МОДЕЛЬ РАКЕТЫ ДЛЯ ОТРАБОТКИ ПОДВОДНОГО СТАРТА

Полезная модель относится к области физического моделирования и, в частности, к области экспериментальной стендовой отработки гидрогазодинамики подводного старта ракет и может быть использована для отработки подводного старта ракет, запускаемых из шахт подводных лодок.
Одной из проблем, решаемых при отработке подводного старта ракет, запускаемых из шахт подводных лодок, является проблема исключения трудоемких операций по поиску моделей ракет на дне гидробассейна после их пуска и последующего подъема на поверхность гидробассейна. Кроме того, необходимо исключить риск потери информации с бортовой системы измерений моделей, обусловленный значительным по времени пребыванием моделей под гидростатическим давлением воды на дне гидробассейна.
Указанная проблема решается сегодня путем закрепления на моделях ракет ограничительных тросов, с помощью которых можно поднять модели ракет со дна гидробассейна. Несмотря на кажущуюся простоту указанного решения, закрепленные на моделях тросы искажают истинную картину обтекания модели набегающим водным потоком.
Известны конструкции моделей ракет [1-3], содержащих бортовую систему измерения исследуемых параметров и бортовой источник электропитания, однако, в их составе нет средств фиксации места падения модели, поиска и экстренного подъема модели со дна бассейна.
Известна также аффинная модель жидкостной ракеты [4], относящаяся к области физического моделирования, в частности к моделям конструкций ракетно-космической техники, удовлетворяющих требованиям геометрического и конструктивного аффинного подобия их элементов. В указанной модели конический обтекатель, цилиндрические баки с жидкостью, переходной и хвостовой отсеки, сопла двигательных установок и стабилизаторы соединены в одно целое при помощи пленочной вакуумной упаковки. При этом цилиндрические баки выполнены герметичными с геометрическим подобием по критерию постоянного отношения диаметра бака к толщине его стенок и с конструктивным подобием по критерию эквивалентного материала. В качестве газа для наддува баков использован сжатый углекислый газ. При испытаниях описанная модель может подвергаться полному или частичному разрушению при оценке прочности, устойчивости к внешним воздействиям и надежности. На базе данной модели может проводиться сравнительная оценка различных конструктивно-технологических решений на этапе разработки, однако, в конструкции модели ракеты отсутствуют устройства, позволяющие производить отработку ракет, стартующих из-под воды.
Несмотря на указанные недостатки, техническое решение, защищенное патентом RU 2331115, может быть принято в качестве прототипа, как наиболее близкий аналог.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание конструкции модели ракеты, позволяющей зафиксировать место ее падения в воду и обеспечить экстренный подъем модели со дна бассейна.
Этот технический результат согласно предлагаемой заявке на полезную модель достигается тем, что модель ракеты для отработки подводного старта содержит корпус, внутри которого размещены бортовая система измерения исследуемых параметров и бортовой источник электропитания, а в носовой части корпуса в стакане смонтирована отстреливаемая пробка - поплавок, кинематически связанная с корпусом, например тросом, и задействуемая от пироузла, соединенного через командный прибор с бортовым источником электропитания, при этом место стыка корпуса с пробкой - поплавком загерметизировано. При прохождении подводного участка траектории трос и пробка - поплавок находятся внутри корпуса, а после выброса из корпуса пробка - поплавок, оставаясь на поверхности воды, четко фиксирует местонахождения модели ракеты.
Такое техническое решение не искажает истинную картину обтекания модели набегающим водным потоком, исключает трудоемкую операцию поиска моделей ракет после их падения в воду, позволяет оперативно поднять модель со дна гидробассейна и, тем самым, сохранить информацию, находящуюся в бортовой системе измерения исследуемых параметров.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где на Фиг.1 показана передняя часть модели ракеты в разрезе (выносной элемент I на Фиг.2); на Фиг.2 изображен момент старта модели ракеты; на Фиг.3 показана модель ракеты, лежащая на дне гидробассейна, и связанная с ней пробка - поплавок, находящаяся на водной поверхности гидробассейна.
Модель ракеты 1 (Фиг.1) содержит корпус 2, в носовой части которого в стакане 3 установлена пробка - поплавок 4, выполненная из легкого материала (например, пенопласта) и кинематически связанная с корпусом 2, например, тросом 5. Кинематическая связь может быть выполнена в виде тонкого шнура, тросика, струны, лески или комбинированного составного троса, состоящего из двух скрепленных между собой участков (частей), например, лески 6 и тонкого тросика 7. Второй конец тросика 7 узлом крепления 8 жестко пристыкован к стакану 3 корпуса 2. Леска 6 компактно размещается в кольцевой канавке 9, выполненной в теле пробки - поплавка 4, и прикреплена к ней другим концом, например путем пропускания через цилиндрический канал (отверстие с небольшим диаметром) 10 и последующей ее фиксации в районе наружной поверхности А пробки 4 узлом, клеем или другим известным способом. На входе в стакан 3 в месте стыка пробки и корпуса смонтирован узел герметизации 11, выполненный в виде резиновой прокладки или уплотнения из пластилина. Под пробкой 4 (в полости Б) установлен пироузел (например, пиропатрон) 12, к которому через гермоввод 13 подводится электропровод, связанный через командный прибор с бортовым источником питания (на чертежах не показаны).
Для регистрации исследуемых параметров на модели размещается бортовая система измерения указанных параметров (на чертежах не показана), а для запуска модели используются энергетическое средство запуска (пороховой аккумулятор давления) 14, которое устанавливается либо в модели пусковой шахты 15, либо - на модели ракеты (модельный ракетный двигатель).
Работа с моделью производится следующим образом.
В исходном положении модель ракеты 1 устанавливается в модель пусковой шахты 15 модельной пусковой установки 16, смонтированной на подвижной платформе 17 и перемещаемой по дну 18 гидробассейна 19. Над поверхностью воды гидробассейна 19 устанавливается тормозное устройство 20, выполненное в виде брезентового полога и позволяющее гасить кинетическую энергию движущейся модели ракеты. Во время проведения эксперимента модельную пусковую установку 16, перемещают со скоростью, имитирующей ход подводной лодки, и производят пуск модели ракеты 1 с помощью энергетического средства старта 14. При старте модели ракеты на подводном участке ее движения производится измерение и запись исследуемых параметров с помощью бортовых средств измерений. После контакта с тормозным устройством 20 модель ракеты падает в воду и опускается на дно гидробассейна.
В заданный момент с помощью бортового командного прибора задействуется пироузел 12 и под действием давления в полости «Б» производится отстрел пробки - поплавка, которая, оставаясь на поверхности после падения в воду модели ракеты, фиксирует ее местоположение. После чего с помощью троса 5 модель оперативно поднимают до поверхности воды, откуда любым из известных способов извлекают ее из воды, подключают к стендовой измерительной аппаратуре для считывания, обработки и анализа информации, зафиксированной при пуске модели бортовой системой измерения исследуемых параметров, характерных для подводного старта ракет.
Такое техническое решение не искажает истинную картину обтекания модели набегающим водным потоком, исключает трудоемкую операцию поиска моделей ракет после их падения в воду, позволяет оперативно поднять модель со дна гидробассейна и, тем самым, сохранить информацию, находящуюся в бортовой системе измерения исследуемых параметров.
Источники информации:
1. Патент RU 69995. Модельная пусковая установка для отработки подводного старта. МПК F41F 3/07, G01M 10/10. Приоритет от 4.09.07 г.
2. Заявка 2009115145. Модельная пусковая установка для отработки подводного старта. МПК Приоритет от 21.04.2009 г.
3. Заявка 2009125147. Стенд для отработки подводного старта ракет. МПК F41F 3/07 (2009.01). Приоритет от 30.06.2009 г.
4. Патент RU 2331115. Аффинная модель жидкостной ракеты. МПК G09B 23/00. Приоритет от 14.03.2006 г.
5. Патент RU 20829336. Способ имитации условий старта ракеты из подводной лодки и система для его осуществления. МПК F41F 3/07. Приоритет от 27.05.1994 г.
6. Патент US 3128671. Моделирующая установка для исследования запуска ракет из-под воды. (С1. 89-1.7). Опубликован 14.04.1964 г.
7. Патент RU 95100800. Способ моделирования физических процессов. МПК G09B 23/00. Приоритет от 19.01.1995 г.