СПОСОБ ИМИТАЦИИ УСЛОВИЙ МИНОМЕТНОГО СТАРТА РАКЕТЫ ИЗ ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD TO IMITATE CONDITIONS OF MORTAR LAUNCH OF ROCKET FROM SUBMARINE AND SYSTEM FOR ITS REALISATION

Изобретение относится к пусковым установкам подводных лодок, а конкретно к пусковым установкам, имитирующим минометный старт ракеты с подводной лодки из подводного положения.
Ближайший аналог - пусковая установка, предназначенная для имитации подводного старта ракет, диаметр которых не слишком сильно отличается от диаметра модельной пусковой трубы (патент РФ №2082936, МПК: F41F 3/07). Применяемый в ней способ имитации натурных условий подводного старта для ракет, диаметр которых существенно превосходит диаметр модельной пусковой установки, требует неприемлемого удлинения модельной пусковой трубы, а также приводит к большим погрешностям в определении натурных газодинамических параметров.
Целью изобретения является полная имитация условий минометного старта ракеты большого диаметра из пусковой установки подводной лодки в наземных условиях с использованием натурного газогенератора (ГГ) из модельной установки значительно меньшего диаметра при соблюдении безопасности и минимальных затратах на проводимые испытания.
Цель достигается тем, что в наземной пусковой установке воспроизводятся условия натурного движения
, ,
за счет следующих средств. На макете ракеты имитируют давление воды на глубине старта, выталкивающую силу, вес ракеты и силу трения при движении в пусковой установке при помощи РДТТ, тяга которого направлена против движения макета, а величина определяется из соотношения:
где R - величина противотяги, H;
нат - индекс, указывающий на натурное изделие;
мак - индекс, указывающий на макетное изделие;
M - масса изделия, кг;
ϑ - угол установки изделия, рад;
2
S - площадь поперечного сечения пусковой установки, м;
t - время, с;
l - путь изделия, м;
V - скорость движения изделия, м/с;
2
- ускорение движения изделия, м/с;
p - давление среды в задонном объеме пусковой установки, Па;
тр
F - сила трения при движении изделия в пусковой установке, H;
3
Ω - объем части изделия, вышедшей за верхний срез пусковой установки, м;
х
С - коэффициент лобового сопротивления натурной ракеты на участке движения в пусковой установке, безразмерный;
гст
р - гидростатическое давление на уровне верхнего среза пусковой установки при натурных условиях, Па;
атм
p - атмосферное давление, Па;
3
ρ - плотность воды, кг/м;
2
g - ускорение силы тяжести, м/с.
вклпуск
После выхода двигателя на режим создают необходимое для выброса задонное давление. Для этой цели используется ГГ натурной ракеты, который размещается снаружи пусковой трубы. Продукты сгорания поступают из ГГ в газоход с двумя критическими вкладышами, суммарный расход через которые соответствует натурному расходу. Через один критический вкладыш диаметра d осуществляется перепуск части газов в задонный объем пусковой трубы в пропорции
вклатм
где  - массовый расход продуктов сгорания ГГ, кг/с; а через другой вкладыш диаметра d производится выброс остальной части газов в атмосферу. Диаметры вкладышей определяются по формулам:
где  - диаметр критики натурного ГГ, м.
Система имитации старта ракеты включает в себя также наземный стенд, в котором на силовых опорах закреплена пусковая труба с размещенным в ней макетом ракеты. Макет ракеты через проставку соединен с РДТТ, срез сопла которого сориентирован по ходу выброса макета. Проставка с РДТТ соединена с пусковой установкой крепежными элементами, тарированными на усилие разрыва согласно соотношению
разр
где F - усилие разрыва крепежных элементов, H.
мод
Суммарная масса М макета, РДТТ и проставки подбирается из условия имитации массы натурной ракеты и присоединенной массы воды согласно соотношению:
где µ - присоединенная масса воды при выходе ракеты из натурной пусковой установки, кг.
Формулы (2)-(5) для расчета величины противотяги, которую должен обеспечить РДТТ, диаметров вкладышей газохода для перепуска продуктов сгорания в задонный объем пусковой трубы и в атмосферу, усилия разрыва модельных крепежных элементов и имитирующей модельной массы определяются из условия воспроизведения на стенде параметров натурного движения ракеты согласно формуле (1). Указанные соответствия позволяют получить взаимное преобразование натурного движения, описываемого уравнением:
и макетного движения, описываемого уравнением:
На чертеже изображена система имитации условий старта ракеты большого диаметра в исходном положении. Макет ракеты 1 размещен в пусковой установке 2, закрепленной на наземных силовых опорах 3. Макет ракеты через установленную внутри пусковой установки проставку 4 соединен с РДТТ 5, срез сопла 6 которого сориентирован по ходу выброса макета. Проставка РДТТ соединена с пусковой установкой при помощи модельных крепежных элементов 7. Снаружи донной части пусковой установки размещен ГГ 8 и газоход 9. Часть газов ГГ перепускается из газохода в задонный объем пусковой установки через сопловой вкладыш 10, а остальная часть газов выбрасывается из газохода в атмосферу через сопловой вкладыш 11. Для обеспечения герметичности задонного пространства в нижней части макета установлен обтюратор 12.
Работа системы имитации осуществляется следующим образом.
В собранной установке включают РДТТ и после выхода его на режим потребной тяги включают газогенератор 8, в результате работы которого создается давление на днище макета, необходимое для выброса. РДТТ заканчивает свою работу после окончания работы газогенератора, поэтому при движении макета ракеты в пусковой установке полностью имитируются условия натурного старта.
Предлагаемый способ и система имитации условий старта ракеты большого диаметра из пусковой установки подводной лодки позволяют полностью смоделировать все нагрузки, действующие на ракету при старте из-под воды. Обеспечивается полная безопасность испытаний. Затраты на проведение испытаний значительно уменьшаются.