СПОСОБ ИМИТАЦИИ УСЛОВИЙ СТАРТА РАКЕТЫ ИЗ ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F41F3/07 

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;
ν угол установки изделия, рад;
S площадь поперечного сечения пусковой установки, м²;
V скорость движения изделия, м/с;
F_тр сила трения при движении изделия в пусковой установке, H;
W объем части изделия, вышедшей за верхний срез пусковой установки, м³;
C_x коэффициент лобового сопротивления натурной ракеты на участке движения в пусковой установке, безразмерный;
P_гст 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;
μ 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;
Ω(t) величина задонного объема, м³;
F_тр сила трения;
ν угол установки пусковой установки к горизонту, рад;
P_гст гидростатическое давление на уровне верхнего среза пусковой установки на натуре, Па;
P_атм атмосферное давление в условиях стенда, Па;
S площадь поперечного сечения пусковой установки, м²;
C_x 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.

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.

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;
ν 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;
C_x коэффициент лобового сопротивления натурной ракеты при движении в пусковой трубе, безразмерный;
P_г с т 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.