СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ГИДРОДОМКРАТОВ-ТОРМОЗОВ СТАРТОВЫХ КОМПЛЕКСОВ ПРИ НАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ НАГРУЖЕНИЯ

Полезная модель относится к испытательной технике, в частности, к стендам для испытаний силового гидропневмооборудования при натурных условиях нагружения, предназначенного для использования на стартовых ракетных комплексах, и может быть использована при испытаниях гидродомкратов-тормозов (ГДТ) различных типоразмеров, а также гидробуферов, пневмогидроамортизаторов, демпферов и гидродомкратов средней мощности с ходом плунжера до 600 мм.
В состав некоторых стартовых комплексов входят нижние кабельные мачты (НКМ) и устройства направляющие (УН). Во время старта эти элементы отводятся от ракеты-носителя, поворачиваясь относительно своих осей вращения под действием вращающего момента от собственного веса, что обеспечивает уменьшение воздействия высокотемпературных струй работающих двигателей на элементы конструкции и штатное оборудование, установленное на этих элементах. Приведение НКМ и УН в рабочее положение из исходного и защита от ударных нагрузок на конечных участках их перемещения при отводе от ракеты-носителя обеспечивается ГДТ, которые снижают пиковые значения воздействия усилия за счет поглощения и рассеивания энергии рабочей жидкостью. Угловые скорости поворота отводимых от ракеты элементов стартового комплекса к моменту прихода их в исходное положение снижаются до безопасных для этих элементов величин благодаря взаимодействию их с ГДТ, работающими в режиме торможения. Максимальные усилия, создаваемые ГДТ НКМ и УН, достигают значений порядка 10…12,5 тс при величине рабочего хода подвижной части ГДТ относительно опоры 268-575 мм и максимальной скорости ее перемещения 0,48-0,72 м/с. Принцип действия ГДТ НКМ и УН одинаковый, а конструкции их отличаются друг от друга лишь величиной хода цилиндров, длиной кожухов, цилиндров и плунжеров, длиной и профилем веретена. Рабочее положение ГДТ в стартовом комплексе - горизонтальное.
Технические условия на испытания ГДТ предусматривают проведение испытаний ГДТ на циклическое нагружение в режиме подъема/опускания и испытания на динамическую нагрузку в режиме торможения.
Известен стенд для испытаний гидродомкратов-тормозов стартовых комплексов при натурных условиях нагружения, содержащий нагружающее гидродомкраты-тормозы устройство в виде маятника, представляющего собой рычаг, установленный с возможностью вращения на горизонтальной оси, закрепленной на раме, размещенной на основании стенда, при этом на рычаге закреплена корзина со сменными грузами, которая соединена с узлом отклонения маятника (см. заявку на выдачу патента РФ на изобретение №2009128928 с приоритетом от 27.07.2009 г., МПК F15В 19/00, решение о выдаче патента от 15.11.2010 г.).
Основным элементом известного стенда, обеспечивающим нагружение испытываемого ГДТ, является маятник, выполненный в виде рычага, установленного в подшипниковых узлах на горизонтальной оси, закрепленной на раме, размещенной на основании стенда. На нижней части рычага размещена корзина со сменными грузами, которая соединена с узлом отклонения маятника, выполненного в виде лебедки с тросом, предназначенного для изменения угла наклона маятника и удержания его в этом положении.
При условии равенства основных геометрических размеров элементов стенда, обеспечивающих нагружение ГДТ заданным усилием, а также статического момента и момента инерции маятника параметрам натурной конструкции, стендовое нагружение ГДТ будет соответствовать натурному. Известный стенд создан с определенными геометрическими размерами, в том числе с заданным размером рычага маятника. Поэтому в совокупности с подбором веса груза он может создавать усилия нагружения при испытании гидродомкратов-тормозов в режиме торможения, близкие к натурным, только в определенном диапазоне и для ограниченной номенклатуры ГДТ.
Поэтому при испытании новых ГДТ, разработанных для НКМ и УН с другими габаритно-массовыми характеристиками и усилиями нагружения, величины статического момента и момента инерции маятника, которые можно создать на известном стенде, будут существенно отличаться от натурных величин. Расчеты режимов испытаний новых ГДТ показали, что натурные условия нагружения на известном стенде за счет увеличения количества грузов в корзине получены быть не могут, т.к. при этом невозможно обеспечить одновременное увеличения момента инерции нагружающего устройства и уменьшение создаваемого им статического момента.
Эта задача может быть решена на известном стенде путем увеличения длины рычага маятникового нагружающего устройства и изменения высоты установки его подшипникового узла вращения до ~ 4 м. Эта задача технически реализуема, однако потребует существенной доработки крупногабаритного стенда в сторону увеличения размеров его несущих и нагружающих элементов и, как следствие, это потребует значительных материальных затрат.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в создании стенда для испытаний гидродомкратов-тормозов стартового комплекса широкой номенклатуры, обеспечивающего натурные условия нагружения при минимальных доработках известного стенда.
Эта задача решается тем, что в известном стенде для испытаний гидродомкратов-тормозов стартовых комплексов при натурных условиях нагружения, содержащем нагружающее гидродомкраты-тормозы устройство в виде маятника, представляющего собой рычаг, установленный с возможностью вращения на горизонтальной оси, закрепленной на раме, размещенной на основании стенда, при этом на рычаге закреплена корзина со сменными грузами, которая соединена с узлом отклонения маятника, согласно полезной модели к верхней части рычага прикреплен дополнительный рычаг, на периферийном конце которого размещена вторая корзина со сменными грузами, при этом продольные оси рычагов совпадают.
На чертеже изображен стенд для испытаний гидродомкратов-тормозов стартовых комплексов при натурных условиях нагружения.
Основным элементом стенда, обеспечивающим нагружение испытываемого ГДТ 1, является маятник 2, установленный с возможностью вращения в подшипниковых узлах 3, закрепленных на горизонтальных балках портала 4, смонтированного на основании стенда 5. ГДТ 1 установлен на стенде в горизонтальном положении, что соответствует его положению в натурной конструкции и соединен с гидравлической системой стенда (на чертеже условно не показана). Маятник 2 выполнен в виде рычага 7, оборудованного бойком 6, закрепленным с возможностью продольного перемещения в обеспечение требуемых кинематических условий нагружения ГДТ 1 различных типоразмеров. На нижней части рычага 7 закреплена корзина 8 для установки грузов 9 (весом 585 кг каждый). Число грузов 9 определяется требуемыми параметрами нагружения испытываемых ГДТ 1. На верхней части рычага 7 жестко закреплен дополнительный рычаг 10, на периферийном конце которого размещена вторая корзина 11 со сменными грузами 12, при этом продольные оси рычагов 7 и 10 совпадают. Число грузов 12 также определяется требуемыми параметрами нагружения испытываемого оборудования. Стенд снабжен лебедкой 13 с тросом 14, которая служит для отклонения маятника 2, изменения его угла наклона и удержания его при заданном угле наклона. Свободный конец троса 14 закреплен на замке 15 корзины 8. Срабатывание замка 15 осуществляется путем подачи электрического сигнала на штатный электромагнит с пульта управления (на чертеже условно не показан), после чего происходит расстыковка троса 14 с корзиной 8 и освобождение маятника 2. Фиксация цилиндра ГДТ 1 в требуемом положении осуществляется регулируемой по длине тягой 16. Тяги 17 обеспечивают подъем и фиксацию корзины 8 с грузами 9 относительно рычага 7.
Крепление дополнительного рычага 10 со второй корзиной 11 и грузами 12 на рычаге 7 позволяет существенно увеличить момент инерции маятника 2 с одновременным уменьшением его статического момента за счет приближения центра тяжести маятника 2 к его оси вращения. При этом значительно возрастают возможности обеспечения соответствия инерциальных и статических характеристик маятникового нагружающего устройства 2 соответствующим характеристикам натурной конструкции за счет подбора необходимого числа грузов в корзинах 11 и 8.
Для увеличения величины момента инерции с одновременным уменьшением статического момента масса дополнительных грузов 12 и расстояние от оси вращения маятника до центра тяжести дополнительного рычага 10 в сборе с корзиной 11 и грузами 12 должны быть соизмеримыми с соответствующими значениями для основного рычага 7 с корзиной 8 и грузами 9.
Стенд для испытаний гидродомкратов-тормозов стартовых комплексов при натурных условиях нагружения работает следующим образом.
Испытания ГДТ 1 на циклическое нагружение в режиме подъема/опускания.
В исходном положении в корзинах 8 и 11 закреплено расчетное количество грузов 9 и 12, обеспечивающее соответствие инерциальных и статических характеристик маятника 2 натурному объекту (УН, НКМ). Испытываемый ГДТ 1 установлен на стенде и подключен к гидравлической магистрали. Цилиндр ГДТ 1 зафиксирован в рабочем положении тягой 16, при этом боек 6 располагается на рычаге 7 напротив центра подушки ускорительной головки ГДТ 1.
Маятник 2 опирается бойком 6 на подушку ускорительной головки ГДТ 1, обеспечивая тем самым начальное поджатие ускорительной головки и цилиндра ГДТ 1, соответствующее начальному поджатию в натурной конструкции. Трос 14 отстыкован от замка 15.
Включают масляный насос (на чертеже условно не показан), и рабочая жидкость подается в гидроцилиндр ГДТ 1, выдвигая его. Усилие, создаваемое рабочей жидкостью, через ускорительную головку гидроцилиндра ГДТ 1 и боек 6 воздействует на маятник 2, отклоняя его по часовой стрелке. При этом силовое воздействие со стороны маятника 2 на цилиндр ГДТ 1 соответствует натурному. По достижении угла поворота маятника 2 углу поворота натурного объекта (УН, НКМ) насос выключается. Гидросистема стенда переключается на слив рабочей жидкости из цилиндра ГДТ 1, и маятник 2 возвращается в исходное положение.
Испытания ГДТ 1 в режиме торможения.
В исходном положении трос 14 лебедки 13 пристыкован к корзине 8. В остальном исходное положение узлов и элементов стенда соответствует исходному положению при испытаниях на циклическое нагружение в режиме подъема/опускания.
С помощью гидравлической системы стенда внутрь гидроцилиндра ГДТ 1 подают рабочую жидкость, под давлением которой он выдвигается и через ускорительную головку и боек 6 воздействует на маятник 2, отклоняя его. При этом провисающий трос 14 при движении маятника 2 с корзиной 8 по часовой стрелке наматывается на лебедку 13. При достижении цилиндром ГДТ 1 крайнего выдвинутого положения маятник 2 фиксируется в этом положении за счет натяжения троса 14. Гидросистема стенда переключается на слив рабочей жидкости из цилиндра гидродомкрата-тормоза 1 в расходный бак. Давление внутри цилиндра ГДТ 1 падает до атмосферного, и под действием возвратной пружины цилиндр перемещается внутрь кожуха ГДТ 1 в предударное положение, вытесняя рабочую жидкость из внутренней полости цилиндра в расходный бак. При этом между бойком 6 маятника 2 и подушкой ускорительной головки ГДТ 1 образуется зазор. После этого подают команду на замок 15, который освобождает трос 14, и маятник 2 под действием статического момента поворачивается с ускорением в подшипниковых узлах 3. Боек 6 рычага 7 ударяет по подушке ускорительной головки ГДТ 1 и происходит силовое его нагружение.
При необходимости угол поворота маятника 2 перед проведением испытания ГДТ 1 в режиме торможения может быть изменен с помощью лебедки 13 и троса 14. Указанное действие позволяет добиться равенства изменения потенциальных энергий маятника 2 и защищаемого объекта (УН, НКМ) при их повороте на стенде и в натурной конструкции соответственно.
В ходе испытания фиксируются перемещение подушки ускорительной головки ГДТ 1 относительно оси вращения цилиндра ГДТ 1, а также давление рабочей жидкости в рабочем цилиндре ГДТ 1.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет проводить достоверную оценку работоспособности гидродомкратов-тормозов, входящих в состав модернизированных существующих и перспективных стартовых комплексов.