СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ КРУПНОГАБАРИТНЫХ РАКЕТНЫХ КОРПУСОВ ТИПА "КОКОН" НА ВНУТРЕННЕЕ ДАВЛЕНИЕ
BENCH FOR TESTING LARGE-SIZE ROCKET CASINGS OF "COCOON" TYPE FOR INTERNAL PRESSURE

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к стендовому оборудованию, предназначенному для гидроиспытаний корпусов ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ) на внутреннее давление.
При работе РДТТ задний фланец нагружается осевой силой от внутреннего давления, уменьшенной на величину тяги двигателя (разгрузка). В связи с этим профиль заднего днища крупногабаритного ракетного корпуса типа «кокон» из композиционного материала рассчитывается как равновесный с учетом величины разгрузки (Образцов И.Ф., Васильев В.В., Бунаков В.А. Оптимальное проектирование оболочек вращения из композиционных материалов. - М.: Машиностроение, 1977, стр.49-53).
При гидроиспытаниях на рабочее давление для имитации тяги применяется устройство для разгрузки заднего фланца, состоящее из цилиндра, связанного с задним фланцем через конический переходник, имитирующий вдвинутую часть сопла, и поршня, который через упор связан с силовой рамой либо с силовым полом стенда.
Диаметр разгрузочного поршня d определяется из условия
,
где ρ - давление в двигателе;
Т - тяга РДТТ.
Известен стенд для гидроиспытаний корпуса (патент РФ №2195642), содержащий силовую раму с элементами для крепления корпуса и устройство для разгрузки соплового фланца на величину тяги.
ф
Однако в ряде случаев, особенно в процессе отработки крупногабаритных ракетных корпусов типа «кокон», требуется проведение гидроиспытаний на давление формования заряда Р с имитацией условий нагружения. Поскольку в процессе формования заряда задний фланец корпуса имеет возможность осевого перемещения относительно оснастки, формующей канал заряда в его задней части, то площадь разгрузки заднего фланца (определяется диаметром формующей заряд оснастки) в этом случае существенно больше, чем при работе двигателя. Поэтому заднее днище корпуса в этих условиях не является равновесным и в связи с малой изгибной жесткостью композиционного материала изменяет свою форму. Замеры перемещений заднего днища необходимы при оценке прочности твердотопливного заряда.
ф
Гидроиспытания корпуса на давление формования твердотопливного заряда предлагается проводить с разгрузочным устройством, диаметр поршня которого D равен или меньше диаметра формующей заряд оснастки в зоне заднего фланца.
Технической задачей настоящего изобретения является создание стенда с разгрузочным устройством заднего днища, обеспечивающим имитацию нагружения корпуса при формовании заряда.
Технический результат достигается тем, что в стенде для испытаний крупногабаритных ракетных корпусов типа «кокон» на внутреннее давление, содержащем разгрузочное устройство заднего фланца, которое состоит из цилиндра, жестко связанного с задним фланцем корпуса, и поршня, имеющего упор, связанный с силовым полом стенда, цилиндр разгрузочного устройства расположен снаружи корпуса, а диаметр поршня разгрузочного устройства равен или меньше диаметра проходного сечения заднего фланца.
Сущность изобретения поясняется схемами гидроиспытаний корпуса, представленными на фиг.1, 2.
На фиг.1 показан корпус 1 в испытательном стенде при нагружении рабочим давлением. Разгрузочное устройство состоит из поршня 2 диаметром d с упором 3, который связан с силовым полом стенда 4, и цилиндра 5, связанного с задним фланцем и расположенным внутри корпуса (аналог).
На фиг.2 показано заднее днище корпуса в предлагаемом испытательном стенде при испытании его на давление формования заряда.
ф
Разгрузочное устройство стенда содержит поршень 6 диаметра D, опирающийся на опорную плиту 7, установленную на силовом полу стенда 4, и цилиндр 8, установленный на заднем фланце снаружи корпуса.
ф
Эффект имитации нагрузок, действующих при формовании заряда, в процессе гидроиспытания корпуса (фиг.2) достигается за счет равенства давлений и площадей разгрузки заднего фланца при формовании заряда и при гидроиспытаниях: диаметр поперечного сечения формующей канал оснастки равен диаметру разгрузочного поршня D.
ф
При испытании корпуса на случай формования заряда (фиг.2) сила разгрузки заднего фланца приложена к поршню 6 диаметром D, который опирается на плиту стенда 7. Цилиндр 8 разгрузочного устройства, закрепленный на заднем фланце, имеет возможность перемещаться относительно поршня.
пр
Поскольку величина диаметра оснастки для формования канала заряда в задней части близка к диаметру проходного сечения заднего фланца D, a стыковочный с фланцем участок цилиндра 8 должен иметь усиление (утолщение), то внутренний диаметр этого участка меньше диаметра оснастки для формования канала. Поэтому в случае расположения цилиндра разгрузочного устройства внутри корпуса потребуется упорное устройство для поршня, расположенное внутри корпуса. Учитывая, что сила, действующая на поршень при формовании заряда, больше, чем при рабочем давлении, потребуется усиление опоры поршня, а также усиление самого поршня, что приведет к увеличению массы разгрузочного устройства. Кроме того, в этом случае затрудняется сборка корпуса с разгрузочным устройством.
Таким образом, размещение цилиндра разгрузочного устройства снаружи корпуса является наиболее оптимальным.
На основании изложенного предлагаемое техническое решение позволяет проводить гидравлическое испытание корпуса типа «кокон» на давление формования твердотопливного заряда.