устройство: / - гайка; 2 - втулка; 3, 4, 5 - стакан;
6, 10 шток; 7 - корпус с втулками; 8 - рычаг; V — ось; 1 /, /2, 13 - пружины;
14 клапан; 15 корпус; 16 - колпачок; Л, Л/- полости
Установочные (рис. 40) и распорные клинья аналогичны по
конструкции и состоят из корпуса 4, крышки I, штока 2 и пакета
пружин 3. С помощью установочных и распорных клиньев при-
борная платформа в транспортном положении фиксируется на
четырех подхватах, закреплённых на раме, при этом исключена
возможность её перемещения в вертикальном, продольном и по-
перечном направлениях относительно рамы вагона-ПУ.
Рис. 40. Установочный клин: 1- крышка; 2 - шток; 3 - пакет пружин;
4 - корпус
Фиксация приборной платформы 10 (см. рис. 36) при переходе
её из рабочего в транспортное положение осуществляется гидро-
цилиндрами заштыривания.
Разворот домкратов, попарно связанных между собой балками,
в рабочее положение до упора в клиновые поверхности на плат-
форме и перевод их в транспортное положение осуществляется
двумя поворотными гидравлическими цилиндрами.
Приборная платформа из транспортного положения в рабочее
и обратно переводится тремя приводами:
- приводом фиксации приборной платформы в транспортном
положении;
- приводом поворота домкратов;
- приводом установки приборной платформы (домкратов) на
балластную призму.
Кинематика каждого из перечисленных приводов проста и рас-
смотрение вопросов, связанных с кинематическим и силовым
расчётами, не представляет в данном случае интереса. Следует
только сказать несколько слов о силовом нагружении каждого
привода.
Нагрузка на шток гидроцилиндра поворота домкратов опреде-
ляется только весом двух домкратов и соединяющих их между
собой балок. Нагрузка на штоки гидроцилиндров фиксации при
переводе платформы в транспортное положение является функци-
ей веса платформы и усилия пакета пружин, входящего в конст-
рукцию распорных и установочных клиньев, обеспечивающих их
поджатие в транспортном положении.
Суммарное усилие, которое могут развивать домкраты в мо-
мент установки платформы при вдавливании штырей в балласт-
ную призму и её уплотнении опорой, должно быть значительно
меньше веса кузова вагона-ПУ с ТПК и ракетой.
Контрольные вопросы
1. Что такое приборная платформа, где она расположена и ка-
ково сё назначение?
2. Каков состав приборной платформы?
3. Для чего нужны установочные и распорные клинья? Их кон-
структивные различия?
4. Каковы особенности телескопического домкрата?
5. Как исключить заклинивание червячной пары при убирании
домкратов в положение «опоры ПП подняты»?
6. Каково силовое нагружение каждого из трёх приводов пере-
вода приборной платформы из транспортного положения в рабо-
чее и обратно?
14. УСТРОЙСТВА, ПОВЫШАЮЩИЕ УСТОЙЧИВОСТЬ
АГРЕГАТОВ БЖРК ПРИ СТАРТЕ РАКЕТЫ
14.1. Устройства раскрепления
Устройства раскрепления (рис. 41 и 42) служат для прижима
подвагонных тележек вагона-ПУ к железнодорожному полотну с
целью обеспечения невыхода из зацепления с рельсами реборды
колёс в процессе старта ракет ы.
Рис. 41. Схема устройства раскрепления: 1,4 - пнев-
матическое оборудование; 2,3- пятниковый узел; 5,
6 - устройства раскрепления; 7,9- баллоны;
8, 10 - стойки; 11,12- кожухи
Рис. 42. Устройство
пятникова узла: 1 - опо-
ра; 2 - пятник; 3 - гид-
роцилиндр
В устройства раскрепления входят два баллона, заправленные
азотом под давлением 3,5 и 17,5 МПа, стойки для их крепления,
защитные кожухи, тройники, вентили и предохранительные кла-
паны.
Перед стартом ракеты по команде системы управления азот
под давлением по пневмомагистрали поступает в пятниковые уз-
лы (рис. 42), которые состоят из гидравлического цилиндра 3,
пятника 2 и опоры 1, и обеспечивает прижим подвагонных теле-
90
жск вагона-ПУ к железнодорожному полотну.
Стравливание азота из пневмомагистрали при свёртывании аг-
регатов БЖРК после старта ракеты происходит через отверстия
вентиля.
14.2. Устройство подхватов
Устройство подхватов (рис. 43 и 44) предназначено для пре-
дотвращения опрокидывания вагона-ПУ при старте ракеты за счёт
увеличения его момента инерции.
Рис. 43. Компоновка устройства подхватов па вспомогательном вагоне:
1,4 - левый и правый гидроцилиндры; 2, 3 - кожухи
Рис. 44. Устройство подхватов: / - тяга; 2 - пружина; 3 - кожух;
4,9 - рычаги; 5 - кронштейн на вагоне-ПУ; 6 - упор;
7 - левый гидроцилиндр; 8- пакет пружин
Устройство подхватов размещается на торце вспомогательного
вагона и состоит из правого и левого гидроцилиндров подхвата,
закрытых кожухами, системы рычагов, подпружинных тяг и ко-
мандоаппаратов.
Для выдвижения поршней и их убирания по командам системы
управления технологическим оборудованием масло поступает в
полости гидроцилиндров. Выдвижение поршней гидроцилиндров
происходит до упоров в кронштейны, расположенные па торце
вагона-ПУ. Сформированный при этом командоапнаратами сиг-
нал поступает в СУТО и подача масла прекращается. При посадке
вагона-ПУ поджатие поршней в кронштейны осуществляется па-
кетом пружин. Сигнал убранного положении поршней гидроци-
линдров формируется теми же командоаппаратми.
Контрольные вопросы
1. Что представляет собой устройство раскрепления и для чего
оно предназначено?
2. Каково назначение устройства подхватов и его состав?
15. СИСТЕМА ЗАКОРАЧИВАНИЯ И ОТВОДА
КОНТАКТНОЙ СЕТИ
15.1 Назначение и состав системы
Система закорачивания и отвода контактной сети (ЗОКС)
предназначена для снятия напряжения с контактной сети и её от-
вода как на прямолинейных, так и на криволинейных участках
электрифицированных дорог на внешнюю или внутреннюю сто-
роны.
Система можег эксплуатироваться при скорости ветра до
25 м/с в интервале температур наружного воздуха от -50’ до
+50’С, а также при осадках в виде дождя, снега, гололёда, тумана,
града и пыли.
Контактная сеть может быть отведена относительно своего на-
чального положения на 1700 мм.
Время отведения с учётом обогрева контактной линии в авто-
матическом и ручном режимах составляет не более 460 с.
Система ЗОКС состоит из «Системы А», размещаемой во
вспомогательном вагоне, «Системы Б» - в вагоне управления, и
92
комплекта средств обслуживания, размещаемого под вагоном-ПУ.
В «систему А» (рис. 45) входят устройство снятия напряжения,
устройство отведения контактной сети, заземление электрообору-
дования, заземление короткозамыкатсля и стрелы на тележку,
привод открывания створок люка, опорная рама, балка, каркас,
насосная станция, гидропривод, гидроаппаратура, масляный бак,
соединительные ящики и шкафы управления, питания и синхро-
низации.
Рабочее положена
Рис. 45. Система закорачивания и отвода контактной сети ("система А"):
1 - гидроцилиндр; 2 - створка люка; 3 - опорная рама
«Система Б» по устройству и работе аналогична «системе А» и
отличается отсутствием устройства снятия напряжения, составом
гидроаппаратуры и наличием пульта регламентных работ.
В комплект средств обслуживания, которое используется при
повреждениях контактной сети, мешающих приведению системы
ЗОКС в исходное (транспортное) положение, входят пенал, пере-
носное заземляющее устройство и изолированный багор.
Работа системы ЗОКС с контактной сетью проводится в два
этапа.
Первый этап - замыкание контактной сети устройством снятия
напряжения.
Второй этап - отведение контактной сети двумя устройствами
отведения.
Работа системы ЗОКС осуществляется командами от системы
управления в автоматическом режиме или от пульта регламент-
ных работ в автоматическом и ручном режимах.
При эксплуатации трёх систем ЗОКС в составе БЖРК аппара-
тура системы управления обеспечивает синхронное начало дви-
жения стрел из промежуточного положения влево и вправо для
отведения контактной сети независимо от времени поступления
команды.
15.2. Устройство снятия напряжения
В состав устройства снятия напряжения (рис. 46) входят ко-
роткозамыкатель /, направляющая рама 8, гидроцилиндр 5, под-
вижная рама б и соединительный ящик 7.
Направляющая рама является несущей конструкцией устрой-
ства снятия напряжений. Внутри неё размещена подвижная рама,
перемещение которой вверх и вниз по каткам 3 производится гид-
роцилиндром.
На подвижной раме находится короткозамыкатель. На направ-
ляющей рамс закреплены: контактная стойка 2 для подвода на-
пряжений к ТЭИам контактной лыжи короткозамыкателя, ролик
взвода ножа 9 и путевые выключатели 4 для контроля крайних
положений подвижной рамы.
На контактной стойке размещена крышка с приводом для за-
щиты контактов при подъёме подвижной рамы. В транспортном
положении крышка открыта. Она открывается и закрывается при
опускании и подъёме подвижной рамы. Короткозамыкатель
(рис. 47) служит для закорачивания контактной сеги. Он состоит
из основания 3, контактной лыжи 1, изоляторов 2, привода 4, кон-
такта 13, контактного ножа 72 и пружины 8. Привод включает в
себя систему рычагов и тяг.
Контактная лыжа предназначена для создания непосредствен-
ного контакта с проводами контактной сети. Она состоит из двух
полозьев, на которых закреплены медные контактные пластины, и
94
снабжена ТЭНами для удаления льда с контактного провода. Изо-
ляторами контактная лыжа соединена с основанием.
Рис. 46. Устройство для снятия напряжения: 1 - короткозамыкатель;
2 - контактная стойка; 3 - каток; 4 - путевой выключатель;
5 - гидроцилиндр; 6 - подвижная рама; 7 - соединительный ящик;
8 - направляющая рама; 9 - ролик
Контактный нож служи т для короткого замыкания и представ-
ляет собой рычаг, в верхней части которого установлена медная
контактная пластина. Нижняя часть контактного ножа заканчива-
ется валом с зубом, на котором закреплён рычаг привода поворота
контактного ножа, а сам вал контактного ножа закреплен на осно-
вании в подшипниках.
Привод контактного ножа обеспечивает удержание его во
взведённом положении с помощью электромагнита. В вертикаль-
ное положение нож поворачивается пружиной для короткого за-
мыкания при подаче напряжения на удерживающий сё электро-
магнит.
Рис. 47. Короткозамыкатсль: 1 - контактная лыжа, 2 - изолятор; 3 - основа-
ние; 4 привод; 5 - тяга; 6 - гайка; 7, 9 - пружинодержатели; 8 - пружина;
10 - рычаг; 11 буфер; 12 - контактный нож; 13 - контакт; А - зуб
Взведение ножа (перевод его в горизонтальное положение)
происходит при воздействии на зуб ролика 9, закреплённого на
подвижной раме, в процессе опускания при переводе её в исход-
ное положение. Крайнее положение ножа контролируется коман-
доаппаратами.
15.3. Устройство отведения контактной сети
Устройство отведения контактной сети (рис. 48) предназначено
для отведения контактной сети вправо или влево и состоит из
стрелы и гидроцилиндров.
Стрела 6 телескопическая, пятизвенная. Звенья сварные, ко-
робчатого сечения. Первое звено является базовой конструкцией,
остальные подвижно закреплены в нём. Для фиксации стрелы в
исходном положении на пятом звене расположен фиксатор, а на
передней и задней балках - ловитель. Стрела втулками первого
звена опирается на цапфы (полуоси) на опорной раме и с помо-
щью двух гидроцилиндров 2 и 10, штоки которых соединены с
первым звеном, а корпуса гидроцилиндров с опорной балкой,
обеспечивается необходимый поворот стрелы с выдвинутыми её
звеньями влево и вправо. Выдвижение и втягивание звеньев стре-
лы осуществляется двумя гидроцилиндрами 4 и 8 в сочетании с
канатоблочной системой. Гидроцилиндры расположены снаружи,
вдоль первого звена стрелы, своими нижними проушинами закре-
плены на его основании. Штоки гидроцилиндров шарнирно кре-
пятся на втором звене и обеспечивают его выдвижение и втягива-
ние. Выдвижение и втягивание третьего, четвёртого и пятого
звеньев происходит с помощью канатоблочной системы (рис. 49).
Выдвижение и втягивание всех звеньев стрелы происходит одно-
временно. Перемещение звеньев осуществляется по скользупам.
Пятое звено заканчивается головкой, которая удерживает кон-
тактный провод при отведении стрелы. Головка изолирована от
конструкции стрелы и имеет надёжное заземление.
Рис. 48. Устройство отведения контактной сеги: 1 - передняя балка; 2, 10-
гидроцилиндры отведения;9 - приводы командоаппарата; 4,8- гидроцилинд-
ры выдвижения звеньев стрелы; 5,7 - путевые выключатели; 6 стрела
Стрела имеет три положения:
- исходное, т.е. транспортное;
- промежуточное, т.е. звенья стрелы выдвинуты до соприкос-
новения с контактным проводом;
- рабочее, когда стрела с контактным проводом наклонена
вправо или влево до упора, т.е. контактный провод отведён.
Каждое из трёх положений стрелы контролируется путевыми
выключателями и комапдоаппаратами.
Рис. 49. Схема приводов выдвижения стрелы: /, 2, 4, 7, 10, 13 - натяжные
устройства канатов подъема; 3, 5, 6, 11, 12, 14 - натяжные устройства канатов
опускания; 8. 9- гидроцилиндры выдвижения звеньев стрелы
Опорная рама и передняя балка - силовые элементы устройств
отвода контактной сети, предназначены для размещения и креп-
ления механизмов и устройств системы.
15.4. Природа статических сопротивлений при работе
приводов системы ЗОКС
15.4.1. Приводы устройства снятия напряжений
в контактной сети
В устройстве снятия напряжения контактной сети (УСН) име-
ются два привода: выдвижения (убирания) УСН и поворота кон-
тактного ножа.
Расчётная схема для определения статических сопротивлений
выдвижению подвижной рамы УСН, проведённых к штоку гидро-
цилиндра, представлена на рис. 50.
Величина статических сопротивлений при перемещении под-
вижной рамы по роликам определяется весом короткозамыкателя
£?ь подвижной рамы Q2, подвижных элементов гидроцилиндра Q3
и весом испытательного груза (2,р, имитирующего внешнюю на-
<рузку на контактную лыжу. При этом необходимо рассматривать
два крайних положения подвижной рамы: верхнее и нижнее. Ве-
личина испытательного груза устанавливается в результате анали-
за теоретических и экспериментальных данных по внешним на-
грузкам, действующим со стороны контактной сети короткозамы-
катсля на лыжу, а также зоны их приложения по длине лыжи.
Масса испытательного груза Q,p ~ 400 кг.
Расстояние от оси цилиндра до центра массы испытательного
груза /гр» 0,4 м.
Привод поворотса контактного ножа - механизм свободного
расцепления, система рычагов которого обеспечивает удержание
ножа во взведённом положении. Система рычагов представляет
собой обычный четырехзвенник.
Максимальное нагружение происходит при срабатывании ме-
ханизма удержания контактного ножа и поворота его под дейст-
вием пружины в рабочее положение. В начале хода ножа элемен-
ты привода нагружаются инерционными нагрузками, а затем си-
лой от удара ножа о резиновый буфер н момент резкого торможе-
ния.
Момент статических сопротивлений определяется массовыми
характеристиками движущихся элементов привода и его коэффи-
циентом полезного действия.
Величина усилия пружины выбирается исходя из минимально
возможного времени срабатывания контактного ножа (f =
= 20...30 мс).
15.4.2. Приводы устройства отведения контактной сети
Устройство отведения контактной сети имеет два привода: вы-
движения звеньев стрелы и наклона стрелы.
При работе привода выдвижения характерны три положения
звеньев стрелы (рис. 51):
- выдвижение звеньев без внешней нагрузки (до соприкосно-
вения головки стрелы с контактной сетью);
- промежуточное положение стрелы (головка езрелы уже всту-
пила в соприкосновение с контактной сетью);
- конечное положение звеньев стрелы (звенья полностью вы-
двинуты, огрела наклонена на максимальный угол а = 24")•
100
Рабочее положение
Рис. 51. Схема приложения внешних сил
В первом положении сопротивлением выдвижению звеньев яв-
ляется только их вес. Во втором, кроме весовых характеристик
звеньев, имеется внешняя вертикальная сила со стороны контакт-
ной сети Р, а начиная с момента наклона стрелы (начала отвода
контактной сети) и до конца наклона, появляется горизонтальная
сила Q - реакция со стороны контактной сети. Эти силы имеют
следующие значения: Р = 20000 Н; Q = 10000 Н.
Схема приложения внешних сил приведена на рис. 51.
При определении статических сопротивлений при выдвижении
звеньев стрелы, приведённых к штокам гидроцилиндров привода,
и сил, действующих на элементы стрелы, необходимо рассматри-
вать последовательно равновесие всех сё звеньев с учетом реак-
ций соседних звеньев.
Наклон стрелы осуществляется двумя гидроцилиндрами. Для
наклона стрелы вправо подаётся жидкость в поршневую полость
левого гидроцилиндра и штоковую полость правого гидроцилин-
дра. Для наклона стрелы влево - всё наоборот.
При определении статических сопротивлений рассматриваются
два случая нагружения:
начало наклона стрелы из промежуточного положения, при
этом провод контактной сети уже находится на конце головки
(звенья стрелы выдвинуты неполностью);
- конец наклона стрелы при полностью выдвинутых её звень-
ях, при этом провод контактной сеги находится также на конце
головки.
Контрольные вопросы
1. Каково назначение системы закорачивания и отвода кон-
тактной сети и сё состав?
2. Каков принцип действия устройства снятия напряжения в
контактной сети?
3. Чем обеспечивается необходимое время срабатывания ко-
роткозамыкателя?
4. Каков принцип действия устройства отведения контактной
сети?
5. Что представляет собой кинематическая схема выдвижения
звеньев стрелы устройства отведения контактной сети?
6. Как определить статическое сопротивление при работе при-
водов устройства отведения контактной сети?
16. УСТОЙЧИВОСТЬ АГРЕГАТОВ БЖРК ПРИ СТАРТЕ
РАКЕТЫ
16.1. Постановка задачи
При старте ракеты на вагон-ПУ и соседние с ним агрегаты
действует нс только вертикальная, по и боковая сдвигающая сила,
максимальное значение которой может достигать до 20...30% от
тяги ДУ-1, а следовательно, имеет место и опрокидывающий мо-
мент. Боковая сдвигающая сила действует на вагон-ПУ и воспри-
нимается железнодорожным полотном. Передача нагрузки идёт
по цепочке «ТПК - кузов вагона-ПУ - шкворневое устройство -
подвагонная тележка-реборда колеса - рельс».
Под воздействием опрокидывающего момента кузов вагона-
ПУ поворачивается вначале вместе с ходовыми подвагонными
тележками вокруг общего центра упругости за счет податливости
верхнего строения железнодорожного полотна. За общий центр
упругости этой сложной механической системы, состоящей из
трёх масс: кузова и двух подвагонных тележек, - принята ( )С,
расположенная на высоте головок рельсов в вертикальной плос-
кости, которая проходит по середине между рельсами и парал-
лельна им.
Затем, с некоторого момента времени, происходит поворот ку-
зова вагона-ПУ относительно точек контакта домкратов устройст-
ва горизонтирования вагона-ПУ с ободом колёс подвагонных те-
лежек, а подвагонных тележек относительно головки рельсов.
Критериями устойчивости вагона-ПУ при старте ракеты явля-
ются его максимальное угловое отклонение от вертикали (ртах)»
которое нс должно превышать своего предельного значения, ко-
гда восстанавливающий весовой момент вагона-ПУ становится
опрокидывающим, и невыход из зацепления с рельсами подва-
гонных тележек.
16.2. Алгоритм расчета устойчивости вагона-ПУ
Характер, действующих на агрегаты БЖРК нагрузок при стар-
те ракеты, требует при оценке устойчивости вагона-ПУ и сосед-
них агрегатов решать динамическую задачу.
Расчётная схема при оценке устойчивости вагона-ПУ при стар-
те ракеты представлена на рис. 52.
Уравнения, описывающие движение вагона-ПУ при его опро-
кидывании в момент старта ракеты, имеют вид:
при02<р< (3,
Р = у-[Л/(г) - Срр+С?к(5+Лкр)+ GAP - Af(P) sign PJ;
/о
при Pl < Р < р2
Р к = у {Мк(1) -Ргл /-cos р - GK [5+pKcos(aK + Р) - Z(1 - sign p)J-
- AfK(P) sign p};
Рт = у {MM-Gr [pT cosCor+p^+p^ - /(1 - sign p)] - MT(Rt,R2) -
A
-MT(P)sign PJ;
Рис. 52. Расчетная схема
Р = Рт+Рк,
где рк - угол поворота кузова вагона-ПУ относительно точек кон-
такта домкратов устройства поперечного горизонтирования с
ободом колеса подвагонных тележек (относительное движение);
Рг - угол поворота тележек относительно головки рельсов (пере-
носное движение) в исходном положении; 0 - угол поворота ку-
зова вагона-ПУ в абсолютном движении; 0укл - поперечный уклон
шпальной решётки; Jo - момент инерции вагона-ПУ относительно
продольной оси, проходящей через общий центр упругости всей
механической системы «вагон-ПУ - подвагонные тележки» ( )С;
Л, Л - соответственно моменты инерции кузова вагона-ПУ и сум-
марный момент инерции двух подвагонных тележек относительно
осей опрокидывания; Ргд” - вертикальная составляющая газодина-
мической силы; M(t), - опрокидывающие моменты от
внешнего воздействия при старте ракеты, соответственно дейст-
вующие на вагон-ПУ в целом, кузов и подвагонные тележки;
104
M(t) = MK(t) + Ср - угловая жёсткость опорного шпального
основания (железнодорожного полотна); GK, GT - соответственно
вес кузова вагона-ПУ и суммарный вес подвагонных тележек; рк,
р, - расстояние от центра тяжести кузова (-)ОК и подвагонных те-
лежек ()ОТ до соответствующих осей опрокидывания; ак, а, - уг-
лы между горизонтом и плоскостями, проходящими через центры
тяжести кузова, подвагонных тележек, и соответствующими ося-
ми опрокидывания перед стартом ракеты, при этом [JyKJ, = 0; 8 -
эксцентриситет центра тяжести кузова и ТПК; Л/(₽), Л/К(р), Мт(р) -
восстанавливающие моменты от специальных устройств, повы-
шающих устойчивость при старте ракеты соответственно вагона-
ПУ в целом, кузова и подвагонных тележек; Л/т(/?ь Я2) - момент,
действующий на подвагонные тележки со стороны кузова в мес-
тах их контакта; р2- углы поворота (наклона) вагона-ПУ, при
которых происходит отрыв колёс подвагонных тележек левого и
правого борта от рельсов; р( = Х1с,//; р2 = Х2ст//, Х|СТ, Х2ст - статиче-
ские деформации железнодорожного полотна под колёсами под-
вагонных тележек вагона-ПУ левого и правого борта перед стар-
том ракеты с учётом поперечного эксцентриситета ракеты, обще-
го центра тяжести вагона-ПУ с ТПК и ракетой; 2/ - база между
колёсами подвагонных тележек.
Область изменения возможного угла поворота вагона-ПУ при
старте ракеты представлена на рис. 53.
Рис. 53. Область изменения угла наклона вагона-ПУ при старте ракеты
16.3. Конструктивные мероприятия для повышения
устойчивости вагона-ПУ при старте ракеты
Для повышения устойчивости вагона-ПУ при старте ракеты в
его конструкции необходимо предусмотреть специальные устрой-
ства или проводить какие-либо мероприятия, например:
— увеличение массы вагона-ПУ;
увеличение базы вагона-ПУ в поперечном направлении;
- прижим подвагонных тележек;
введение удерживающих якорей;
- создание газодинамической силы с целью увеличения вос-
станавливающего момента или уменьшения опрокидывающего
момента, действующего на вагон-ПУ;
- комплекс мероприятий по снижению газодинамическою воз-
действия при старте ракеты.
Увеличение массы вагона-ПУ (при его неизменной базе) в по-
перечном направлении приводит к увеличению весового восста-
навливающего момента. Увеличение массы может идти по двум
направлениям:
- увеличение непосредственно массы вагона-ПУ, что ограни-
чивает подвижность комплекса, так как при этом растут нагрузки
на оси колёсных пар подвагонных тележек и соответственно на
железнодорожное полотно, а как следствие ухудшается эффек-
тивность комплекса в целом;
- увелечение массы вагона-ПУ за счёт присоединения массы
соседнего с ним вспомогательного вагона на период старта ракеты
с помощью специальных устройств - устройств вертикальных
подхватов (см. подразд. 14.2).
Увеличение восстанавливающего момента вагона-ПУ при
старте ракеты за счёт увеличения его базы в поперечном направ-
лении вызывает необходимость проведения предварительной ин-
женерной подготовки стартовой позиции, что исключает возмож-
ность старта ракеты с любой точки маршрута. При этом появляет-
ся ещё и потребность введения в состав вагона-ПУ специальных
устройств (механизмов) и соответствующего подкрепления несу-
щей силовой металлоконструкции вагона-ПУ для восприятия до-
полнительных нагрузок. Всё это приводит к усложнению вагона-
ПУ в целом и ведёт к увеличению его массы. Однако для увели-
чения устойчивости в отдельных комплексах и aipcraiax исполь-
зуются так называемые выносные опоры (аутригеры).
Обеспечение устойчивости вагона-ПУ при старте ракеты вве-
дением в её состав специальных ракетных двигателей, создающих
противодействие опрокидывающему моменту, является реальным
техническим решением и выполнимо без существенного увеличе-
ния массы вагона-ПУ.
Однако момент времени и продолжительность работы реак-
106
тивных двигателей должны строго соответствовать моменту вре-
мени и продолжительности воздействия на вагон-ПУ горизон-
тальной составляющей газодинамической силы при старте раке-
ты, создающей опрокидывающий момент.
Наличие множества сопутствующих газодинамическому воз-
действию факторов: допуск на время горения пороховых зарядов,
температура окружающей среды, направление и сила ветра, рель-
еф местности, высота запуска ДУ-1 и т.д. - создают значительные
трудности для практической отработки синхронности начала и
окончания воздействия на вагон-ПУ при старте ракеты восстанав-
ливающих и опрокидывающих моментов.
Это не может гарантировать повышение устойчивости вагона-
ПУ при старте ракеты.
Создание на стартовой позиции удерживающих якорей исклю-
чает возможность старта ракеты в любой точке маршрута БЖРК,
что снижает его эффективность в целом.
Особенности конструкции подвагонных тележек вагона-ПУ и
устройства железнодорожного полотна накладывают свои огра-
ничения на величины допустимых значений угловых перемеще-
ний тележек в поперечной плоскости, так как необходимым усло-
вием устойчивости агрегатов БЖРК при старте ракеты является
надёжный возврат колёс подвагонных тележек на железнодорож-
ную колею после отрыва их от головки рельсов. Учитывая, что
при старте ракеты на агрегаты БЖРК действуют боковые сдви-
гающие силы, такое условие может гарантировано выполняться,
если высота подъема колеса над головкой рельс не превышает ре-
борды колеса. А это соответствует повороту подвагонной тележки
в поперечном направлении на угол ~Г. С целью уменьшения угла
поворота тележки на период старта ракеты в конструкции вагона-
ПУ может быть введено специальное устройство, обеспечиваю-
щее дополнительный прижим подвагонных тележек к железнодо-
рожному полотну (см. подразд. 14.1), но это создаёт дополни-
тельный опрокидывающий момент кузова вагона-ПУ.
Повышение устойчивости агрегатов комплекса может быть
достигнуто не только введением специальных устройств для уве-
личения восстанавливающего (удерживающего) момента, но и за
счёт снижения самого газодинамического воздействия на агрега-
ты. Например, завал контейнера, отстрел его верхней части либо
организация окон в контейнере после выхода из него ракеты.
Однако наиболее эффективен для снижения газодинамического
воздейс твия на агрегаты комплекса заклон сопла ДУ-1 ракеты пе-
ред его запуском. При этом не только значительно снижается ме-
ханическое воздействие на агрегаты комплекса, но уменьшается и
тепловое воздействие. Величины угла заклона сопла ДУ-1 ракеты
для эффективного снижения механического и теплового воздей-
ствия газовой струи на агрегаты комплекса при старте ракеты мо-
гут быть определены в результате экспериментальных исследова-
ний на специальном масштабном стенде (см. рис. 10).
Теоретический анализ рассмотренных выше мероприятий по
повышению устойчивости вагона-ПУ при старте ракеты и резуль-
таты экспериментальных работ показывают, что вопрос устойчи-
вости надежно может быть решён совокупностью введения:
- вертикальных подхватов, увеличивающих массу, а соотвстст-
венно и момент инерции вагопа-ПУ за счёт присоединения к нему
массы соседнего вспомогательного вагона;
- несмотря на некоторое увеличение опрокидывающего кузов
вагона-ПУ момента, устройства прижима подвагонных тележек,
которое обеспечивает невыход из зацепления колёс с рельсами и
исключает тем самым сход вагона-ПУ с рельс при действии на
него в момент старта ракеты горизонтальной сдвигающей силы;
заклона сопла ДУ-1 ракеты перед его запуском, что наиболее
эффективно для повышения устойчивости вагона-ПУ за счёт зна-
чительного снижения внешнего газодинамического воздействия
на агрегаты комплекса.
Контрольные вопросы
1. Что является критерием устойчивости вагона-ПУ при старте
ракеты?
2. Какова расчётная схема при оценке устойчивости вагона-
ПУ при старте ракеты?
3. Каков состав внешних нагрузок, действующих на вагон-ПУ
при старте ракеты?
4. Какие составляющие усилий входят н удерживающий от
опрокидывания вагона-ПУ момент при старте ракеты?
5. Каковы возможные конструктивные мероприятия для по-
вышения устойчивости вагона-ПУ при страте ракеты?
Библиографический список
1. Башта, ТМ. Машиностроительная гидравлика / Т.М. Баппа. М.: Машино-
строение, 1985.
2. Карпенко, А.В. Отечественные стратегические ракетные комплексы /
Л.В. Карпенко, А.Ф. Уткин, А.Д.Попов. СПб.: Невский Бастион, 1999.
3. Лалетин, Н.В. Основания и фундаменты / H.R. Лалетин. М.: Высшая шко-
ла, 1971.
4. ОСТ92-9249-80. Методика расчёта ветровых нагрузок.
5. Полигон особой важности. М.: Согласие, 1997.
6. Сирил М. Харрис. Справочник по ударным нагрузкам / Сирил М. Харрис.
Л.: Судостроение, 1980.
7 Шадура, Л.А. Вагоны. Конструкция, теория и расчёт / Л.А.Шадура.
М. Транспорт, 1980.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ....................................................................3
1.ПРИЧИНЫ СОЗДАНИЯ БОЕВОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО РАКЕТНОГО
КОМПЛЕКСА...................................................................7
2.ОСНОВНЫЕ ТАК ТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
К БОЕВОМУ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМУ РАКЕТНОМУ КОМПЛЕКСУ..............................9
З .ЖИВУЧЕСТЬ БЖРК.........................................................11
4 .СТРУКТУРА ПОСТРОЕНИЯ БЖРК И ЕГО СОСТАВ................................16
5 .СИСТЕМЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ ЭКСПЛУАТАЦИЮ БЖРК
НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПУТЯХИ ПУСК РАКЕТЫ......................................18
5.1 .Специфика эксплуатации подвижных ракетных комплексов...............18
5.2 .Системы, обеспечивающие пуск ракеты................................19
5.2. /.Система электроснабжения (СЭС)..................................19
5.2.2. Система боевого управления (СБУ)................................19
5.2.3. Система управления (СУ).........................................20
5.2.4. Система прицеливания (СПР)......................................20
5.2.5. Система навигации...............................................20
5.2.6. Система закорачивания и отвода контактной сети..................20
5.3. Системы, обеспечивающие необходимые условия сохранности ракеты,
систем и аппаратуры БЖРК при боевом дежурстве и контроль
функционирования этих систем.............................................21
5.3. /Система температурно-влажностного режима (ТВР)...................21
5.3.2. Система вентиляции..............................................21
5 3.3 Система связи............................................................................................. 21
5.3.4. Система охраны (СО)..................................................................................22
5.3.5. Система автоматического обнаружения и тушения
пожара (САОТП)........................................................ 22
5.3.6. Система контроля безопасности движения БЖРК.....................22
5.3.7. Специальная система контроля................................................................. 23
5.4. Систсмы, обеспечивающие жизнедеятельность личного состава...........23
6 .ПУСКОВАЯ УСТАНОВКА БЖРК И ЕЁ СОСТАВ...................................24
7 .НАГРУЗКИ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА АГРЕГАТЫ БЖРК
И НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЕ ПОЛОТНО...............................................27
7.1 Весовые нагрузки....................................................27
7.2 .Трансноргные на1рузки..............................................28
7.3 .Ветровые нагрузки..................................................30
7.4 Нагрузки при механическом воздействии на агрегаты БЖРК ядерного
взрыва...................................................................36
7.5 .Нагрузки на агрегаты БЖРК и железнодорожное полотно при старте
ракеты...................................................................39
8 .ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЕ ПОЛОТНО И ЕГО НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ.......................42
9 .РАЗГРУЖАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО...............................................46
10 .КРЫША ВАГОНА-ПУ И УСТРОЙСТВО ЕЁ ОТКРЫВАНИЯ....................49
10.1 Конструкция крыши вагона-ПУ.................................49
10.2 .Устройство открывания крыши................................50
10.3.Оп ределение основных параметров привода открывания крыши....53
10.3.1. Основные параметры привода открывания...................53
10.3.2. Кинематический расчёт привода открывания крыши...........54
10.3.3. Определение статических сопротивлений при открывании
(закрывании) крыши...............................................56
/0.3.4. Определение основных геометрических параметров гидроцилиндра
привода открывания крыши.........................................52
10.3.5. Определение рабочего давления в гидроцилиндрах привода
открывания (закрывания) крыши....................................59
11.УСТРОЙСТВО ПОДЪЁМА ТПК С РАКЕТОЙ В ВЕРТИКАЛЬНОЕ
ПОЛОЖЕНИЕ..........................................................61
11.1. Назначен не и основные функциональные требования к устройству
подъема..........................................................61
11.2.Выбор кинематической и силовой схемы устройства подъёма.....62
11.3.Кинсматический расчёт привода подъёма.......................70
11.4.0пределеиие статических сопротивлений при подъёме (опускании) ТПК...72
11.5.Выбор энергетики привода подъема............................76
12. УСТРОЙСТВО ПОПЕРЕЧНОГО ГОРИЗОНТИРОВАНИЯ........................78
12.[.Назначение и состав устройства..............................78
12.2.Определение конструктивного хода штоков гидравлических домкратов..81
12.3.Нагрузки, действующие на i идравлические домкраты...........81
12.4.Выбор геометрических параметров гидравлических домкратов.....84
13 .ПРИБОРНАЯ ПЛАТФОРМА...........................................85
14 .УСТРОЙСТВА, ПОВЫШАЮЩИЕ УСТОЙЧИВОСТЬ АГРЕГАТОВ БЖРК
ПРИ СТАРТЕ РАКЕТЫ..................................................90
14 .[.Устройства раскрепления....................................90
14.2. Устройство подхватов.......................................91
15 .СИСТЕМА ЗАКОРАЧИВАНИЯ И ОТВОДА КОНТАКТНОЙ СЕТИ................92
15.1 .Назначение и состав системы................................92
15.2. Устройство снятия напряжения...............................94
15.3. Устройство отведения контактной сети.......................96
15.4. Природа статических сопротивлений при работе приводов системы
ЗОКС.............................................................99
15.4.1 .Приводы устройства снятия напряжений в контактной сети..99
/5.4.2. Приводы устройства отведения контактной сети........................... 100
16 .УСТОЙЧИВОСТЬ АГРЕГАТОВ БЖРК ПРИ СТАРТЕ РАКЕТЫ................102
16.1 .Постановка задачи.........................................102
16.2. Алгоритм расчёта устойчивости вагона-ПУ...................103
16.3. Конструктивные мероприятия для повышения устойчивости
вагона-ПУ.......................................................105
Библиографический список........................................109
Храмов Борис Андреевич
Основы теории и проектирования основных устройств
и систем боевого железнодорожного ракетного комплекса
Редактор Г. в. Никитина
Подписало в печать 25.12.2005. Формат бумаги 60x84/16. Бумага документная.
Печать трафаретная. Уел печ. л. 7. Уч-иад.л. 6, 5. Тираж 100 экз. Заказ № 84.
Балтийский государственный технический университет
, ' Типо|рафия БГТУ
190005, С-Петербург, 1-я Красноармейская ул , д.1