ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ПРОВЕРКИ РАСКРЫТИЯ РУЛЯ РАКЕТЫ
TEST STAND FOR CHECKING OPENING OF ROCKET RUDDER

Изобретение относится к области проведения испытаний и отработки узлов и элементов снарядов и ракет и предназначено для объективного контроля параметров технического состояния систем и элементов реактивного снаряда, например механизмов принудительного раскрытия аэродинамических рулей управляемой ракеты, в том числе в условиях действия многочисленных нагрузок.
Преимущественно заявленное изобретение касается испытаний и отработки механизмов принудительного раскрытия аэродинамических рулей при старте ракет классов «воздух-воздух» и «воздух-поверхность», а также «земля-воздух».
В уровне техники известны аналоги заявленного технического решения - различные способы и соответствующие стенды для имитации условий проведения испытаний и отработки механизмов принудительного приведения в рабочее положение управляющих поверхностей аэродинамических рулей при старте твердотопливных реактивных снарядов.
Такие стенды имеют монтажное основание - платформу, на которой механически закреплен испытуемый механизм принудительного раскрытия рабочего органа. Как правило, они также оснащены блоками ввода условий проверки работоспособности механизма и модулями согласования с датчиками, связанными с устройством обработки и анализа данных проверки.
Так, из патента РФ на полезную модель №49258, известен испытательный стенд, содержащий монтажное основание для закрепления на нем испытуемого блока со складными аэродинамическими рулями, снабженными механизмами их принудительного раскрытия. На руле жестко закреплен датчик линейных ускорений, электрически связанный с устройством обработки и анализа данных, к которому подключен блок ввода условий работы руля.
К основным недостаткам данного испытательного стенда следует отнести низкую точность измерения параметров движения рулей при их принудительном раскрывании, в частности статического момента; ограниченные функциональные возможности стенда, например, в части мобильности и оперативности настройки механизма принудительного раскрытия руля; высокую трудоемкость производимой регулировки механизма, вызванной неравномерностью изменения скоростей движения рулей при раскрытии и т.д.
Ближайшим аналогом заявленного изобретения является техническое решение, относящееся к устройству испытательного стенда проверки раскрытия аэродинамического руля ракеты, известное из патента РФ №238348, класс G01M, опубликован 20.02.2010. Данный стенд содержит монтажное основание, предназначенное для установки испытуемого руля с поворотной консолью и проверяемым механизмом раскрытия, жестко закрепленный на основании штатив с подвижным бегунком, в котором установлен, с возможностью горизонтального и вращательного перемещения, шток с последующей фиксацией конечного положения. На конце штока установлена рамка с подпружиненной опорной пластиной и подвижным сигнализатором раскрытия для контакта с поворотной консолью. Стенд также содержит электромеханическую систему фиксации раскрытия руля, замеряющую временной интервал начала и окончания раскрытия.
К недостаткам известного стенда следует отнести недостаточно высокую точность измерения временных параметров движения руля при его принудительном раскрывании, время инерционных колебаний подпружиненного подвижного контакта соизмеримо со временем движения руля, ударное усилие поворотной консоли может привести к разрушению подпружиненной опорной пластины и деформации поворотной консоли.
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является совершенствование конструкции испытательного стенда за счет внесения изменений в систему измерения времени раскрытия руля, при этом получаемый технический результат заключается в повышении точности измерения параметров раскрытия руля, в частности времени раскрытия, сокращении сроков проведения испытаний, повышении надежности работы стенда, за счет исключения ударной нагрузки, воздействующей на руль во время проведения испытаний.
Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что разработанный испытательный стенд содержит монтажное основание - платформу, на которой установлен испытуемый руль, состоящий из неподвижной части и поворотной консоли, механизм удержания и раскрытия поворотной консоли, систему измерения времени раскрытия руля, содержащую блок согласования параметров, жестко закрепленный на платформе штатив с подвижным бегунком, в котором, с возможностью горизонтального и вращательного перемещений с последующей фиксацией положения, установлен шток, при этом механизм удержания и раскрытия поворотной консоли содержит подвижную каретку, несущую два эксцентрика, между которыми размещен с возможностью поворота и фиксации углового положения рычаг, отличающийся тем, что шток снабжен держателем, система измерения времени раскрытия руля, дополнительно к блоку согласования параметров, содержит блоки питания, формирования временных интервалов, индикации и два оптических преобразователя, один из которых размещен на держателе штока, а другой - на рычаге подвижной каретки, при этом неподвижная часть руля и поворотная консоль связаны посредством торсиона
На фигуре 1 схематически представлен испытательный стенд проверки раскрытия руля ракеты.
Предлагаемый стенд содержит монтажное основание - платформу 1, на которой установлен испытуемый руль, состоящий из неподвижной части 2 и поворотной консоли 3, связанную с неподвижной частью посредством торсиона 4 и систему измерения времени раскрытия руля, включающую: блок питания 5, блок 6 согласования параметров, блок 7 формирования временных интервалов с выходом 8 для регистрации интервалов стандартными средствами измерения времени, устройство (блок) индикации 9. Указанная система содержит также два оптических преобразователя 10 и 11. На платформе жестко закреплен штатив 12, оборудованный подвижным бегунком 13, в который установлен шток 14, имеющий возможность горизонтального и вращательного перемещения с последующей фиксацией положения. На конце штока 14 установлен держатель 15, несущий первый оптический преобразователь 10. Регулировка положения оптического преобразователя осуществляется перемещениями подвижного бегунка 13 и штока 14.
На платформе 1 также закреплен механизм 16 удержания и раскрытия поворотной консоли 3, состоящий из подвижной каретки 17, которая имеет возможность горизонтального перемещения с последующей фиксацией своего положения. На подвижной каретке 17 установлены два эксцентрика 18 и 19, рычаг 20 с предохранительным кольцом 21 и тягой 22. На концевой части рычага 20 закреплен второй оптический преобразователь 11. Для установки рычага 20 под требуемым углом служит эксцентрик 18, при этом его (эксцентрика) положение фиксируют винтом (на фигуре не показан), а эксцентрик 19 используется для зажатия рычага 20 в нужном положении, причем поворот эксцентрика 19 осуществляют посредством ручки 23.
Положение поворотной консоли 3 относительно рычага 20 фиксируется фиксатором 24.
Оба оптических преобразователя предназначены для бесконтактного взаимодействия с концевой частью поворотной консоли 3, и каждый имеет электрическую связь по трехпроводной линии связи 25.
В качестве оптических преобразователей используются датчики рефлекторного типа TCRT5000L.
Блок питания 5 предназначен для питания системы измерения времени раскрытия руля напряжением 5 Вольт и реализован на основе микросхемы стабилизатора напряжения 142ЕН5А.
Согласование временных (получение крутых фронтов импульсов) и электрических (получение уровней напряжения, соответствующих лог.1 и лог.0) параметров сигналов, поступающих от оптических преобразователей 10 и 11, реализуется в блоке 6 при помощи двух буферных каскадов, выполненных на микросхеме 564ЛН2.
Сигналы с выхода блока 6 поступают на соответствующие входы схемы формирования временного интервала, которая расположена в блоке 7 и представляет собой схему RS-триггера, реализованного на микросхеме 564ЛА7.
Использование схемы RS-триггера позволяет осуществить защиту системы измерения времени раскрытия руля от инерционных колебаний поворотной консоли 3 по окончании ее движения.
Сигналы с разнофазных выходов схемы формирования временного интервала (RS-триггера) через буферные каскады поступают в блок индикации 9, который выполнен на двух единичных индикаторах, например, типа Ал307.
Для удобства переноски стенда в монтажном основании 1 закреплены элементы захвата 26.
Испытательный стенд для определения времени раскрытия руля ракеты функционирует следующим образом.
Перед началом работы на платформе 1 закрепляют неподвижную часть 2 ракеты с поворотной консолью 3. На систему измерения времени раскрытия руля подается питание с помощью блока питания 5. Затем с помощью перемещений подвижного бегунка 13 и штока 14 добиваются появления устойчивого отраженного сигнала, который формируется отражением инфракрасного сигнала от концевого участка поворотной консоли 3 в оптическом преобразователе 10. Отраженный сигнал принимается фотоприемником оптического преобразователя 10 и преобразуется в напряжение, которое поступает в блок 6, где производится согласование электрических и временных параметров сигналов, поступающих с оптических преобразователей 10 и 11, в режиме измерения времени раскрытия руля. Сформированный электрический сигнала от оптического преобразователя 10 из блока 6 поступает в блок 7 на вход схемы формирования временного интервала, где устанавливает ее (схему) в состояние окончания движения поворотной консоли 3. При этом в устройстве индикации 9 загорается индикатор, регистрирующий окончание движения поворотной консоли 3. Затем устанавливают поворотную консоль под необходимым углом и стопорят ее положение фиксатором 21. Второй оптический преобразователь 11 устанавливается таким образом, чтобы получить устойчивый сигнал отражения, что подтверждается наличием напряжения в блоке 6 от оптического преобразователя 11, которое поступает на другой вход схемы формирования интервала в блоке 7. Схема устанавливается в исходное состояние, что подтверждается включением индикатора исходного положения руля и выключением индикатора окончания движения руля в устройстве индикации 9. Регулировка положения оптического преобразователя 11 производится перемещением преобразователя вдоль рычага 20 относительно его концевой части с последующей жесткой фиксацией крепежными элементами. На выходе 8 фиксируется наличие нуля напряжения (лог.0).
Для срабатывания механизма 16 сбрасывают предохранительное кольцо 21, поворачивается ручка 23, которая входит в зацепление с тягой 22, перемещая рычаг 20. Концевая часть поворотной консоли 3 освобождается от фиксатора 21, вследствие чего поворотная консоль под действием торсиона 4 начинает движение в сторону оптического преобразователя 10. Происходит исчезновение отраженного сигнала, формируемого оптическим преобразователем 11. На вход схемы формирования интервала времени в блоке 7 через блок 6 поступает сигнал начала формирования импульса, длительность которого пропорциональна времени раскрытия поворотной консоли руля. При этом на выходе 8 блока 9 появляется напряжение (лог.1). При полном раскрытии поворотной консоли 3 формируется сигнал окончания движения появлением отраженного сигнала в оптическом преобразователе 10. Схема формирования импульса в блоке 7 фиксирует принятый сигнал от оптического преобразователя 10 и прекращает формировать указанный импульс. На выходе 8 блока 7 напряжение пропадает (лог.0). При этом в устройстве индикации 9 загорается индикатор, регистрирующий окончания движения поворотной консоли, и гаснет индикатор исходного положения руля. Кроме того, в схеме формирования временного интервала в блоке 7 предусмотрена защита от инерционных колебаний поворотной консоли руля по окончании движения. Электрический сигнал, снимаемый с выхода 8 блока 7 системы измерения времени раскрытия руля, можно анализировать стандартными средствами измерения времени действия электрических сигналов, таких, например, как осциллограф, аналого-цифровой преобразователь, счетчик-таймер СТЦ-2М и т.д.