x
≡ каталог
+375 (17) 385-24-24
на главную о компании новости контакты отправить запрос

Опыт создания кузовов-контейнеров специального назначения




В данной статье дан краткий обзор конструкций кузовов-контейнеров штабных машин и мобильных пунктов различного назначения. Рассматривается опыт ООО «Мидивисана» по созданию кузовов-контейнеров специального назначения, базирующийся на применении пакетов трехмерного проектирования и пакетов динамического моделирования и инженерного анализа. Приведены краткие результаты прочностных исследований кузова-контейнера с помощью пакета ANSYS.

Введение. Как показал опыт военных действий в Ираке, Югославии, Ливии, стационарные пункты управления войсками слишком уязвимы для высокоточного оружия. Их обнаружение - только вопрос времени. Поэтому сейчас во многих странах наблюдается тенденция перехода на мобильные пункты, монтируемые на автомобильную технику и выполненные в виде модулей. Мобильные пункты управления могут включать: командные пункты управления, ситуационные центры органов государственного управления, МО, МЧС, МВД, коммуникационные центры, центры обработки данных, мобильные госпитали, штабные машины и т.п. Мобильные модули, как правило, включают в себя системы автономного энергоснабжения, жизнеобеспечения и др., а также все необходимые системы по основному предназначению. Одни и те же модули могут иметь двойное назначение. Модули выполняются в виде кузова-контейнера и кузова-фургона (рисунок 1).



Кузова-фургоны обладают ограниченной грузоподъемностью и небольшой внутренней высотой (1,7 м). Использование кузовов-контейнеров обеспечивает больший вес устанавливаемого оборудования и возможность перевозки любым видом транспорта - железнодорожным, морским и авиационным, автономность их использования, возможность их стыковки в единый модуль, а также удаления от места дислокации транспортных

средств для обеспечения более скрытного размещения. Поэтому они получают все большее распространение. В настоящее время применяются контейнеры двух типов: постоянного и переменного объема (рисунок 2).



Кузова-контейнеры изготавливаются на основе каркасно-металлической конструкции. Несущими элементами являются трубы профильные стальные квадратного либо прямоугольного сечения или профили стальные листовые гнутые с трапециевидными гофрами (профилированные листы). Последние широко применяются при создании грузовых контейнеров для морских перевозок. Часто многие компании используют готовые грузовые стальные контейнеры, которые переделываются для использования в качестве военных (рисунок 3).



Преимуществом такого подхода является высокая грузоподъемность (до 23 тонн) и отсутствие необходимости в проведении сертификации на соответствие CSC (конвенции безопасных контейнеров). Эти контейнеры могут обеспечить 8 уровней штабелирования (384 тонны). Недостаток - высокая собственная масса контейнера (8,5-9 тонн с установленной термозащитой), ограничивающая перевозку воздушным транспортом и требующая использования шасси повышенной грузоподъемности, низкая коррозионная стойкость, сложность монтажа в них энергетической установки и доступа к ней.

Прочностные показатели контейнеров из профилированного стального проката могут меняться за счет толщины материала (2,5-6 мм), за счет чего может варьироваться уровень штабелирования (1-8).

Конструкции на базе грузовых контейнеров наиболее подходят для центров обработки данных, узлов резервного питания на аккумуляторных батареях, то есть там, где требуется обеспечить большой вес установленного оборудования (более 15 тонн). Хотя эти показатели можно получить и на конструкциях с каркасом из труб.

Как правило, для большинства требующихся сейчас модулей пока нет необходимости иметь такие параметры, достаточно иметь полную массу 4,5-9 тонн при собственном нетто-весе 3-6 тонн.

Применяются также конструкции со сварным каркасом из алюминиевых высокопрочных сплавов, ориентированные на перевозку воздушным транспортом. Примером является конструкция фирмы

AAR mobility System (рисунок 4), имеющая следующие параметры: собственная масса 2041 кг, полная максимальная масса 11 340 кг, допустимый уровень штабелирования - 6. Недостатком является высокая стоимость конструкции, необходимость переделки его под монтаж энергетической установки и системы микроклимата, отсутствие
подъемных (выравнивающих) устройств, что является обязательным для контейнеров военного назначения.



На большинстве кузовов-контейнеров специального назначения используется конструкция из стального каркаса (аналогичная рисунку 4) с сэндвич-панелями для термоизоляции из пенополиуретана высокой плотности (60-80 мм толщины), наружная оболочка из алюминиевого листа толщиной 1,5 мм. Они используются на боковинах, задних стенках и крыше. Сэндвич-панели выполняют роль несущих элементов в контейнерах постоянного объема.

В Республике Беларусь ведущей организацией, занимающейся созданием уникальных штабных машин и комплексов модульного типа, является ООО «Мидивисана». Данная компания разработала и выпускает различные конструкции штабных машин и мобильных пунктов, показанных на рисунках 1, 5, которые широко поставляются на экспорт. Особенностью модулей ООО «Мидивисана» является сочетание стальной каркасной конструкции на основе четырехгранных труб с сэндвич-панелями на боковых стенах и крыше, что обеспечивает оптимальное соотношение
прочностных и теплоизоляционных свойств. Одна и та же конструкция каркаса используется для 20-футовых контейнеров постоянного и переменного объема, что снижает затраты на производство.



Как показывает анализ собранных данных, большинство выпускаемых в СНГ и в странах дальнего зарубежья
20-футовых контейнеров военного назначения на основе сэндвич-панелей имеют невысокие нагрузки штабелирования (до 43-46 тонн), что меньше двух уровней CSC (55 тонн). Это связано со стремлением обеспечить небольшой вес модуля, чтобы использовать шасси меньшей грузоподъемности и стоимости. Вторая причина - отсутствие испытательного оборудования (из-за его высокой стоимости) у большинства производителей СНГ с мелкосерийным производством и как результат - отсутствие работ по исследованиям напряженно-деформированного состояния контейнеров в различных условиях эксплуатации. Из-за причин, приведенных выше,
прочностные возможности контейнеров не в полной мере использованы.

Известно, что ряд зарубежных фирм проводил моделирование колебаний автомобиля с контейнером и оценку напряженно-деформированного состояния контейнеров, но информация о том, какие программные средства и методики использовались, а также данные по исследованиям отсутствуют.

Учитывая все это и необходимость выполнения пожеланий заказчиков относительно обеспечения требований
CSC по прочности конструкции для решения этих задач, был выбран путь расчетных исследований с
использованием новых подходов и методик, заключающийся в следующем:
- разрабатывается 3D-модель контейнера в пакетах верхнего уровня;
- создается объединенная 3D-модель рамы автомобиля с контейнером и надрамником;
- эта 3D-модель конвертируется в пакет PATRAN/NASTRAN или ANSYS и по ней рассчитываются характеристики упругости рамы и контейнера;
- в пакете ADAMS на основе типовых элементов разрабатывается пространственная динамическая модель автомобиля с контейнером с учетом рассчитанных податливостей рамы, надрамника и самого контейнера;
- далее в пакете ADAMS на основе этой динамической модели проводится моделирование по определению динамических нагрузок, действующих на контейнер в дорожных условиях, параметров опрокидывания, устойчивости;
- затем на основе полученных в ADAMS нагрузок, действующих на контейнер в пакете PATRAN/NASTRAN или ANSYS, производится расчет напряженного состояния элементов конструкции контейнера.

На основе полученных данных и вариации конструктивных элементов выбирается оптимальный вариант конструкции контейнера.

Отличительным моментом выбранного подхода по моделированию динамических нагрузок является то, что не требуется составлять сложные дифференциальные уравнения и программы по их решению. Они формируются самим пакетом ADAMS на основе созданной динамической схемы, что снижает сроки разработки модели в в несколько раз.

Для реализации всего этого потребовался полный переход на трехмерное проектирование и освоение новых программных пакетов. Освоению новых программных средств, подходов и методик во многом способствовало использование опыта и тесное сотрудничество с институтами Национальной академии наук Беларуси: Объединенным институтом машиностроения, Физико-техническим институтом и БНТУ. По договорам с этими организациями были выполнены предварительные расчетные исследования по устойчивости машин, расчеты теплового режима, оценке надежности, экспериментальные исследования штабных машин по оценке их устойчивости. Совместно был проведен большой комплекс экспериментальных исследований по противопульной защите, который позволил довести уровень бронезащиты штабных машин до 6 класса безопасности.

Путем моделирования в рамках системы «дорога - автомобиль - контейнер» (рисунок 6) удалось определить нагрузки, действующие на контейнер, что позволило провести расчетные исследования напряженно-деформированного состояния контейнера в дорожных условиях. Параллельно были выполнены исследования по оценке напряженно-деформированного состояния контейнера при морских перевозках.



Расчетные исследования показали, что уровень напряженно-деформированного состояния (НДС) при морских перевозках получается больше чем в наиболее тяжелых дорожных условиях. Это позволило в дальнейшем сконцентрироваться только на расчетах при морских перевозках. Моделированием выявлено, что из-за небольшого расстояния между площадками рессор задней подвески шасси МАЗ-6317, суммарной жесткости рамы и контейнера стабилизаторы поперечной устойчивости оказывают слабое влияние на устойчивость и управляемость штабной машины. Исследования показали, что сэндвич-панели оказывают существенное влияние на снижение напряженно-деформированного состояния контейнера, увеличивая в 2 раза прочность при поперечном перекосе.
И в то же время практически не оказывают влияния при штабелировании, при котором нагрузку несут угловые вертикальные стойки.

Проведенные исследования (рисунок 7) показали, что установка укосин практически не сказывается при штабелировании.



Результаты исследований позволили определить дальнейшие пути по совершенствованию конструкции контейнеров штабных машин: использование более высокопрочных сталей, установка укосин и увеличение размеров вертикальных стоек.

Заключение.
1. Проведен анализ конструкций кузовов-контейнеров штабных машин и мобильных пунктов управления, их параметров, выявлено отсутствие в открытых источниках исследований прочных свойств этих контейнеров.

2. Описан опыт ООО «Мидивисана» по созданию кузовов-контейнеров штабных машин и комплексов управления, базирующийся на применении пакетов трехмерного проектирования и пакетов динамического моделирования и инженерного анализа, что значительно сокращает время разработки и доводки конструкции. Приведены краткие результаты прочностных исследований кузова-контейнера с помощью пакета ANSYS.

3. Выполненные расчетные исследования показали, что уровень напряженно-деформированного состояния (НДС) при морских перевозках получается больше, чем в наиболее тяжелых дорожных условиях. Это позволяет не создавать сложных динамических моделей и не проводить сложных расчетов для дорожных условий, а сконцентрироваться только на расчетах при морских перевозках с использованием моделей только одного контейнера.

4. Установлено, что определяющим фактором при штабелировании является геометрические размеры сечения угловых стоек и прочностные свойства металла, а при поперечном и продольном перекосе - помимо геометрических и прочностных параметров угловых стоек, наличие усиливающих элементов на торцовых стенках.

5. Проведенные исследования показали, что использование более высокопрочных сталей для фитингов, стоек и установки укосин позволяет достичь четырехуровневого штабелирования на существующих конструкциях и увеличить допустимые усилия при продольных, поперечных перекосах.

Д.В. Мишута, советник генерального директора ООО "Мидивисана"

Статья опубликована в международном научно-техническом журнале "Механика машин, механизмов и материалов"
Поделиться


Еще новости на эту тему:
Методика разработки штабной машины с кузовом-контейнером
Об истории создания кузовов-фургонов военного назначения в Советском Союзе
© 2017 ООО «Мидивисана»
р/с BY82OLMP30120000312180000933 в ОАО «Белгазпромбанк» г. Минск, ул. Притыцкого, 60/2; OLMPBY2X; УНП 190243559; ОКПО 37554147
Республика Беларусь, 220113 г. Минск, ул. Мележа, д.5, корп. 2
+375 (17) 385-24-24 тел/факс
+375 (17) 293-36-51 отдел мобильных комплексов и систем
+375 (17) 385-20-00 научно-производственный центр «Геоинформационные навигационные беспилотные авиационные комплексы и системы»

Сайт работает на платформе Nestorclub.com