Устройство для стендовой отработки разделяющихся реактивных снарядов
Владельцы патента RU 2284493:
Федеральное Государственное унитарное предприятие "Государственное научно-производственное предприятие "Сплав" (RU)
Изобретение относится к военной технике, а именно к экспериментальным устройствам для стендовой отработки процесса разделения реактивных снарядов, преимущественно для систем залпового огня. Устройство для стендовой отработки разделяющихся реактивных снарядов содержит макет головной части, выполненный в виде оболочки с дном, в которой размещен контейнер с полезной нагрузкой и заряд разделения, и макет ракетной части, размещенные на жестком основании лоткового типа. Основание устройства снабжено стендовой оболочкой, на внутренней поверхности которой посредством упорного дна и радиальных винтов закреплены срезные планки. Макет ракетной части снабжен кольцевым диском с режущими кромками, взаимодействующими со срезными планками в процессе разделения. Макет ракетной части снабжен тормозными башмаками, выполненными в виде разъемных хомутов, закрепленных на внешней поверхности оболочки головной части с требуемым усилием поджатия. Стендовая оболочка скреплена с макетом головной части и имеет внутренний диаметр, равный внутреннему диаметру оболочки головной части, а тормозные башмаки жестко связаны с основанием. Использование изобретения позволяет разработать конструкцию экспериментального устройства, обеспечивающего проведение стендовой отработки разделяющегося реактивного снаряда с учетом имитации сил лобового сопротивления на обе разделяемые части - головную и ракетную. Это обеспечивает повышение качества отработки разделяющихся снарядов на стенде за счет повышения точности определения внутрибаллистических разделения реактивных снарядов характеристик процесса разделения. В результате сокращаются временные и финансовые затраты на отработку надежно функционирующего боеприпаса. 3 ил.
Изобретение относится к военной технике, а именно к экспериментальным устройствам для стендовой отработки процесса разделения реактивных снарядов, преимущественно для систем залпового огня.
Отработка разделяющихся реактивных снарядов (PC) в условиях стенда проводится обычно с целью отработки надежного разделения снаряда и определения силовых и тепловых нагрузок (давления, температуры, скорости, перегрузок), действующих на конструктивные элементы в процессе разделения.
Разделение PC для систем залпового огня осуществляется в плотных слоях атмосферы или на подводном участке траектории, характеризующихся действием значительной величины силы аэродинамического сопротивления на разделяемые отсеки. Учитывая небольшую величину угла атаки снаряда в момент разделения (α≈2°÷3°), действие суммарной силы аэродинамического сопротивления может быть сведено к действию силы лобового сопротивления Nлс, которая для условий разделения в плотных слоях атмосферы составляет порядка 4,9-9,81 кН, а для условий разделения на подводном участке траектории достигает более высоких значений (19,62-29,43 кН).
Известны методы стендовой отработки разделяющихся реактивных снарядов, точность которых определяется условиями закрепления разделяемых частей и способами имитации силовых воздействий. Наиболее простым является способ, по которому одна из разделяемых частей (ракетная или головная часть - РЧ, ГЧ) закрепляется на неподвижном основании в горизонтальном или вертикальном положении. При этом для учета силы лобового сопротивления на отделяемой части снаряда закрепляется груз, вес которого равен силе лобового сопротивления. Однако, вследствие резкого изменения ускорения в процессе разделения, величина силы сопротивления, пропорциональная массе груза и величине действующего ускорения, резко меняется и нестабильно влияет на изменение силовых и тепловых параметров процесса разделения. Поэтому указанный метод отработки не находит широкого применения.
По материалам книги А.В.Чернышева "Проектирование стендов для испытаний и контроля бортовых систем летательных аппаратов" (Москва, "Машиностроение", 1983 г., стр.146) известна конструкция стенда с воспроизведением ударного импульса на этапе разгона. Экспериментальное устройство имеет в своем составе объект испытаний, размещенный на тележке с тормозным устройством. Тележка установлена на направляющих и снабжена штоком с поршнем, которые ускоряются с требуемыми перегрузками за счет подбора навески пороха, срабатывающей в рабочем отсеке ускоряющего устройства (ствола орудия).
Указанная конструкция стендового устройства позволяет за счет использования энергии порохового заряда воспроизвести ударный импульс на этапе разгона; за счет использования тормозного устройства в виде сжимающейся пружины обеспечить торможение тележки с объектом испытаний. Однако пружинное тормозное устройство затруднительно использовать для стабильного снижения (на величину силы лобового сопротивления) мощных силовых воздействий, возникающих в процессе разделения масс порядка 200 кг со скоростями 30-40 м/с. Поэтому такой стенд не может быть использован для решения поставленной задачи.
Таким образом, задачей указанного экспериментального стендового устройства является воспроизведение и гашение ударного импульса небольшой энергоемкости.
Общими признаками известного технического решения с предлагаемой авторами конструкцией стендовой установки является наличие порохового заряда и жесткого основания с направляющими, на которых размещен объект испытаний.
По патенту №2235302 (заявка №2002122582 от 20.08.2002 г., МПК G 01 М 7/08, G 01 N 3/313) известен испытательный стенд, имеющий в своем составе разгонное и тормозное устройства.
Разгонное устройство стенда содержит зарядную камеру с пороховым зарядом, донную крышку и инициирующее устройство. Инициирующее устройство выполнено в виде форкамеры, в которой размещен дополнительный пороховой заряд и электровоспламенитель, установленной перпендикулярно оси стволика и сообщающейся радиальным каналом с кольцевой проточкой с угловой перемычкой со стороны зарядной камеры.
Тормозное устройство стенда содержит демпферное устройство и поглотитель энергии. Демпферное устройство установлено за тормозным участком и выполнено в виде надетых на каждую направляющую втулок, соединенных между собой упругой связью. Причем направляющие пропущены через блоки, установленные на основании в конце тормозного участка, а поглотитель энергии выполнен в виде ленты из эластичного материала, инерционная масса которой распределена по длине тормозного участка по закону, обеспечивающему требуемые ускорения каретки с изделием при торможении.
Описанная конструкция стенда, принятая авторами за прототип, позволяет проводить испытания изделий на ударное воздействие за счет наличия разгонного устройства с пороховым зарядом, обеспечивающего заданный уровень действующих нагрузок, и тормозного устройства с демпферным устройством, обеспечивающего требуемое торможение каретки с изделием при движении ее на направляющих.
Однако практическое использование такого устройства и, в первую очередь, для эффективного и стабильного торможения разделяющихся частей снаряда (РЧ и ГЧ), получающих мощные силовые импульсы в процессе разделения, является проблематичным в связи со сложностью функционирования и необходимостью размещения его в двух противоположных направлениях (РЧ и ГЧ).
Таким образом, задачей данного экспериментального устройства является испытание изделий на регламентируемые ударные воздействия, создаваемые за счет наличия зарядной камеры с пороховым зарядом.
Общими признаками известного ударного стенда с предлагаемой авторами конструкцией экспериментального устройства для отработки разделяющихся PC в стендовых условиях является наличие порохового заряда и тормозного устройства с направляющими.
В отличии от прототипа в предлагаемой конструкции устройства для стендовой отработки разделяющихся PC:
- основание снабжено стендовой оболочкой, на внутренней поверхности которой посредством упорного дна и радиальных винтов закреплены срезные планки;
- макет головной части снабжен кольцевым диском с режущими кромками, взаимодействующими со срезными планками в процессе разделения;
- макет ракетной части снабжен тормозными башмаками, выполненными в виде разъемных хомутов, закрепленных на внешней поверхности оболочки головной части с требуемым усилием поджатия;
- стендовая оболочка скреплена с макетом головной части и имеет внутренний диаметр, равный внутреннему диаметру оболочки головной части, а тормозные башмаки жестко связаны с основанием.
Отмеченные отличительные признаки, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой защиты, являются существенными и достаточными для достижения нового технического результата.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка конструкции устройства, повышающего качество отработки процесса разделения реактивных снарядов в стендовых условиях за счет учета действия аэродинамических сил (сил лобового сопротивления) на разделяемые части (ГЧ и РЧ) снаряда в процессе движения их по траектории.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в конструкции известного устройства для стендовой отработки разделяющихся PC, содержащего макет головной части, выполненный в виде оболочки с дном, в которой размещен контейнер с полезной нагрузкой и заряд разделения, и макет ракетной части, размещенные на жестком основании лоткового типа, введена новая совокупность конструктивных узлов и элементов, изменены их взаимные расположения и связи.
В частности, снабжение основания устройства стендовой оболочкой, на внутренней поверхности которой посредством упорного дна и радиальных винтов закреплены срезные планки, а также макета головной части кольцевым диском с режущими кромками, взаимодействующими со срезными планками в процессе разделения, обеспечивает создание в стендовых условиях силы сопротивления, соответствующей силе лобового сопротивления, действующей на головную часть в процессе разделения снаряда на траектории.
Снабжение макета ракетной части тормозными башмаками, жестко связанными с основанием и выполненными в виде разъемных хомутов, закрепленных на внешней поверхности оболочки головной части с требуемым усилием поджатия, позволяет, за счет регламентированного поджатия башмаков к поверхности оболочки, обеспечить формирование требуемого усилия сопротивления перемещению ракетной части, соответствующего силе аэродинамического сопротивления движению РЧ в полетных условиях.
При этом скрепление стендовой оболочки с макетом ГЧ и выполнение внутреннего диаметра ее равным внутреннему диаметру оболочки ГЧ связано с необходимостью обеспечения работоспособности устройства в процессе отработки разделяющегося PC на стенде.
Таким образом, практическая реализация перечисленных выше отличительных конструктивных особенностей позволяет, за счет приложения сил сопротивления (равных силам лобового сопротивления) к разделяемым частям (ГЧ и РЧ), приблизить условия отработки PC к реальным полетным условиям и повысить достоверность определения внутрибаллистических параметров процесса разделения (давления, температуры, скорости и перегрузок). Это, в свою очередь, обеспечивает повышение качества экспериментальной отработки PC в стендовых условиях, сокращает сроки и финансовые затраты на отработку боеприпаса, надежно функционирующего на траектории.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид устройства для стендовой отработки, а на фиг.2, 3 - поперечные разрезы конструкции по срезным планкам и тормозным башмакам.
Устройство для стендовой отработки разделяющихся PC содержит макет головной части 11, выполненный в виде оболочки 12 с дном 16, в которой размещен контейнер 10 с полезной нагрузкой (в данном случае БЭ) и заряд разделения 9, и макет ракетной части 17, размещенные на жестком основании лоткового типа 18.
Основание снабжено стендовой оболочкой 1, на внутренней поверхности которой посредством упорного дна 2 и радиальных винтов 5 закреплены срезные планки 4.
Макет головной части снабжен кольцевым диском с режущими кромками 6, взаимодействующими со срезными планками в процессе разделения.
Макет ракетной части снабжен тормозными башмаками 13, выполненными в виде разъемных хомутов, закрепленных на внешней поверхности оболочки головной части с требуемым усилием поджатия.
Стендовая оболочка скреплена с макетом головной части и имеет внутренний диаметр, равный внутреннему диаметру оболочки головной части, а тормозные башмаки жестко связаны с основанием.
Экспериментальное устройство работает следующим образом.
Подается напряжение на инициирующее устройство 8, и обеспечивается воспламенение заряда разделения 9. Продукты сгорания заряда заполняют полости центральной трубы контейнера 10 и поршня 14. За счет наличия радиальных каналов в центральной трубе продукты сгорания заряда поступают в полость контейнера и обеспечивают тепловые и силовые воздействия, необходимые для взведения взрывателей боевых элементов. Одновременно продукты сгорания заряда создают в запоршневой полости давление, необходимое для разрушения узла форсирования 15 контейнера. Под действием давления на поршень начинается процесс разделения, сопровождаемый движением контейнера 10 с кольцевым диском 6 и оболочки 12 с дном 16 и макетом РЧ 17 в двух взаимно противоположных направлениях.
При движении кассеты кольцевой диск 6 режущими кромками взаимодействует со срезными планками 4 и формирует силу сопротивления перемещению, соответствующую силе лобового сопротивления ГЧ. Одновременно, за счет регламентированного трения башмаков 13 о поверхность оболочки 12, реализуется торможение оболочки с силой, равной силе лобового сопротивления ракетной части.
В процессе проведения опыта давление и температура газовой среды в рабочих полостях устройства могут измеряться соответствующими датчиками 7, а измерение скорости разделения обеспечивается за счет регистрации моментов срабатывания датчиков контактного типа 3 при взаимодействии с режущими кромками диска 6.
Таким образом, в процессе разделения модельного снаряда осуществляется имитация сил лобового сопротивления на обе разделяемые части. При этом зависимость силы сопротивления от скорости движения, например, головной части может быть учтена изменением количества, формы (ширины) и материала срезаемых поверхностей планок на участках врезания диска, разгона и торможения кассеты вплоть до полного останова. Такая возможность позволяет за счет сохранения дорогостоящих боевых элементов и измерительной аппаратуры снизить затраты на отработку процесса разделения отрабатываемого образца.
Предложенная конструкция стендового устройства может быть использована для большинства практически важных случаев. При этом:
- в случае высоких значений сил лобового сопротивления головной части, когда сила лобового сопротивления ГЧ значительно превышает силу лобового сопротивления РЧ, используется вариант односторонней имитации силы сопротивления посредством срезания планок, т.е. верхняя часть тормозных башмаков с устройства снимается;
- для случая невысоких значений скоростей движения в момент разделения (например, при спуске испытуемого объекта с борта неподвижного или движущегося корабля) используются и тормозные башмаки.
Таким образом, реализация указанных выше конструктивных отличий в заявляемом стендовом устройстве позволяет с достаточной степенью достоверности определить силовые и тепловые характеристики процесса разделения - давление и температуру продуктов сгорания в рабочих полостях, скорости и перегрузки подвижных элементов. На основе анализа полученных характеристик проводится конструктивная доработка соответствующих узлов и делается окончательный вывод о работоспособности конструкции.
Изложенный положительный эффект подтвержден многочисленными результатами стендовых испытаний опытных образцов разделяющихся реактивных снарядов, снабженных поражающими элементами различного типа.
Устройство для стендовой отработки разделяющихся реактивных снарядов, содержащее макет головной части, выполненный в виде оболочки с дном, в которой размещены контейнер с полезной нагрузкой и заряд разделения, и макет ракетной части, размещенные на жестком основании лоткового типа, отличающееся тем, что в нем основание снабжено стендовой оболочкой, на внутренней поверхности которой посредством упорного дна и радиальных винтов закреплены срезные планки, макет головной части снабжен кольцевым диском с режущими кромками, взаимодействующими со срезными планками в процессе разделения, макет ракетной части снабжен тормозными башмаками, выполненными в виде разъемных хомутов, закрепленных на внешней поверхности оболочки головной части с требуемым усилием поджатия, при этом стендовая оболочка скреплена с макетом головной части и имеет внутренний диаметр, равный внутреннему диаметру оболочки головной части, а тормозные башмаки жестко связаны с основанием.
