Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Прикладные задачи динамики ледяного покрова

Козин В. М., Жесткая В. Д., Погорелова А. В., Чижиумов С. Д., Джабраилов М. Р., Морозов В. С., Кустов А. Н.,

6.4.5. Данные полунатурных экспериментов и их анализ

На рис. 6.56. сопоставлены экспериментальные кривые относительных деформаций ледяного покрова вблизи траектории движения МДП на трех режимах: 1 – взлет (разгон с переменным ускорением); 2 – посадка (касание ледяного покрова основными колесами шасси, а затем передней лыжей и пробег с торможением); 3 – равномерное, прямолинейное движение, при относительной скорости движения .

Рис.6. 56. Кривые относительныхпрогибов ледяного покрова для различных режимов движения МДП: 1 – взлет; 2 – посадка; 3 – рулежка (глубина водоема м, толщина льда м);- положения нагрузки.

Для приведения полученных данных к безразмерному виду с использованием зависимостей работы [124] был проведен теоретический расчет, в результате которого было получено максимальное значение деформации ледяной пластины, вызванной движением сосредоточенной нагрузки с резонансной скоростью. Расчет проводился для параметров ледяного покрова и веса нагрузки, соответствовавших параметрам модельного эксперимента. Для получения кривых на рис. 6.56 экспериментальные значения прогибов были отнесены к теоретическому значению . Результаты аналогичных экспериментов приводятся в работе [89] (см. рис.6.57), где приведены профили ИГВ, вызванных воздействием танка, двигавшегося по поверхности ледяного покрова со сверхкритическими скоростями .

Рис. 6.57. Профили ИГВ при сверхкритических скоростях движения по работе [89].

Из этих зависимостей следует, что максимальный прогиб ледяного покрова в случае взлета самолета (кривая 1 на рис. 56) может превышать максимальный прогиб ледяного покрова, вызванный равномерным движением и посадкой самолета (кривые 2 и 3). Однако минимальный период этих колебаний получен для случая равномерного движения с(кривая 3 на рис. 6.56) -с. Для случаев разгона (кривая 1) и торможения (кривая 2) периоды были равны с и с соответственно. На основании этих данных можно проводить сравнительный анализ степеней воздействия, оказываемого мотодельтапланом на ледяной покров для исследованных режимов, а также делать выводы об их влиянии на несущую способность ледяного покрова.

На рисунках 6.58, 6.59 приведены графики зависимостей реализованных скоростейVи ускорений aот времени tдля случаев разгона и взлета. При этом диапазон изменения скорости был равен м/с, а ускорения - м/с².

В ходе экспериментов не удалось возбудить резонансные ИГВ, которые привели бы к появлению трещин в ледяном покрове, что подтверждает работоспособность параметра n, полученного в ходе данного эксперимента и для сравнения показанного на графике зависимости n(h) (см. рис. 6.60 и кривую I на рис. 6.13). Из этого следует, что экспериментальное значение расположено значительно ниже графика n(h), на основании чего можно сделать вывод о значительном запасе несущей способности ледяного покро ва, использованного при проведении данных экспериментов. Были определены параметры ИГВ, соответствующие толщине м: длина ИГВ м, период с, при весе нагрузкикГ и . Они были использованы при выводах и рекомендация для оценки несущей способности ледяного покрова при воздействии самолета.

Рис. 6.58. Зависимости скорости Vдвижения МДП от времени t.

Рис. 6.59. Зависимости ускоренияaдвижения МДП от времени t.

Рис. 6.60. Значение параметра n, полученное в ходе полунатурных экспериментов

Целью очередной серии экспериментов, проведенных в речном заливе, было исследование особенностей проявления изгибно-гравитационного резонанса, возникающего при движении мотодельтаплана по ледяному покрову толщинойм, при температуре воздуха С. В момент проведения опытов была угроза опрокидывания МДП из-за сильного ветра. Для ее предотвращения крыло мотодельтаплана было снято и в качестве нагрузки была использована телега с силовой установкой и пассажирами. Изменение веса МДП производилось путем размещения дополнительных пассажиров, которые располагались на подкосах и передней лыже (см. рис. 6.53). Вес телеги при этом составлял около 420 кг. В процессе подготовки экспериментов была выполнена разметка и установка контрольно-измерительного оборудования. Линия движения нагрузки маркировалась посредством вертикальных кольев, вмораживаемых в лед с равномерным шагом. Движение нагрузки записывалось на видеокамеру, установленную на берегу (см. рис.6.61). Это делалось для последующего более точного определения скорости и характера движения нагрузки. Скорость движения нагрузки определялась по мерной мили с двумя секундомерами. Точность определения прогибов льда с помощью механического указателя (см. рис. 6.54, 6.55) составляла ±0,25 мм.

Все это позволило получить профили ИГВ при различных значениях скорости движения нагрузки и в результате - определить соответствующие параметры ИГВ. Кроме этого, замерялась величина прогиба при его статическом нагружении. Серия этих экспериментов при движении МДП с резонансной скоростью сопровождалась интенсивным растрескиванием льда (см. рис. 6.62). Параметры ИГВ, полученных при таком воздействии нагрузки, явились основой для вывода условий сохранения несущей способности и разработки рекомендаций пилотам при посадке на ледовые ВПП.

Рис. 6.61. Фрагмент видеозаписи в ходе проведения экспериментов.

Рис. 6.62. Трещинообразование в л.п., вызванное движением нагрузки.

Рис. 6.63. Относительные профили ИГВ для различных значений .

Рис. 6.64. Зависимость параметра nот безразмерной скорости движения мотодельтаплана .

На рис. 6.63 показаны профили волн, записанных в ходе экспериментов для различных значений . Профили ИГВ приведены к безразмерному виду посредством деления текущего значения прогиба на максимальную деформацию ледяного покрова при статическом нагружении. Также на рис. 6.64 приведен график зависимости параметра nот безразмерной скорости движения нагрузки . При переходе к безразмерной скорости было использовано выражение (2), позволяющее определить значение резонансной скорости в случае мелководья. На графике видно, что при наблюдается значительное увеличение nпо сравнению с до и послерезонансными режимами движения мотодельтаплана.