СТЕНД ДЛЯ ТРАНСПОРТНЫХ ИСПЫТАНИЙ РЕАКТИВНЫХ СНАРЯДОВ

Техническое решение относится к области изучения, организации и проведения испытаний и отработки сложных дорогостоящих объектов, в основном военного назначения, и предназначено для объективного контроля параметров технического состояния реактивного снаряда, например управляемой авиационной ракеты, на различных этапах его жизненного цикла. В частности в процессе транспортирования его в контейнере, при действии широкого спектра вибродинамических и ударных нагрузок.
Стенд может быть использован для воспроизведения совокупности различных нагрузок, контроля, изучения и оперативного анализа параметров конструкции реактивного снаряда при их действии, для оценки технического состояния и качества работы его подсистем, в том числе для принятия решения о целесообразности дальнейшего применения таких снарядов.
Преимущественно, оно касается изучения особенностей технического состояния твердотопливных ракет класса «земля-воздух», как правило, предназначенных для обеспечения противовоздушной обороны промышленных и военно-технических объектов страны. В частности при их транспортировке железнодорожным транспортом или автомобильным, по проселочным дорогам, характеризующейся большим числом различного рода механических воздействий и возмущений.
Решение также может быть использовано для аналогичных задач и в других областях человеческой деятельности, например при контроле технического состояния гражданских грузов, перевозимых на автомобильном или морском транспорте, при оценке надежности и эффективности их закрепления, при
проведении работ по испытаниям при сертификации продукции, в том числе военного назначения.
Известны и широко применяются аналоги настоящего решения -различные способы и соответствующие стенды для имитации (моделирования) условий, вибродинамических и ударных воздействий, характерных для этапа транспортирования технических объектов различного, в том числе военного назначения, таких как управляемые реактивные снаряды. Например, приведенные в книге «Надежность и эффективность в технике»: Справочные данные по условиям эксплуатации и характеристикам надежности / Под общей редакцией В.А.Кузнецова. -М. Машиностроение, 1990. - Т.10. В них используются специальные трассы, включающие крутые повороты, переезды рельсовых путей, участки резкого торможения и т.п., самодвижущиеся транспортные тележки с уложенными на них реактивными снарядами и мобильные средства контроля состояния объекта испытаний.
Основными недостатками отмеченных средств имитации процессов транспортирования различных технических устройств, в частности реактивных снарядов, являются их ограниченные функциональные возможности. Так, не в полной мере обеспечиваются условия испытаний зенитных ракет, перевозка которых производится как правило в вертикальном положении. Ввиду больших дальностей транспортирования снарядов на практике и соответственно необходимого объема испытаний, последние занимают значительные сроки времени и требуют довольно больших материальных затрат.
Известен также стенд для транспортных испытаний реактивных снарядов разработки МЗ «Вымпел» (г. Москва) - прототип, описанный в книге В.В.Ищенко «Испытания установок вооружения летательных аппаратов», Москва, МАИ, 1999.
Такой стенд содержит базовую платформу (основание) со смонтированным на ней монтажным устройством, на котором размещен силовозбудитель, электрически связанный с задатчиком программы испытаний, и кинематически соединенный с испытуемым реактивным снарядом. Кроме того, стенд-прототип оборудован механизмом удержания снаряда в транспортном (вертикальном) положении, выполненном в виде обруча (хомута) с не менее чем тремя пружинными амортизаторами, установленными, в частности, под углами 120 градусов друг к другу в плане и зафиксированными в корпусе монтажного устройства.
К основным недостаткам рассмотренного стенда-прототипа относятся:
- низкая достоверность моделируемых условий транспортирования изделий, и конструкцией механизма удержания реактивного снаряда в рабочем (вертикальном) положении, поскольку в примененном механизме используются пружины, а они обладают неравномерной жесткостью и, следовательно, имеют место значительные сложности в настройке их симметрии, неизбежно возникают при работе силовозбудителя боковые раскачки и нерегулярные флуктуации положения снаряда. Это и снижает адекватность результатов и требует для повышения достоверности существенного увеличения объема испытаний.
- недостаточные функциональные возможности стенда, например, в части оперативности, качества обработки и визуализации результатов испытаний, автоматизации оценки качества снаряда в части удовлетворения технических требований.
- сложность конструкции стенда, особенно в части механизма удержания снаряда и его настройки и подготовки к работе, что приводит к увеличению времени его подготовки к испытаниям и их объема.
Задачей, решаемой настоящим техническим решением, его целью, является совершенствование конструкции стенда, расширение его функциональных
возможностей и повышение достоверности проведения транспортных испытаний реактивных снарядов.
Основные методические недостатки прототипа в части повышения достоверности испытаний, можно устранить, если механизм удержания снаряда выполнить по типу лемнискаты Бернулли. Предлагаемый механизм конструктивно представляет собой силовую рычажную систему, позволяющую (см. фиг.1) точке А подвески корпуса реактивного снаряда перемещаться при транспортных вибрациях строго линейно (вертикально), аналогично тому, как это происходит реально при размещении снаряда в пусковом контейнере.
1
2
1
2
1
2
1
2
3
Такое движение достигается соотношением длин Z и Z рычагов реализующего лемнискату шарнирно-пространственного двойного четырех звенника, пространственным расположением V и V точек O и О мест шарнирного крепления рычагов к основанию (опоре). При этом, ход h точки А направляющего устройства вдоль оси Y (то есть в продольном направлении) при малых углах a и a (как правило, до 20 градусов) поворота коромысла Z математически может быть представлен зависимостями
1
1
2
2
h=2Z sin a и h=2 Z sin a (1)
1
1
2
2
то есть, справедливо Z sin a=Z sin a. (2)
1
2
1
2
3
1
2
При этом, стрелки дуг l и l, описываемых точками B и В шарниров коромысла Z, через длины Z и Z рычагов определяются по формулам
1
1
1
2
2
2
l=Z(1-cos a) и l=Z(1-cos a). (3)
1
2
1
2
Так как необходимый ход h направляющего устройства известен, то углы a и a коромысла, естественно тоже определяемы, и можно вычислить стрелки дуг l и l,
1
2
2
2
2
тогда нахождение положения точек A, B и В сводится к определению кривой, описываемой точкой В, заменив эту кривую дугой круга, равной длине рычага Z, описанной из центра O.
1
2
1
2
Реализация конструкции согласно указанным зависимостям позволит с очень высокой (до 0.1%) точностью удовлетворить решению поставленной задачи, а именно, точка А будет перемещаться практически прямолинейно. Практика показывает, что это достигается при условиях, если a и a не превышают 19.5 град, а длины рычагов Z и Z соотносятся с ходом h как 2:7.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что известный стенд для транспортных испытаний реактивных снарядов, содержащий базовую платформу со смонтированным на ней монтажным основанием, на котором размещен силовозбудитель, электрически связанный с задатчиком программы испытаний, механически соединенный с испытуемым реактивным снарядом и оборудованный механизмом удержания в транспортном положении снаряда, содержащим поддерживающий его хомут в виде обруча, отличающийся тем, что дополнительно на монтажном основании стенда жестко закреплена вертикальная опора с установленным на ней своим основанием рычажным направляющим устройством, выполненным в виде шарнирно-пространственного четырехзвенника, коромысло которого, через связанные с его основанием рычаги, шарнирно присоединено к хомуту, поддерживающему снаряд в транспортном положении.
Кроме того, для сокращения времени подготовки стенда к испытаниям, их объема и автоматизации обработки результатов, в его состав дополнительно введены устройство обработки и анализа информации, и связанные с ним блок ввода допустимых отклонений параметров реактивного снаряда от заданной программы и модуль отображения информации, при этом на корпус реактивного снаряда
установлены N датчиков линейных ускорений, подключенные совместно с задатчиком программы испытаний к устройству обработки и анализа информации.
С целью повышения достоверности результатов транспортных испытаний реактивных снарядов, устройство обработки и анализа информации содержит N блоков разности, связанных по входам с датчиками линейных ускорений и задатчиком программы испытаний, а по выходам подключенные к N блокам сравнения, связанным с блоком ввода допустимых отклонений параметров реактивного снаряда от заданной программы.
На фиг.1 для пояснения принципа работы предлагаемого стенда для транспортных испытаний реактивных снарядов, в частности его механизма удержания, приведена кинематическая схема направляющего устройства, поясняющая соотношения (1)-(3) и иллюстрирующая прямолинейность перемещения точки А подвески ракеты.
На фиг.2 представлена обобщенная функциональная блок-схема испытательного стенда.
Фиг.3 иллюстрирует структурную схему устройства обработки и анализа информации испытательного стенда.
Стенд для транспортных испытаний реактивных снарядов содержит базовую, например железобетонную, платформу 1 со смонтированным на ней монтажным основанием 2, на котором размещен силовозбудитель 3, электрически связанный с задатчиком 4 программы испытаний, а также соединенный с испытуемым реактивным снарядом 5 механизм 6 его удержания в транспортном положении, содержащий хомут 7 в виде обруча, отличающийся тем, что дополнительно на монтажном основании 2 стенда жестко закреплена вертикальная опора 8 с установленным на ней своим основанием 9 рычажным
направляющим устройством 10, выполненным в виде шарнирно-пространственного четырехзвенника, коромысло 11 которого, через связанные с его основанием 9 рычаги 12, шарнирно присоединено к хомуту 7, поддерживающему снаряд 5 в транспортном положении.
Кроме того, в состав стенда дополнительно введены устройство 13 обработки и анализа информации, и связанные с ним блок 14 ввода допустимых отклонений параметров реактивного снаряда 5 от заданной программы и модуль 15 отображения информации, при этом на корпус реактивного снаряда 5 установлены N датчиков 16 линейных ускорений, подключенные совместно с задатчиком 4 программы испытаний к устройству 13 обработки и анализа информации.
При этом, устройство 13 обработки и анализа информации содержит N блоков разности 17, связанных по входам с N датчиками 16 линейных ускорений и задатчиком 4 программы испытаний, а по выходам подключенные к N блокам сравнения 18, связанным с блоком 14 ввода допустимых отклонений параметров реактивного снаряда от заданной программы.
Стенд для транспортных испытаний реактивных снарядов функционирует следующим образом:
Перед началом испытаний реактивный снаряд 5, например с помощью тельфера или лебедки, устанавливают и его нижнюю (хвостовую) часть механически соединяют с силовозбудителем 3, размещенном на монтажном основании 2 стенда, расположенном на базовой платформе 1. На верхнюю часть снаряда 5 надевают и жестко закрепляют поддерживающий его хомут 7 в виде обруча с крепежным отверстием, через которое его шарнирно соединяют с коромыслом 11 рычажного направляющего устройства 10 в виде пространственного четырехзвенника. Коромысло 11 своим основанием 9 жестко связано с вертикальной опорой 8, установленной на монтажном основании 2 стенда.
Затем, например с помощью флоппи-диска, устанавливают на задатчике 4 программу транспортных испытаний снаряда. Включают энергетическую часть стенда и управляют согласно программы режимом работы силовозбудителя 3, реализуя, например широкополосную случайную вибрацию с заданными спектральными параметрами. При этом, снаряд 5 приобретает соответствующие вертикальные колебания, а возникающие вследствие недостаточных жесткостей его корпуса, люфтов в соединениях и других факторов поперечные движения компенсируются рычажным направляющим устройством 10 механизма 6 удержания снаряда 5 в транспортном положении, обеспечивая таким образом его строго продольные движения.
Кроме того, перед началом проведения испытаний через блок 14 вводят значения допустимых отклонений параметров реактивного снаряда 5 от заданной программы, а на корпус снаряда устанавливают в соответствии с техническим заданием на испытания N датчиков 16 линейных ускорений. Далее, в процессе работы стенда, по их сигналам в устройстве 13 обработки и анализа информации, путем сравнения с данными программы с задатчика 4 в N блоках 17 разности определяют соответствующие рассогласования и сравнивают их с сигналами допустимых отклонений параметров реактивного снаряда от заданной программы из блока 14. Полученные результаты электрически направляют на экран модуля 15 отображения информации. По отображенным на экране результатам, оператор принимает решение о продолжении испытаний, изменении их режимов, делает выводы о целесообразности внесения изменений, при необходимости, в конструкцию снаряда и так далее.
Как показали, расчеты, оценки и практическая эксплуатация, такой стенд позволит на 20-25% сократить сроки и объем необходимых для успешной отработки конструкции реактивных снарядов транспортных испытаний.