Способ имитации условий старта ракеты из подводной лодки и система для его осуществления

 

Использование: определение в наземных условиях параметров старта ракеты из подводной лодки. Сущность изобретения: способ и система имитации условий старта ракеты из подводной лодки. На макете ракеты, размещенной в пусковой трубе на наземных опорах, тягой РДТТ имитируют гидростатическое давление воды на глубине старта, силу продольного сопротивления, вес ракеты и силу трения при движении ракеты в пусковой трубе. Тяга РДТТ направлена против движения макета, а ее величина определяется по математической зависимости. После выхода РДТТ на режим постоянной тяги включают газогенератор выброса макета из пусковой трубы. Система содержит пусковую трубу на наземных опорах, газогенератор выброса, макет ракеты с обтюрирующим поясом и РДТТ закреплен на макете с помощью переходного отсека, соединенного разрывными элементами с пусковой трубой, а срез сопла двигателя ориентирован по направлению выброса макета из пусковой трубы. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к пусковым установкам подводных лодок, а конкретно к пусковым установкам, имитирующим старт с подводной лодки из подводного положения.

Известна пусковая установка для старта ракеты из пусковой установки подводной лодки (патент США 3182554, кл 89 1.7), в которой в заракетном объеме пусковой трубы создается давление на днище ракеты и на обтюрирующий пояс, установленный в хвостовой части ракеты. Давление создается при помощи газоводяного генератора. Под действием этого давления ракета выбрасывается из пусковой трубы.

Чтобы провести имитацию такого вида старта, осуществляют серию модельных запусков с последующим проведением натурных испытаний. Однако такой метод и дорог и небезопасен, так в случае возникновения нештатной ситуации может погибнуть как сама ракета, подводная лодка, так и экипаж.

Другим видом испытаний является доставка ракеты в контейнере к месту пуска с последующим погружением его на глубину, соответствующую глубине нахождения подводной лодки. Для этого контейнер с ракетой снабжают системой удержания под водой на определенной глубине, а также системой выбрасывания (патент США N 32954111, кл. 89 1.810).

Оба способа испытаний достаточно сложные в реализации, дорогие и небезопасные.

Целью изобретения является полная имитация условий старта из пусковой установки подводной лодки в наземных условиях при соблюдении безопасности и минимальных затратах на проводимые испытания.

Цель достигается тем, что в наземной пусковой установке 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; угол установки изделия, рад; S площадь поперечного сечения пусковой установки, м2; V скорость движения изделия, м/с; Fтр сила трения при движении изделия в пусковой установке, H;
W объем части изделия, вышедшей за верхний срез пусковой установки, м3;
Cx коэффициент лобового сопротивления натурной ракеты на участке движения в пусковой установке, безразмерный;
Pгст гидростатическое давление на уровне верхнего среза пусковой установки при натурных условиях, Па;
r плотность воды, кг/м3;
g ускорение силы тяжести, м/с2.

После выхода двигателя на режим создают необходимое для выброса задонное давление.

Система имитации старта ракеты представляет собой 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 соединены натурными крепежными элементами с пусковой установкой, при этом сумма масс макета, РДТТ и проставки равны массе ракеты.

Формула для расчета величины противотяги, которую должен обеспечивать РДТТ, и величина массы макета ракеты определяются из условия воспроизведения на стенде параметров натурного движения ракеты с сохранением равенства на стенде и на натуре соответствующих времени, расходов газогенераторов, величин заданных объемов, давлений и температур среды в заданном объеме. Данное соответствие реализуется при наличии взаимного преобразования натурного движения, описываемого уравнением:

и макетного движения, описываемого уравнением:

При оговоренном выше соответствии

искомое взаимное преобразование уравнений (1) и (2) существует при выполнении условий:

причем между перемещениями, скоростями и ускорениями на натуре и на стенде имеют место зависимости

являющиеся следствием соблюдения равенства объемов

В приведенных формулах использованы следующие обозначения:
нат, мак индексы, указывающие на параметры в натуральных условиях и для стенда, соответственно;
M масса ракеты, кг;
присоединенная масса натурной ракеты, кг;
l(t) перемещение ракет в пусковой установке, м;
V(t) скорость ракеты в пусковой установке, м/с;
ускорение ракеты, м/с2;
p(t) давление среды в задонном объеме пусковой установки, Па;
(t) величина задонного объема, м3;
Fтр сила трения;
угол установки пусковой установки к горизонту, рад;
Pгст гидростатическое давление на уровне верхнего среза пусковой установки на натуре, Па;
Pатм атмосферное давление в условиях стенда, Па;
S площадь поперечного сечения пусковой установки, м2;
Cx коэффициент лобового сопротивления натурной ракеты, безразмерный;
r плотность воды, кг/м3;
g ускорение силы тяжести, м/с2.

На фиг. 1 изображена система имитации условий старта в исходном положении; на фиг.2 система имитации в момент ее работы; на фиг.3 последовательность функционирования РДТТ и газогенератора системы имитации условий старта.

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 натурных крепежных элементов 7. В задонном пространстве пусковой установки размещен газогенератор 8. Для обеспечения герметичности задонного пространства в нижней части макета установлен обтюратор 9.

Работа системы имитации условий старта 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 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.


Формула изобретения

1. Способ имитации условий старта ракеты из подводной лодки, включающий поджиг порохового заряда газогенератора выброса, создание давления на днище макета ракеты и обтюрирующий пояс и выброс макета ракеты из пусковой трубы, отличающийся тем, что силу гидростатического давления воды на ракету на глубине старта, силу продольного сопротивления, вес ракеты и силу трения при движении ракеты в пусковой трубе создают тягой ракетного двигателя твердого топлива (РДТТ), приложенной к макету ракеты, размещенному в пусковой трубе на наземных силовых опорах, и направленной против направления выброса макета, при этом величину тяги РДТТ определяют из следующего соотношения:

где R величина тяги РДТТ, Н;
нат индекс натурной ракеты;
мак индекс макета ракеты;
М масса изделия, кг;
угол установки изделия, рад;
S площадь поперечного сечения пусковой трубы, мм2;
v скорость движения изделия, м/с;
F сила трения при движении изделия в пусковой трубе, Н;
W объем части изделия, вышедшей за верхний срез пусковой трубы, м3;
Cx коэффициент лобового сопротивления натурной ракеты при движении в пусковой трубе, безразмерный;
Pгст гидростатическое давление воды на уровне верхнего среза пусковой трубы в натурных условиях, Па;
r плотность воды, кг/м3;
g ускорение силы тяжести, м/с2,
а поджиг порохового заряда газогенератора выброса осуществляют после выхода РДТТ на режим постоянной тяги.

2. Система имитации условий старта ракеты подводной лодки, содержащая пусковую трубу с размещенными в ней макетом ракеты с обтюрирующим поясом и генератором выброса, сообщенным с заракетным объемом пусковой трубы, отличающаяся тем, что пусковая труба установлена на наземных силовых опорах, макет ракеты снабжен закрепленным с помощью переходного отсека РДТТ, срез сопла которого ориентирован по направлению выброса макета ракеты из пусковой трубы, при этом переходной отсек с РДТТ соединен с пусковой трубой разрывными элементами, а сумма масс макеты ракеты, РДТТ и переходного отсека равна массе натурной ракеты с учетом присоединенной массы воды при ее движении в пусковой трубе.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам сооружения шахтных пусковых установок (ШПУ), а именно к реконструкции ШПУ на основе строительного сооружения ШПУ, предназначенной для тяжелых ракет с разделяющимися головными частями индивидуального наведения (РГЧ ИН)

Изобретение относится к летательным аппаратам (ЛА), стартующим как из стационарных, так и из подвижных пусковых установок, в том числе из подводных лодок

Изобретение относится к области спасения экипажей с аварийных подводных лодок

Изобретение относится к области пусковых установок для ракет и реактивных снарядов

Изобретение относится к техническим средствам, обеспечивающим доставку с подводной станции на поверхность воды цилиндрического модуля при сильных подводных течениях

Изобретение относится к разрушаемым крышкам пусковых труб

Изобретение относится к прикладной гидромеханике, в частности к вопросу нестационарного гидродинамического взаимодействия элементов энергопропульсивного комплекса подводных аппаратов (ПА), и может быть использовано для практической оценки и оптимизации стартовых характеристик энергопропульсивных комплексов ПА

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при размещении ракет в подземных сооружениях

Изобретение относится к области подземных инженерно-строительных сооружений и может быть использовано в качестве шахтного сооружения пусковой установки повышенной устойчивости
Наверх