4 / 13
расчетной ячейки в 2,5 раза она автоматически удалялась из области
расчета (механизм так называемой “численной эрозии”).
Геометрическая модель задачи — осесимметричная, ударник совер-
шает движение против оси
z
(поэтому скорость и пройденный путь
на рис. 3, 6, 7 — отрицательны). Граничное условие обусловлено кон-
сольным закреплением штока, по которому совершается выдвижение
ЦТ, в месте его соединения с двигателем: в узлах, принадлежащих по-
верхности торца штока, запрещены перемещения во всех направлени-
ях. В начальный момент времени проникающий элемент расположен
вплотную к деформируемой преграде. Расчет повторяется для двух на-
чальных условий — скорости ЦТ перед началом внедрения в преграду
при
−
40
◦
С и при
+ 50
◦
С, которую ему сообщил поток истекающих
пороховых газов на заранее выбранной базе свободного разгона. Для
графиков, приведенных на рис. 1, на базе свободного разгона, напри-
мер 24 мм, начальным условием для деталей ЦТ при
−
40
◦
С является
скорость 67 м/с, при
+50
◦
С — скорость 73 м/с. В соответствии с вну-
трибаллистическими расчетами кинетическая энергия ЦТ для данно-
го момента упреждения и требуемого открытия критического сечения
должна быть диссипирована на глубине внедрения 8 мм при
−
40
◦
С
и 13 мм при
+50
◦
С. Обычно база свободного хода ЦТ выбиралась в
диапазоне 15. . . 25 мм, сопоставимом с ходом проникающего элемен-
та в преграде. Большой путь свободного разгона позволял ЦТ набрать
значительную скорость прежде, чем начать торможение на относи-
тельно малом пути, что приводило к резкому увеличению нагрузок на
неподвижные детали (опасность разрыва штока) и соединения (сре-
зы резьб). Малый путь свободного разгона приводит к увеличению
хода проникающего элемента в преграде, что, кроме повышения тре-
бований к повторяемости свойств материала преграды, ведет к от-
носительно медленному открытию критического сечения (аналогич-
но сильному форсированию), опасному с точки зрения возникновения
нерасчетно-высокого давления в камере, увеличения силы, воздейству-
ющей на поверхность ЦТ, и, в конечном счете, увеличения нагрузок
на неподвижные детали.
В результате трехмерных расчетов для каждой конкретной кон-
струкции преграды оцениваются нагрузки, которые испытал прони-
кающий элемент ЦТ, а также абсолютное значение смещений при
крайних температурах функционирования. В серии вычислительных
экспериментов преграда подбирается таким образом, чтобы затормо-
зить разогнавшееся ЦТ в диапазоне конечных положений, соответ-
ствующих площади критического сечения при всех температурных
условиях применения для обеспечения постоянного давления в камере
сгорания. Подбор преграды заканчивается в том случае, если гаранти-
рована прочность неподвижных соединений в конструкции двигателя,
66 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2015. № 4