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

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

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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

Ближайший аналог - пусковая установка, предназначенная для имитации подводного старта ракет, диаметр которых не слишком сильно отличается от диаметра модельной пусковой трубы (патент РФ №2082936, МПК: F41F 3/07). Применяемый в ней способ имитации натурных условий подводного старта для ракет, диаметр которых существенно превосходит диаметр модельной пусковой установки, требует неприемлемого удлинения модельной пусковой трубы, а также приводит к большим погрешностям в определении натурных газодинамических параметров.

Целью изобретения является полная имитация условий минометного старта ракеты большого диаметра из пусковой установки подводной лодки в наземных условиях с использованием натурного газогенератора (ГГ) из модельной установки значительно меньшего диаметра при соблюдении безопасности и минимальных затратах на проводимые испытания.

Цель достигается тем, что в наземной пусковой установке воспроизводятся условия натурного движения

, ,

за счет следующих средств. 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;

ϑ - угол установки изделия, рад;

S - площадь поперечного сечения пусковой установки, м²;

t - время, с;

l - путь изделия, м;

V - скорость движения изделия, м/с;

- ускорение движения изделия, м/с²;

p - давление среды в задонном объеме пусковой установки, Па;

F_тр - сила трения при движении изделия в пусковой установке, H;

Ω - объем части изделия, вышедшей за верхний срез пусковой установки, м³;

С_х - коэффициент лобового сопротивления натурной ракеты на участке движения в пусковой установке, безразмерный;

р_гст - гидростатическое давление на уровне верхнего среза пусковой установки при натурных условиях, Па;

p_атм - атмосферное давление, Па;

ρ - плотность воды, кг/м³;

g - ускорение силы тяжести, м/с².

После выхода двигателя на режим создают необходимое для выброса задонное давление. Для этой цели используется ГГ натурной ракеты, который размещается снаружи пусковой трубы. Продукты сгорания поступают из ГГ в газоход с двумя критическими вкладышами, суммарный расход через которые соответствует натурному расходу. Через один критический вкладыш диаметра d_{вклпуск} осуществляется перепуск части газов в задонный объем пусковой трубы в пропорции

где - массовый расход продуктов сгорания ГГ, кг/с; а через другой вкладыш диаметра d_вклатм производится выброс остальной части газов в атмосферу. Диаметры вкладышей определяются по формулам:

где - диаметр критики натурного ГГ, м.

Система имитации старта ракеты включает в себя также 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 соединена с пусковой установкой крепежными элементами, тарированными на усилие разрыва согласно соотношению

где F_разр - усилие разрыва крепежных элементов, H.

Суммарная масса М_мод макета, РДТТ и проставки подбирается из условия имитации массы натурной ракеты и присоединенной массы воды согласно соотношению:

где µ - присоединенная масса воды при выходе ракеты из натурной пусковой установки, кг.

Формулы (2)-(5) для расчета величины противотяги, которую должен обеспечить РДТТ, диаметров вкладышей газохода для перепуска продуктов сгорания в задонный объем пусковой трубы и в атмосферу, усилия разрыва модельных крепежных элементов и имитирующей модельной массы определяются из условия воспроизведения на стенде параметров натурного движения ракеты согласно формуле (1). Указанные соответствия позволяют получить взаимное преобразование натурного движения, описываемого уравнением:

и макетного движения, описываемого уравнением:

На чертеже изображена система имитации условий старта ракеты большого диаметра 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 модельных крепежных элементов 7. Снаружи донной части пусковой установки размещен ГГ 8 и газоход 9. Часть газов ГГ перепускается из газохода в задонный объем пусковой установки через сопловой вкладыш 10, а остальная часть газов выбрасывается из газохода в атмосферу через сопловой вкладыш 11. Для обеспечения герметичности задонного пространства в нижней части макета установлен обтюратор 12.

Работа системы имитации 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 большого диаметра 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.

1. Способ имитации условий старта ракеты из подводной лодки, включающий поджиг порохового заряда газогенератора выброса, создание давления в задонном пространстве с помощью газогенератора, выброс ракеты из пусковой трубы, отличающийся тем, что:- давление газов в задонном пространстве создают с помощью натурного газогенератора, газохода и сопловых вкладышей газохода, при этом часть газов сбрасывают в атмосферу, а остальную часть газов направляют в задонный объем модельной пусковой трубы, для чего размеры сопловых вкладышей газохода определяют из соотношений: , ,где - диаметр критики натурного газогенератора, м;нат - индекс натурной ракеты;мак - индекс макета ракеты;d_{вклпуск} - диаметр соплового вкладыша газохода для перепуска газов в задонный объем, м;d_вклатм - диаметр соплового вкладыша газохода для перепуска газов в атмосферу, м;S - площадь поперечного сечения пусковой трубы, м²;- имитирующую модельную массу, равную суммарной массе макета, проставки и ракетного двигателя твердого топлива, подбирают связанной с массой натурной ракеты из соотношения: ,где М - масса изделия, кг;µ - присоединенная масса воды при выходе ракеты из натурной пусковой установки, кг;- усилие разрыва модельных крепежных элементов между проставкой макета и пусковой трубой подбирают связанной с усилием разрыва крепежных элементов натурной ракеты из соотношения: ,где F_разр - усилие разрыва крепежных элементов, Н.

2. Система имитации условий старта ракеты из подводной лодки, содержащая пусковую трубу с размещенным в ней макетом ракеты с обтюрирующим поясом, соединенным с ракетным двигателем твердого топлива, имитирующим нагрузки при натурном подводном старте, проставкой, скрепленной с пусковой трубой разрывными крепежными элементами, и газогенератор выброса, связанный газоходом с задонным пространством пусковой трубы, отличающаяся тем, что натурный газогенератор размещен снаружи пусковой трубы и связан газоходом с задонным пространством, а в газоходе расположены сопловые вкладыши для перепуска пороховых газов в задонное пространство и атмосферу, которые обеспечивают давление среды в задонном пространстве, как при старте натурной ракеты.