МОДЕЛЬНАЯ ПУСКОВАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОТРАБОТКИ ПОДВОДНОГО СТАРТА

Полезная модель относится к области стендовой экспериментальной отработки гидрогазодинамики подводного старта ракет, и может быть использована как для отработки подводного старта ракет, запускаемых из шахт подводных лодок, так и для ракет, стартующих из пусковых контейнеров, размещаемых в пусковых шахтах подводных лодок или надводных кораблей (например, "Способ старта управляемой ракеты из транспортно-пускового контейнера и устройство для его осуществления", патент России №2240489).
Известна система имитации условий старта ракеты из подводной лодки [1], содержащая пусковую трубу с размещенными в ней макетом ракеты с обтюрирующим поясом и генератором выброса, сообщенным с заракетным объемом пусковой трубы, которая установлена на наземных силовых опорах, а макет ракеты снабжен закрепленным с помощью переходного отсека РДТТ, срез сопла которого ориентирован по направлению выброса макета ракеты из пусковой трубы, при этом переходный отсек РДТТ соединен с пусковой трубой разрывными элементами, а сумма масс макета ракеты, РДТТ и переходного отсека равна массе натурной ракеты с учетом присоединенной массы воды при ее движении в пусковой трубе.
Недостатком известной системы имитации условий старта являются:
- определение параметров движения ракеты производится только на участке движении ракеты в пусковой трубе (в шахте, в пусковом контейнере), что исключает возможность получения экспериментальных данных по гидродинамике ракеты на подводном участке траектории, в частности при движении подводной лодки и залповой стрельбе, а также по послестартовому затоплению пусковой трубы;
- высокие затраты на проведение испытаний с макетом ракеты и макетом пусковой трубы, которые выполнены в натурном масштабе, по сравнению с испытаниями на малоразмерных моделях.
Известна также конструкция модельной пусковой установки для отработки подводного старта [2], монтируемая на подвижной платформе, перемещаемой по дну гидробассейна, содержащая основание для размещения на нем моделей пусковых шахт с моделями ракет, систему подвеса модельной пусковой установки на подвижной платформе, энергетические средства старта моделей ракет и средства измерения исследуемых параметров старта, при этом основание выполнено в виде единой плиты, на которой в окрестностях исследуемой модели пусковой шахты установлены модели соседних пусковых шахт с моделями ракет, участвующих в залповой стрельбе, а система подвеса выполнена в виде двух силоизмерителей, кинематически связанных с одной стороны с пространственной силовой фермой, закрепленной на подвижной платформе, а с другой стороны через элементы регулирования усилий и стенки моделей пусковых шахт с единой плитой, на которой жестко закреплены направляющие, взаимодействующие с пространственной силовой фермой.
К недостаткам модельной установки можно отнести следующие:
- отсутствие возможности определения экспериментальных данных по боковым нагрузкам, действующим на ракету в плоскости стрельбы в процессе ее выхода из шахты (или из пускового контейнера);
- повышенная чувствительность осевых силоизмерителей (с точки зрения ухудшения погрешности измерений) к точности монтажа направляющих, обеспечивающих степень свободы плиты с моделями пусковых шахт в вертикальном направлении;
- модель пусковой шахты выполнена в виде цилиндрической обечайки с днищем, что увеличивает металлоемкость и, как следствие, повышает стоимость экспериментальной установки и эксперимента в целом.
Несмотря на указанные недостатки, техническое решение, защищенное патентом RU №69995, может быть принято в качестве прототипа, как наиболее близкий аналог,
Задачей предлагаемой полезной модели является создание модельной пусковой установки, обеспечивающей получение технического результата, состоящего в:
- упрощении конструкции модельной пусковой установки при отработке подводного старта ракет, стартующих из пусковых контейнеров, размещаемых в пусковой шахте подводной лодки [3];
- определении боковых нагрузок, действующих на модель ракеты в плоскости стрельбы в процессе ее выхода из модельной шахты, обусловленных движением модельной пусковой установки, имитирующим ход подводной лодки, а также воздействием на модель ракеты газовых полостей в окрестности верхнего среза шахты, образующихся при старте;
- уменьшении погрешности измерения осевого усилия, действующего на модели пусковых шахт при пуске моделей ракет и послестартовом затоплении, за счет упрощения схемы нагружения осевого силоизмерителя.
Этот технический результат согласно предлагаемой заявке на полезную модель достигается тем, что модельная пусковая установка, монтируемая на подвижной платформе, перемещаемой по дну гидробассейна, содержит модель пусковой шахты с моделями ракет, размещенных в моделях пусковых контейнеров, силовую раму с системой подвеса модельной пусковой шахты, закрепленную на подвижной платформе, энергетические средства старта моделей ракет и средства измерения исследуемых параметров старта. Патентуемая полезная модель отличается от известных конструкций тем, что модель пусковой шахты выполнена не в виде цилиндрической обечайки с днищем, а в виде жесткой пространственной фермы, состоящей из жестко связанных между собой верхней плиты и нижней плиты, которая опирается на осевой силоизмеритель, а система подвеса выполнена в виде кинематически связанных с силовой рамой упругих пластин. При этом модели пусковых контейнеров установлены в призменных опорах, размещенных на верхней части жесткой пространственной фермы в плоскости, перпендикулярной плоскости стрельбы, а в нижней части фермы смонтированы натяжные устройства, нагружающие заданным в осевом направлении усилием пусковые контейнеры, и шариковые упоры, исключающие перемещение пусковых контейнеров в плоскости, перпендикулярной плоскости стрельбы, при пуске моделей.
Предлагаемая конструкция позволяет обеспечить получение в модельных условиях прямым измерением момента сил, действующих на модель ракеты в плоскости стрельбы в процессе выхода модели из модельной шахты, а также повысить точность и достоверность определения осевого усилия, действующего на модель шахты при пуске моделей ракет и послестартовом затоплении.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где:
- на Фиг.1 изображен общий вид модельной пусковой установки с поясняющими видами и разрезами;
- на Фиг.2 показан вид А на Фиг.1 (вид сверху);
- на Фиг.3 показано сечение Б-Б на Фиг.1 (поперечное сечение);
- на Фиг.4 изображено сечение В-В на Фиг.1 (по шариковым упорам).
Модельная пусковая установка 1 (фиг.1) содержит модель пусковой шахты 2 с размещенными в ней моделями пусковых контейнеров 3, укомплектованных моделями ракет 4 и герметично закрытых по верхнему срезу мембранами 5, функциональное назначение которых соответствует натурным мембранам. Модель пусковой шахты 2, представляет из себя пространственную ферму с жестко связанными между собой верхней 6 и нижней 7 плитами, которая посредством системы подвеса 8, выполненной из упругих пластин с пережатием их поперечного сечения, установлена на силовой раме 9 модельной пусковой установки, опираясь нижней плитой 7 по ее центру на силоизмеритель 10. Системы подвеса 8 обеспечивает при нагружении силоизмерителя 10 только одну степень свободы модели пусковой шахты 2, а именно в вертикальном направлении.
Силовая рама 9 модельной пусковой установки размещена на подвижной платформе 11, перемещающейся для моделирования хода подводной лодки по рельсам 12, проложенным по дну 13 гидробассейна.
Для моделирования физических процессов, происходящих в пусковых контейнерах при старте и определяющих физические процессы в окрестности верхнего среза пусковых контейнеров и шахты и, соответственно, силовое воздействие на подводную лодку и стартующие ракеты, каждая модель ракеты снабжена энергетическими средствами старта 14 (модельной двигательной установкой или стартовым двигателем). В случае отработки подводного катапультирующего старта модельные энергетические средства старта могут быть установлены непосредственно в модельных пусковых контейнерах.
Для измерения боковых нагрузок, действующих на модель ракеты в процессе ее выхода в плоскости стрельбы, модель пускового контейнера установлена в призменных опорах 15, закрепленных на верхней плите 6 жесткой пространственной фермы (модели пусковой шахты 2). Призменные опоры 15 обеспечивают степень свободы пускового контейнера относительно оси качания, образуемой парами призменных опор 15 в плоскости, перпендикулярной плоскости стрельбы (фиг.2). Для передачи бокового усилия на боковую тензодержавку 16 на днище пускового контейнера укреплена пластина 17, выполненная с пережатием поперечного сечения. Второй конец тензодержавки 16 жестко связан с фермой модели пусковой шахты (см. также фиг.3). Для исключения возможных люфтов в призменных опорах, обусловленных ударными нагрузками при запуске энергетических средств старта и другими возмущающими факторами при движении платформы 11 с модельной пусковой установкой по рельсовому пути, предусмотрено осевое нагружение пускового контейнера 3 посредством натяжного устройства 18 через тросик 19 а также установка шариковых упоров 20 (см. фиг.3 и 4) в нижней части модели пускового контейнера в плоскости, перпендикулярной плоскости стрельбы.
Для измерения других параметров, характеризующих исследуемые физические процессы, на моделях ракеты, моделях пускового контейнера и в окрестности верхнего среза моделей пусковых контейнеров и шахты установлены специальные средства измерений (на чертежах не показаны).
Модельная пусковая установка работает следующим образом.
В исходном положении модельная пусковая установка 1 находится в позиции над уровнем воды в гидробассейне. В этом положении производится тарировка силоизмерителя 10 тарировочными грузами, при этом упругие пластины системы подвеса 8 воспринимают часть приложенной нагрузки, что и отражают тарировочные характеристики системы измерения силового воздействия на модель шахты при пуске. Перед тарировкой боковой тензодержавки 16 производится нагружение в осевом направлении модели пускового контейнера 3 с помощью натяжного устройства 18 тросиком 19 с установленными при этом шариковыми упорами 20, после чего производится тарировка приложением заданных тарировочных усилий к нижней части модели пускового контейнера 3 в плоскости стрельбы. По готовности всех стендовых технологических систем, средств измерений, измерительной и регистрирующей аппаратуры производится погружение в воду модельной пусковой установки 1 на подвижную платформу 11 и фиксация ее на подвижной платформе. Дальнейшие операции: перемещение по рельсам 12 подвижной платформы с модельной пусковой установкой с заданной скоростью, моделирующей ход подводной лодки, запуск измерительной и регистрирующей аппаратуры, включение по заданной программе энергетических средств старта 14 моделей ракет 4, запись измеряемых параметров, торможение и останов подвижной платформы на заданном пути ее движения по рельсам осуществляются по командам с пульта управления экспериментом в автоматическом режиме.
По окончании эксперимента подвижная платформа 11 с модельной пусковой установкой 1 по команде с пульта управления перемещается в исходное положение в начало рельсового пути, откуда модельная пусковая установка поднимается из воды на исходную позицию для подготовки к следующему эксперименту.
Описанная модельная пусковая установка позволяет обеспечить получение в модельном эксперименте данных по силовому воздействию на подводную лодку стартующих в залпе ракет, включая силовое воздействие при послестартовом затоплении пусковых контейнеров, и по боковым нагрузкам, действующим на ракеты при выходе их из пусковых контейнеров.
Источники информации.
1. 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.
2. Патент RU №69995. Модельная пусковая установка для отработки подводного старта. МПК F41F 3/07, G01M 10/10. Приоритет от 4.09.07 г.
3. Патент RU №2240489. Способ старта управляемой ракеты из транспортно-пускового контейнера и устройство для его осуществления. МПК F42В 15/00. Приоритет от 24.04.2004 г.