Защита малогабаритной бортовой аппаратуры от механических воздействий

ФГУП «Российский федеральный ядерный центр – 
Всероссийский научно-исследовательский институт 
экспериментальной физики» 
 
 
 
 
 
 
ЗАЩИТА МАЛОГАБАРИТНОЙ 
БОРТОВОЙ АППАРАТУРЫ  
ОТ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ 
 
 
 
 
Научное издание 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Саров 
2018 

З-40 
УДК 62-752+629.05 
ББК 
34.41 
 
З-40 
 
 
 
 
Автор-составитель: А. В. Иванов 
           Защита малогабаритной бортовой аппаратуры от механических 
воздействий: Сборник статей. – Саров: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 
2018. – 74 с. : ил. 
 
   ISBN 978-5-9515-397-8 
 
Сборник содержит статьи по проектированию устройств защиты 
малогабаритной бортовой аппаратуры от механических воздействий, опубликованные в различные годы в научных журналах и сборниках материалов российских научно-технических конференций. Изложены теоретические основы проектирования устройств защиты, результаты численного 
моделирования и экспериментальных исследований при вибрационных и 
ударных воздействиях. Приведены также результаты исследований конструкционных материалов с высокими демпфирующими характеристиками. 
Для специалистов и инженеров, занимающихся вопросами проектирования вибро- и ударостойкой бортовой аппаратуры, а также аспирантов и студентов вузов, специализирующихся в области проектирования 
электронной аппаратуры. 
 
 
 
 
 
 
 
 
УДК 62-752+629.05 
ББК 34.41 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9515-397-8                                  © ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2018 

Содержание 
 
 
Иванов А. В., Хохлов П. В. Амортизатор ударов для защиты 
радиоэлектронной аппаратуры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
 
4 
Иванов А. В. Проблемы конструирования ударостойкой радиоэлектронной аппаратуры: выбор конструкции, ее анализ 
и испытания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
 
 
26 
 
 
17 
Иванов А. В., Хохлов П. В., Ильин С. Л., Пучкин А. А., Дрожжин В. С., Скорочкин Ю. В. Защита бортовой РЭА от ударных воздействий большой интенсивности . . . . . . . . . . . . . . . . 
 
 
46 
Иванов А. В., Куфтин А. А., Демарева А. И., Хохлов П. В., 
Скорочкин Ю. В. Защита малогабаритной бортовой аппаратуры от вибрационных и ударных воздействий . . . . . . . . . . . .
Морозов В. Н., Колесников С. В., Цетлин И. В., Профе В. Б., 
Иванов А. В., Дрожжин В. С., Скорочкин Ю. В., Куфтин А. А.,
Шеховцев С. С. Повышение ударостойкости защищенных 
бортовых накопителей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
 
 
 
57 
Куфтин А. А., Иванов А. В. Верификация аналитической модели деформирования полимерных демпферов в составе 
конструкций бортовой радиоэлектронной аппаратуры при 
ударных воздействиях высокой интенсивности . . . . . . . . . . . .
 
 
 
65 
 

АМОРТИЗАТОР УДАРОВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ 
РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ 
А. В. Иванов, П. В. Хохлов 
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» 
Бортовая радиоэлектронная аппаратура (РЭА) является важным компонентом современных ракетных и авиационных систем, 
от которого во многом зависит надежность их функционирования. 
При этом в процессе эксплуатации РЭА подвергается различным 
механическим воздействиям. Усложнение бортовой РЭА и одновременный рост скоростей и расширение перечня задач, стоящих 
перед объектами-носителями, а следовательно, и рост уровня  механических воздействий приводят к ужесточению требований по 
надежности функционирования бортовой РЭА. Известно также, что 
причиной большинства отказов бортовой РЭА являются именно 
механические воздействия. Наряду с линейным ускорением, удар 
является наиболее сложным дестабилизирующим фактором, влияние которого достаточно трудно изолировать.  
Ударом называется резкое приложение нагрузки к конструкции, сопровождаемое мгновенным изменением скорости. Одним из 
последствий удара являются колебания с затухающей амплитудой 
на собственной частоте конструкции, кроме того, при достаточно 
высоких уровнях ударных ускорений (десятки тысяч g) возможно 
разрушение как самого прибора, так и его элементной базы. В дальнейшем такое ударное воздействие будем называть ударным воздействием большой интенсивности.  
Эффективность устройства для защиты от ударного воздействия (амортизатора) оценивается возможностью данного устройства 
снижать ударное ускорение на РЭА до допустимых значений.  
Основными методами защиты от ударного воздействия являются смягчение удара и рассеяние энергии удара. 

Смягчение удара реализуется либо большим свободным ходом 
защищаемого объекта, либо применением мягких амортизаторов с 
большой деформацией, при этом, чем больше деформация (чем 
мягче амортизатор), тем меньшее ударное ускорение получит РЭА. 
Данная характеристика относится к так называемым линейным 
амортизаторам, кривая зависимости сила – деформация которых 
имеет линейный вид. Амортизаторы с нелинейной зависимостью 
сила – деформация работают иначе и могут не иметь большого 
свободного хода и при этом могут эффективно применяться для 
смягчения удара. Такие амортизаторы более приемлемы для смягчения ударного воздействия большой интенсивности. 
Рассеяние энергии удара осуществляется несколькими методами: трением в элементах конструкции, пластической деформацией, 
внутренним трением в специальных материалах и т. д.  
Очевидно, что при ударном воздействии большой интенсивности амортизирующие устройства должны обладать и повышенной 
энергопоглощающей способностью и значительным ходом (деформацией), достаточными для рассеяния энергии ударного воздействия до допустимых значений.  
При использовании амортизаторов для защиты от механических воздействий в конструкцию РЭА не вносят, как правило, дополнительных средств защиты, т. е. возможно использование универсальных, «стандартных» конструкций.  
Другой способ защиты РЭА от ударных воздействий заключается в применении виброударопоглощающих материалов и конструкций в виде специально введенных в РЭА (т. е. проектируются 
уникальные конструкции РЭА) демпфирующих слоев, ребер и 
вставок. Также применяется заливка блоков РЭА различными компаундами, пенопластами и заполнение блоков РЭА дискретными 
рабочими средами. 
 
 
Описание конструкции и принципа действия амортизатора 
 
Новый амортизатор ударов разработан на основе существующих сетчатых амортизаторов. Сетчатые амортизаторы, основным 

Рис. 1. Кольцевая пружина 
элементом которых является прессованная металлическая сетка – 
металлическая резина (МР), признаются многими исследователями 
(например, Ильинским и Карпушиным [1, 2]) как наиболее пригодные для защиты РЭА от ударных воздействий. МР обладает более 
высокими демпфирующими качествами (по сравнению с резиной) 
и более широким диапазоном рабочих температур: от минус 76  
до 200 ºС. Коэффициент Пуассона МР равен 0,05, что допускает 
возможность ее работы в замкнутом объеме (в отличие от резины).  
Амортизатор пружинно-сетчатый АПС [1] содержит кроме 
сетчатого элемента еще и пружину и более предпочтителен при 
ударном воздействии. Важным свойством сетчатых амортизаторов 
является то, что они выдерживают без разрушения 10-кратную статическую нагрузку. 
Для создания амортизатора с большой энергопоглощающей 
способностью вместо обычной пружины сжатия в конструкцию 
сетчатого амортизатора типа АПС была 
введена кольцевая пружина.  
Кольцевые пружины состоят из 
внутренних и внешних стальных профилированных колец, опирающихся 
друг на друга своими конусными поверхностями (рис. 1). Осевое усилие, 
воспринимаемое пружиной, создает на 
поверхностях соприкосновения колец 
большие силы давления, под действием которых наружные кольца растягиваются, а внутренние сжимаются. Несмотря на значительные силы трения, 
кольца вдвигаются друг в друга и общая высота пружины уменьшается. 
Поскольку угол конусности β больше 
угла трения φ, внутренние силы упругости при разгрузке пружины, преодолевая трение, вновь восстанавливают 
ее размеры. В зависимости от различ

ных условий эксплуатации пружин работа сил трения составляет 
примерно 60–70 % полной работы, совершаемой при нагружении 
пружины [3]. Довольно высокая амортизационная способность 
кольцевых пружин трения успешно используется при проектировании поглощающих устройств большой энергоемкости для современного высокоскоростного железнодорожного транспорта [4]. 
Кроме описанных ранее источников, при разработке амортизатора использовалось техническое решение «Амортизатор» [5]. 
В амортизаторе [5] использована модернизированная кольцевая 
пружина с разрезными внутренними кольцами для большей податливости пружины и это способствует также обжатию внутренними 
кольцами стержня из фрикционного материала при действии внешней нагрузки, что повышает энергопоглощающие свойства амортизатора. Однако при этом использование в конструкции амортизатора внутреннего стержня из фрикционного материала (металлического) не способствует его осевой деформации, т. е. не реализуется 
одно из условий амортизации удара (см. выше) – смягчение удара 
большой деформацией. 
Применение сплошного цилиндра из фрикционного материала 
(наиболее вероятно – металла) значительно увеличивает и массу 
амортизатора. При применении амортизатора в авиации и ракетнокосмической технике увеличение масс не допустимо. Поэтому указанное устройство имеет ограниченную область применения. 
Для создания амортизатора ударов, способного эффективно 
снижать ускорение ударного воздействия большой интенсивности 
до допустимых значений, предлагается в качестве упругого элемента 
использовать модернизированную кольцевую пружину с разрезными внутренними кольцами, а в качестве демпфирующего элемента прокладки (втулки или шайбы) из МР. 
На рис. 2 показан общий вид конструкции амортизатора ударов. Устройство содержит набор внутренних разрезных 2 и наружных колец 3, которые выполняются профилированными и составляют кольцевую пружину, установленную на опоре 6. Внутри 
кольцевой пружины установлены прокладки из МР 1. Сборка закрывается фланцем и стягивается гайками 4. На опоре предусмот

рен элемент крепления амортизатора. Амортизатор монтируется на 
основание по плоскости Б, а амортизируемый объект устанавливается на амортизатор по плоскости А.  
6 
 
Рис. 2. Конструкция амортизатора ударов 
 
Амортизатор работает следующим образом: при действии 
ударной нагрузки на объект, установленный на амортизаторе (на 
плоскости А, см. рис. 2), происходит рассеяние механической энергии удара при упругой деформации кольцевой пружины. Дополнительное рассеяние механической энергии удара происходит при 
осевой (перемещение опорного фланца – см. рис. 2) и радиальной 
(при сжатии кольцевой пружины) деформации упругой прокладки 
из МР 1 за счет ее демпфирования. Причем рассеяние механической энергии удара происходит одновременно на всех указанных 
уровнях. 
 
 
Проектирование амортизатора 
 
Проектирование кольцевой пружины. Проектировочный расчет кольцевой пружины включает в себя: