СТЕНД ДЛЯ ОТРАБОТКИ ПРОЦЕССОВ ОТДЕЛЕНИЯ УЗЛОВ ДВИЖУЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА Российский патент 2001 года по МПК G01L5/16 G01L23/02 B64G7/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании стендового оборудования для отработки процессов отделения узлов движущихся объектов, в частности отработавших частей (узлов) космических объектов. В процессе разделения этих объектов действует комплекс взаимосвязанных нагрузок, изменяющихся во времени и зависящих от относительного положения разделяемых частей. Они трудно поддаются расчетной оценке и требуют экспериментальной отработки. В подавляющем большинстве случаев основная сила, действующая при разделении и создаваемая, например, пружинными, пневматическими, гидравлическими, пиротехническими толкателями, изменяется по пути отделения. А возмущающие (боковые) нагрузки часто носят переменный, возрастающий по времени характер. Известны стенды для испытания РДТТ в горизонтальном, вертикальном и наклонном положениях (см., например, стапели и стенды из книги "Конструкция и отработка РДТТ", авторов A.M. Винницкого и др. М.: Машиностроение, 1980 г, с. 98-107). Учитывая, что наименьшее влияние силы тяжести на процесс разделения будет в случае, когда ее направление совпадает с направлением основной силы, в качестве прототипа выбран стенд с вертикальным расположением оси. Он представлен на рис. 7.3 того же источника (с. 100). Стенд содержит станину, выполненную в виде опорной плиты, установленной на нескольких стойках, подвес, систему измерений, включающую измерительный преобразователь силы и измерительный пояс для регистрации боковых усилий и перемещений.

Такой стенд, как оборудование для отработки процесса отделения узлов изделий ракетно-космического комплекса и других изделий машиностроения, имеет следующие недостатки:
использование штатного изделия несет повышенную опасность и большую стоимость испытаний;
не предусмотрена система имитации действующих при разделении нагрузок;
измерительный пояс не имеет возможности для регистрации больших перемещений.

Кроме того, следует учесть, что существующие силовозбудители (электрические, гидравлические, пневматические) не могут имитировать возрастающие по времени кратковременные ( τ≈ 0,1 ... 1с) нагрузки, характерные для процесса разделения, например, ракетно-космических аппаратов.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат достигается тем, что в стенде, содержащем станину, имитирующую основную часть объекта, габаритно-массо-центровочный макет отработавшей части, узлы их стыковки, систему имитации действующих на отработавшую часть сил и датчики линейных перемещений отделяемых узлов объекта, станина и габаритно-массо-центровочный макет установлены соосно с вертикальным расположением осей. Габаритно-массо-центровочный макет содержит стержень с возможностью установки на нем съемных дисков, а в станине выполнено отверстие, через которое пропущен толкатель, контактирующий со стержнем. При этом, в узлах стыковки установлены пиротехнические стопорно-фиксирующие устройства, а датчики линейных перемещений размещены на станине и установлены так, что их тросики при выдвижении непараллельны. На нижнем конце стержня закреплено гарпунное устройство, которым макет, после падения, взаимодействует с сыпучим материалом, например песком.

На чертеже представлен общий вид предлагаемого стенда. Он состоит из станины 3, имитирующей жесткость и стыковочные размеры основной части объекта, установленной на стойках 2, прикрепленных к основанию 1. На этом же, основании размещается емкость 7 с сыпучим материалом, например песком 15. В станине 3 выполнено отверстие, через которое пропущен в вертикальном положении пневматический силовозбудитель 4, контактирующий с габаритно-массо-центровочным макетом 8. Последний имеет штатные узлы стыковки 14 с пиротехническим стопорно-фиксирующим устройством, которые устанавливаются в специальные гнезда станины 3. Макет содержит стержень 9 с возможностью регламентированной по длине установки и закрепления на нем сменных дисков 10. На нижнем конце стержня закреплено гарпунное устройство 16, которым макет, после падения, взаимодействует с сыпучим материалом, например песком.

Плоскость стыка II макета со станиной (см. фиг. 1) может быть неперпендикулярной к оси силовозбудителя 4, который устанавливается на кронштейнах 13, имеющих возможность регламентированного изменения места контакта толкателя с опорной пятой макета, например, за счет двух овальных с взаимоперпендикулярными большими осями отверстий. Для имитации поперечных нагрузок на стойках 2 установлены пиротехнические силовозбудители 6. Датчики линейных перемещений 12 закреплены на стойках 2 и связаны с макетом 8 тросиками 11, направления которых непараллельны между собой.

Стенд функционирует следующим образом.

На макете 8 на стержень 9 устанавливаются диски 10, обеспечивая заданные массо-центровочные параметры (массу, центр тяжести, момент инерции).

Подъемным устройством макет подводится к станине 3 и закрепляется на ней штатными узлами стыковки 14.

Устанавливаются и настраиваются: пневматический силовозбудитель 4, пиротехнические силовозбудители 6, датчики линейных перемещений 12 и тросиковая система 11, обеспечивающая регистрацию осевого перемещении центра масс макета и его угловые перекосы в процессе движения после срабатывания стопорно-фиксирующего устройства.

Взводится силовозбудитель 4 и подается электрический сигнал на силовозбудители 6 и пиротехнические устройства СФУ. Срабатывая, фиксатор снимает связь макета 8 со станиной 3.

Под действием сил тяжести и регламентированных по направлению и величине усилий силовозбудителей макет падает вниз в емкость с песком, взаимодействуя с ним своей гарпунной частью 16. При этом регистрируются параметры точек A, B, C, D, E, F (см. фиг. 1) датчиков перемещения, по которым, привлекая параметры тросиковой системы 11, рассчитываются траектория перемещения центра масс и углы перекоса макета в процессе разделения.

Таким образом, использование предлагаемого стенда позволит:
- осуществлять отработку процесса отделения узлов от основной части объекта с регистрацией траекторных параметров перемещения отделяемой части;
- исключить изготовление, сборку, транспортирование штатных изделий к месту испытаний, тем самым сведя к минимуму опасность при испытаниях и финансовые затраты;
- осуществлять многократность использования составных частей стенда.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к испытательной технике для моделирования процессов отделения отработавших частей космических объектов. Согласно изобретению стенд содержит станину, имитирующую основную часть объекта, макет отработавшей части, узлы стыковки частей, систему имитации действующих на отработавшую часть сил и датчики линейных перемещений разделяемых частей. При этом станина и макет установлены соосно вдоль вертикали. Макет содержит стержень, выполненный с возможностью установки на нем съемных дисков. В станине выполнено отверстие, через которое пропущен силовозбудитель, контактирующий со стержнем. В узлах стыковки установлены пиротехнические стопорно-фиксирующие устройства. Тросики датчиков линейных перемещений при выдвижении непараллельны. Изобретение позволяет многократно и более полно на габаритно-массовом макете имитировать действующие при разделении нагрузки и регистрировать большие относительные перемещения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Стенд для отработки процессов отделения углов движущегося объекта, содержащий станину, имитирующую основную часть объекта, габаритно-массово-центровочный макет отработавшей части объекта, узлы стыковки данных частей, систему имитации действующих на отработавшую часть сил и датчики линейных перемещений разделяемых частей объекта с тросиками, отличающийся тем, что станина и габаритно-массово-центровочный макет установлены соосно в вертикальном положении их осей, габаритно-массово-центровочный макет содержит стержень, выполненный с возможностью установки на нем съемных дисков, а в станине выполнено отверстие, через которое пропущен силовозбудитель, контактирующий со стержнем, причем в указанных узлах стыковки установлены пиротехнические стопорно-фиксирующие устройства, а указанные датчики линейных перемещений размещены на станине и установлены так, что их тросики при выдвижении непараллельны. 2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что на нижнем конце указанного макета установлено гарпунное устройство, а в нижней части стенда размещена емкость с сыпучим материалом, например песком.