Обґрунтування способу підвищення захищеності спеціальних споруд від ударної дії снаряда

A. I. Andrukhiv; B. I. Sokil; M. B. Sokil; N. M. Huzyk

doi:10.33577/2312-4458.20.2019.69-74

Автор(и)

A. I. Andrukhiv Національний університет «Львівська політехніка», Львів, кандидат технічних наук, Україна
B. I. Sokil Національна академія сухопутних військ імені гетьмана Петра Сагайдачного, Львів, доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри інженерної механіки (ОТІВ), Україна https://orcid.org/0000-0001-8551-7348
M. B. Sokil Національний університет «Львівська політехніка», Львів, кандидат технічних наук, доцент, Україна
N. M. Huzyk Національна академія сухопутних військ імені гетьмана Петра Сагайдачного, Львів, кандидат фізико-математичних наук, доцент кафедри інженерної механіки (ОТІВ)., Україна https://orcid.org/0000-0002-5609-4830

DOI:

https://doi.org/10.33577/2312-4458.20.2019.69-74

Ключові слова:

інженерна споруда, система пружного підкріплення, згинні коливання

Анотація

Досвід ведення воєнних операцій показує існуючі проблеми підвищення захищеності інженерних споруд та техніки від дії уданих хвиль чи снарядів. Вирішити її для інженерних споруд можна різними способами, наприклад, збільшити товщину покриття; використати для її виготовлення матеріали із підвищеними міцнішими характеристиками; зробити конструкційні зміни при її облаштуванні. Якщо перші два способи є не завжди прийнятними, то останній у деяких випадках може виявитись навіть економічно вигіднішим. Саме обґрунтуванню використання системи додаткового пружного підкріплення зовнішньої частини покриття захисної споруди присвячена дана робота. Зокрема, від ударної дії снарядів запропоновано використовувати додаткове пружне підкріплення зовнішньої частини об’єкта. Для випадку додаткового підкріплення у вигляді пружних балок побудовано математичну модель динаміки захисної конструкції із урахуванням динамічної дії на неї в довільному місці ударної сили снаряда. Математична модель являє собою крайову задачу для нелінійного диференціального рівняння з частинними похідними. За фізично обґрунтованих обмежень щодо основних зовнішніх і внутрішніх чинників, які характеризують об’єкт захисту, показано, що для побудови аналітичного розв’язку вказаної математичної моделі можна використати основні ідеї методів збурень, точніше кажучи, асимптотичні методи нелінійної механіки у поєднанні із принципом одночастотності коливань у нелінійних системах. Із їх використанням отримано аналітичні залежності, що описують визначальні параметри згинальних коливань зовнішньої частини захисної конструкції. Встановлено: динамічний прогин підкріпленої конструкції є меншим для більших величин жорсткості пружного підкріплення; величина прогину підкріпленої частини, зумовлена ударною дією снаряда, приймає максимальне значення за умови, коли точка удару снаряда об захисну конструкцію знаходиться у її середині. З останнього випливає, що з метою підвищення захищеності спеціальних споруд жорсткість додаткового підкріплення треба брати більшою для більших віддалей від опорних точок. Треба відзначити, що основна ідея роботи може бути використана під час розрахунку, а відтак, надання практичних рекомендацій щодо побудови інженерних споруд з метою захисту їх від дії уданої хвилі.

Посилання

Velychko L. Dynamics of a protective structure at impact of a bullet or a fragment of a projectile / L. Velychko, O. Petruchenko, V. Kondrat // Military technical collection. – 2015. – V. 13. – P. 13–19.

Petruchenko O. Reduction of effective bullets, shrapnel shells on object protection / O. Petruchenko, O. Khytriak, L. Velychko // Military technical collection. – 2015. – V. 12. – P. 65–69.

Albert I. Analysis of the dynamic reaction of constructive-nonlinear mechanical systems / I. Albert, V. Petrov, A. Skvorthova // News VNIIG named after B. Vedeneeva. – 2002. – V. 241. – P. 38-59.

Babakov I. The theory of oscillations / I. Babakov. – M.: Science, 1965. – 560 p.

Mytropolskyy Yu. / Asymptotic solutions of partial differential equations / Yu. Mytropolskyy, B. Moseenkov. – K.: High school, 1976. – 592 p.

Vasylenko M. The theory of oscillations and stability of motion / M. Vasylenko. – K.: High school, 2004. – 525 p.

Haschuk P. Nonlinear oscillations of the flexible working element of the drive under the influence of impulse forces P. Haschuk, I. Nazar // Dynamics, durability and design of machines and devices. − 2007. − № 588. − P. 20–24.

Dzyra B. On the question of justifying the averaging method for the study of single-frequency oscillations excited by instantaneous forces / B. Dzyra // Analytical and qualitative methods for the study of differential and differential-difference equations. – 1977. – P. 34–38.

Ulitin H. Shock processes in drilling rigs / H. Ulitin, Yu. Pettyk // Vibrations in engineering and technology. – 2000. – № 1 (13). – P. 70–74.

Martynthiv M. Influence of pulsed forces on nonlinear oscillations of conservative systems / M. Martyntsiv, B. Sokil, M. Sokil // Scientific herald: Collection of scientific and technical works. – 2003. – V. 13 (1). – P. 72–81.

Sokil B. Periodic Ateb-functions in the investigation of nonlinear systems with impulse perturbation / B. Sokil, M. Sokil // Scientific herald: Collection of scientific and technical works. – 2002. – V. 12 (8). – P. 304–311.

Mitropol'skii Y. On the application of Ateb-functions to the construction of an asymptotic solution of the perturbed nonlinear Klein-Gordon equation / Y. Mitropol'skii,

Sokil B. Transverse vibrations of a nonlinearly elastic medium and the method of D'Alembert in their study / B. Sokil, A. Senyk, I. Nazar, M. Sokil // Dynamics, durability and design of machines and device. – 2004. – № 509. − P. 104–109.

Bogolubov N. Asymptotic methods in the theory of nonlinear oscillations / N. Bogolubov, Yu. Myttropolskyy. – M.: Science, 1974. – 501 p.

Koschlyakov N. Partial differential equations / N. Koschlyakov, Ye. Hliner, M. Smirnov. – K.: High school, 1970. – 712 p.