ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ СТЕНД С СИСТЕМОЙ ПОДДЕРЖАНИЯ ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к области экспериментальной техники и может быть использована для опытного определения динамических характеристик пусковых устройств подводных аппаратов.
Известен гидродинамический стенд по патенту РФ №2398199, МПК G01M 10/00, 2010, содержащий камеру, заполненную водой, с направляющими дорожками для подводного аппарата, устройство для его торможения, воздушную демпфирующую емкость, систему установки гидростатического давления и узел крепления пускового устройства подводного аппарата, при этом в камере размещены подвижная перегородка для разграничения демпфирующей емкости и воды, выполненная в виде поршня с ограничивающим его ход упором и замыкателем для фиксации конечного положения поршня; переборка с откидывающейся крышкой, формирующая расходную полость, в которой установлен быстроразъемный узел крепления пускового устройства подводного аппарата, частично расположенного вне камеры, причем расходная полость и камера оснащены системой уравнивания давления с демпфирующей емкостью. Крышка переборки снабжена приводом открывания-закрывания, а стенд снабжен системой обеспечения давления в камере и расходной полости, включающей насос и клапаны наполнения и слива воды.
Такое техническое решение имеет следующий недостаток. При работе пускового устройства подводного аппарата, ввиду того, что пуск аппарата осуществляется в закрытый объем камеры гидродинамического стенда, в последней повышается давление, что отрицательно сказывается на работе силовой установки пускового устройства и приводит к ухудшению наблюдаемых характеристик процесса пуска по отношению к аналогичным характеристикам, наблюдаемым в условиях постоянного внешнего давления. Это обстоятельство частично нивелируется за счет существенного увеличения объема воздушной демпфирующей емкости стенда, что приводит к большим габаритным характеристикам и большой стоимости последнего.
Для решения упомянутой проблемы создаются гидродинамические стенды, оснащенные системой поддержания давления в воздушной демпфирующей полости. Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели и принятым в качестве прототипа, является гидродинамический стенд по заявке №2010123315 от 07.06.2010 на выдачу патента РФ на изобретение (решение о выдаче патента от 27.05.2011, заявка опубликована 20.12.2011, Бюл. №35), содержащий камеру с торцевыми переборками, заполненную жидкостью, и направляющими элементами для подводного аппарата, устройство для его торможения, воздушную демпфирующую полость, систему установки гидростатического давления, быстроразъемный узел крепления пускового устройства подводного аппарата, при этом торцевая переборка камеры, с размещенным в ней узлом для крепления пускового устройства, выполнена съемной, тормозное устройство штангами жестко позиционировано с пусковым устройством, по меньшей мере на двух штангах закреплены конструкции с направляющими элементами для подводного аппарата, а по меньшей мере на одной из штанг установлены датчики положения (движения) последнего относительно переднего среза пускового устройства в режиме пуска. Конструкции с направляющими элементами для подводного аппарата выполнены в виде рамочных кронштейнов, кабельные связи датчиков положения (движения) подводного аппарата с измерительно-регистрирующей и управляющей аппаратурой размещены внутри по меньшей мере одной штанги, прочная камера заполнена ингибитором, демпфирующая полость прочной камеры заполнена инертным газом и оснащена клапаном сброса газа или жидкости для их отвода по мере продвижения подводного аппарата при пуске.
Недостатком описанного выше технического решения является колебательный с большой амплитудой характер изменения давления в полости стенда при работе пускового устройства подводного аппарата, обусловленный наличием в системе поддержания давления только одного разгруженного пружинного клапана, имеющего большую инертность из-за большого проходного сечения, необходимого для обеспечения его эффективной работы.
Технической задачей настоящей полезной модели является разработка конструкции гидродинамического стенда с системой поддержания давления, обеспечивающей минимально возможное отклонение давления в воздушной демпфирующей полости стенда от установочного при работе пускового устройства подводного аппарата.
Техническим результатом полезной модели является обеспечение эффективного поддержания постоянного давления в воздушной демпфирующей полости стенда.
Указанный результат достигается за счет того, что гидродинамический стенд с системой поддержания давления содержит заполненный жидкостью прочный корпус с днищами, на одном из которых размещен быстроразъемный узел крепления пускового устройства подводного аппарата, направляющие элементы для подводного аппарата и устройство для его торможения, заполненную газом демпфирующую полость, систему уставки давления в демпфирующей полости, измерительно-регистрирующую и управляющую работой стенда аппаратуру и систему поддержания в демпфирующей полости постоянства установочного давления, при этом система поддержания давления содержит группу программно-управляемых в зависимости от расчетного закона повышения давления в демпфирующей полости электромагнитных клапанов разного проходного сечения, соединенных кабелями с управляющей аппаратурой.
Сущность настоящей полезной модели отражена на следующих рисунках:
- на Фиг.1 показана схема продольного разреза гидродинамического стенда с системой поддержания давления;
- на Фиг.2 приведен поперечный разрез камеры, соединенной с демпфирующей полостью стенда, с видом на установленные в ней электромагнитные клапаны системы поддержания давления.
Гидродинамический стенд с системой поддержания давления содержит (фиг.1) прочный корпус 1, с днищами 2, заполненный жидкостью 3 так, чтобы сформировать в верхней части корпуса 1 воздушную демпфирующую полость 4. На одном из днищ 2 размещен быстроразъемный узел крепления 5 пускового устройства 6 подводного аппарата 7, а на противоположном днище - устройство для его торможения 8. В корпусе 1 установлены направляющие элементы 9 для подводного аппарата 7. Корпус 1 имеет в верхней части конструктивно выделенный объем 10, соединенный с демпфирующей полостью стенда 4, в котором установлены программно-управляемые электромагнитные клапаны 11 разного проходного сечения, соединенные кабелями 12 с управляющей аппаратурой 13. Объем 10 имеет разгрузочное отверстие 14 для сброса из него газа в атмосферу. На фиг.1 и 2 не показаны система уставки давления в демпфирующей полости и измерительно-регистрирующая аппаратура стенда.
Гидродинамический стенд с системой поддержания давления работает следующим образом.
Перед организацией на гидродинамическом стенде с системой поддержания давления опытных испытаний пускового устройства 6 подводного аппарата 7, исходя из проектных характеристик стенда и пускового устройства 6 производится комплексное компьютерное моделирование процесса пуска подводного аппарата 7 с целью получения расчетных законов повышения давления в воздушной демпфирующей полости 4 в зависимости от установочного (начального) давления в ней. С использованием полученных данных для каждого начального давления в демпфирующей полости 4 стенда подбирается оптимальный режим работы программно-управляемых электромагнитных клапанов 11, обеспечивающий минимально возможное отклонение давления от установочного в процессе работы пускового устройства 6. При этом должны быть учтены задержки в работе управляющей аппаратуры 13, связанные с прохождением управляющих сигналов по кабелям 12.
Перед началом испытаний с помощью быстроразъемного узла крепления 5 производится монтаж испытываемого пускового устройства 6 на стенд. Проверяется соосность пускового устройства 6, направляющих элементов 9 и устройства 8 для торможения подводного аппарата 7. Затем, с помощью не показанного на схеме заливного устройства корпус 1 заполняется жидкостью так, чтобы сформировать в верхней части последнего воздушную демпфирующую полость 4. Стенд готов к работе.
С помощью не обозначенной на схеме системы уставки давления, в демпфирующей полости 4 (соответственно, и в жидкости 3) создается начальное давление, имитирующее в процессе испытаний внешнее гидростатическое давление на определенной глубине. В управляющую аппаратуру 13 вводится программа работы электромагнитных клапанов 11 для заданной величины начального давления в демпфирующей полости 4 (имитируемой глубины пуска подводного аппарата 7).
По команде от аппаратуры 13 срабатывает пусковое устройство 6, подводный аппарат 7 выходит в корпус 1, что сопровождается увеличением давления в демпфирующей полости 4. Одновременно по программе, заданной аппаратуре 13, происходит регулируемое открытие (либо закрытие) электромагнитных клапанов 11, что предопределяет регулируемый сброс газа из демпфирующей полости 4 и, соответственно, поддержание в ней постоянства установочного давления. Наличие в системе поддержания давления нескольких клапанов с разным проходным сечением позволяет более точно регулировать объем сбрасываемого из демпфирующей полости 4 газа. С целью обеспечения безопасности персонала, сбрасываемый клапанами 11 газ выходит сначала в конструктивно выделенный объем 10, а затем - в атмосферу через разгрузочное отверстие 14.
Перемещение подводного аппарата 7 по направляющим элементам 9 фиксируется не показанной на схеме измерительно-регистрирующей аппаратурой стенда.
После полного выхода подводного аппарата 7 из пускового устройства 6 его носовая оконечность входит в устройство для его торможения 8. За счет обтюрации подводного аппарата 7 в кольцевых переборках, давление в замыкаемой аппаратом 7 емкости тормозного устройства 8 возрастает, чем формируется тормозное воздействие, в результате чего аппарат останавливается (подробнее см. патент РФ на полезную модель №87510, МПК F41F 3/10, 2009).
После возврата подводного аппарата 7 в пусковое устройство 6 и восполнения энергетического запаса последнего в демпфирующей полости 4 заново формируется давление, соответствующее имитируемой глубине пуска. Стенд готов к следующему срабатыванию.
Таким образом, предлагаемый гидродинамический стенд с системой поддержания давления позволяет решить поставленную техническую задачу разработки конструкции гидродинамического стенда с системой поддержания давления, обеспечивающей минимально возможное отклонение давления в воздушной демпфирующей полости стенда от установочного при работе пускового устройства подводного аппарата.