Исследование движения машины на воздушной подушке
Информация - Транспорт, логистика
Другие материалы по предмету Транспорт, логистика
?ие индексы i=1, 4, 25, 28 и j=1, 4, 13, 16, включают в себя сопловые отверстия.
В результате получим набор из 448 секций, каждой секции присвоен свой индекс ij.
ГО, устанавливаемое на современных машинах, имеет сложную форму сечения и часто состоит из нескольких ярусов. При расчете не целесообразно учитывать точную геометрию ГО, т.к. это значительно усложняет задачу при незначительном увеличении точности. Упростим структуру ГО до ресивера с поперечным сечением в виде окружности радиуса r. В процессе движения по неровностям машина может наезжать ресивером на профиль дороги. Площадка контакта определяется величиной прогиба ресивера , влияющей на ширину площадки , которая определяется по формуле для хорды окружности:
.(2.7)
Между материалом ресивера и дорожным полотном возникает сила трения , которую можно вычислить:
,(2.8)
гдеf=0,05…0,15 - коэффициент трения, зависящий от дорожных условий;
- площадь контакта дороги с ij секцией ГО;
- длинаij секции ГО;
НС - давление в ресивере, определяемое производительность нагнетателя.
Сила трения указана на схеме приложения действующих внешних сил. В эту же схему входят:
-сила лобового сопротивления встречного потока воздуха ;
-силы тяги винтов и ;
-сила веса машины ;
-подъемные силы .
Сила веса остается постоянной величиной в пространстве неподвижной системы координат OXYZ как по модулю, так и по направлению.
Сила лобового сопротивления воздуха приложена в центре миделева сечения машины. Ее плечо относительно оси - QR (при полной загрузке машины). Модуль силы определяется как функция от квадрата скорости машины V:
,(2.9)
гдеСХ=0,4…0,5 - коэффициент воздушного сопротивления;
=1,29 кг/м3 - плотность воздуха;
НВ - габаритные размеры машины.
Тяга винтов одинакова: =.
Профиль дороги представляет собой случайную функцию распределения неровностей. Однако возможно и периодическое чередование неровностей, при котором их распределение можно задать синусоидой:
,(2.10)
где - амплитуда волны;
S - длина волны;
х - координата, задающая точку профиля пути.
Синусоидальное распределение характерно для бездорожья - заболоченные местности, снежные заносы и водные пространства, т.е. для тех условий эксплуатации, на которые рассчитана МВП. При большой длине волны (S>1 м) возможно условно заменить синусоиду ступенчатой функцией. Такое искусственное преобразование позволит применить теорию струйной завесы, т.к. все ее формулы выведены для условия параллельности опорной поверхности сопловому устройству.
Рис. 2.3 Модель профиля дороги:
q0 - амплитуда;
S - длина волны
.1.2.2 Подъемные силы, обеспечивающие висение МВП
Определение подъемных сил, возникающих от действия избыточного давления в области ВП, является принципиальным моментом в исследовании колебательного движения МВП. Все остальные внешние силы, принятые в расчетной схеме, заданы либо сразу в виде постоянных начальных данных, либо легко находятся в процессе вычисления с использованием формул (2.8) и (2.9). Подъемные силы выделены особо вследствие того, что они неразрывно связаны с понятием воздушная подушка и их вычисление ведется по специфическим формулам газо- гидродинамики.
Единая методика определения подъемных сил ВП отсутствует. В основе расчета возможно использование выражения массового расхода воздуха. При этом число объемов, в которых происходит перемещение воздушных масс, не превышает трех: ресивер, подкупольное пространство и атмосфера. Расчет по такой методике позволяет удовлетворительно исследовать вертикальные колебания МВП, а также его статическую устойчивость, но не может выявить угловые колебания, возникающие при движении по неровной дороге. Это связано с тем, что расчетная модель считается одномассовой на обобщенном основании, т.е. контакт машины и дороги точечный. Для решения возникшей проблемы можно поделить ВП на отдельные сектора - объемы. Но в результате произойдет многократное усложнение задачи из-за увеличения числа уравнений, описывающих перемещения потоков воздуха по имеющимся объемам. Следовательно, необходим неординарный подход к данному вопросу.
Воспользуемся теорией струйной завесы, которая позволяет установить величину избыточного давления в любой точке ВП. Опираясь на указанную теорию, определим давление в каждом ij-ом секторе расчетной модели, после чего подъемная сила сектора найдется в виде произведения избыточного давления на площадь сектора. Таким образом, будет ненужным исследовать перемещения масс воздуха в подушке и составлять уравнения расходов.
Определим подъемную силу Qij каждого из ij-го сектора по теории струйной завесы для условия статического равновесия. Для этого сначала запишем формулы коэффициентов давления и в струях воздуха, создаваемых ij сегментами наружного и внутреннего сопел соответственно:
;(2.11)
,(2.12)
где - геометрические параметры сопел (их ширина и угол наклона);
- расстояние от нижней кромки ij секции наружного ограждения до дороги при отсутствии поперечного крена ?;
- расстояние от нижней кромки ij секции внутреннего ограждения до дороги;
- средняя величина расстояния между наружным ГО и профилем дороги.
Особенность формул (2.11) и (2.12) в том, что коэффициенты давления изменяются по форме экспоненты в зависимости от величин и . Коэффициенты давления являются аргументами в вы