ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ МОДЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ ПОДВОДНЫХ СНАРЯДОВ Российский патент 2003 года по МПК F41F3/10 

Изобретение относится к области создания самоходных, самоуправляемых подводных снарядов, а более конкретно к устройству гидродинамических баков для определения динамических характеристик моделей подводных снарядов.

Для летательных аппаратов используют тормозное устройство в виде троса с прикрепленными к нему на пружине грузами и захватное устройство, установленное на объекте торможения (патент Великобритании 1081537, кл. В 64 F 1/02, 1967). Следует заметить, что в техническом решении применены два груза по концам троса, что предопределило возможность применения захватного устройства простейшего типа. Возможные перемещения летательного аппарата компенсируются большим расстоянием между поддерживающим трос стойками.

Основным недостатком устройства является необходимость большой базы закрепления тормозного троса.

Известно устройство подводной канатной дороги для проведения экспериментов, обеспечивающее испытания пропульсивных установок в условиях, близких к натурным. При проведении испытаний получают точные данные о скорости движения снаряда по заранее рассчитанной траектории в зависимости от времени движения. Подводная буксировочная система установлена на полигоне (Nyoc Naval Undervater ordnanze Cyctem), расположенном на озере Моррис Дэм (штат Калифорния) (В. Дородных. Организация испытаний подводного оружия в ВМС США, "Морской сборник", 1980 г. , 8, с.72). Основными элементами буксировочной системы являются два стальных направляющих троса, закрепленных на плашкоуте, поставленном на якорь. Тросы проходят через открытую часть плашкоута и закрепляются над уровнем воды в дальнем конце озера. Диаметр тросов 19 мм, протяженность подводного участка 915 м на глубине около 18 м. Также многопрядные тросы поставляются промышленностью и часто используются для подвесных канатных дорог. Каждый трос выдерживает растягивающее усилие до 66,7 кН.

В точке входа тросов в воду расположен U-образный плашкоут, на котором закрепляется испытуемый снаряд к тросам, производится его регулировка и осуществляется старт. Испытуемое тело под действием собственной массы скользит по тросам до погружения на глубину 0,6 м. Затем под натяжением спускового тросика включается пусковая аппаратура, которая за несколько секунд включает энергетическую установку.

После эксперимента моторный катер буксирует ходовые ролики обратно на плашкоут и тянет за собой испытуемое тело.

В конце работы пропульсивной установки подводного снаряда есть достаточное расстояние подводной канатной дороги для его остановки, поэтому отсутствует необходимость в устройстве торможения и остановки моделей подводных снарядов.

Вся измерительная аппаратура устанавливается внутри испытываемых объектов вместе с 14-канальным осциллографом для записи получаемой информации.

Для измерения поступательной скорости один из тросов намагничивается по участкам, расположенным через каждые 1,5 м.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство подводной канатной дороги для торпедного полигона (Леонард Грейнер. Гидродинамика и энергетика подводных аппаратов, изд. "Судостроение", Л., 1978, с.348-355).

Основными недостатками прототипа является отсутствие устройства для определения динамических характеристик масштабных моделей подводных снарядов в лабораторных условиях при движении их в свободной воде и в ограниченных объемах, тормозного устройства для торможения после прохождения моделью снаряда необходимого маршевого участка движения.

Целью изобретения является устранение названных недостатков, а также снижение трудоемкости испытаний и улучшение условий эксперимента в свободной воде и при движении в ограниченных объемах, что соответствует самовыходу, например, торпеды из подводного аппарата.

Цель достигается тем, что в водяном резервуаре гидродинамического устройства установлена пусковая труба, состоящая из двух подвижных относительно друг друга половин, со съемными полукольцами обтюрации, и поперек направления движения подводного снаряда установлен трос, уложенный в направляющие с возможностью вращения роликов, оси которых закреплены на консольных стойках, направленных в сторону подходящей модели подводного снаряда, а концы троса заделаны в два горизонтальных отверстия треугольной пластины, к третьему отверстию на пружине прикреплен груз повышенного гидродинамического сопротивления.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием разъемной пусковой трубы и устройством торможения модели подводного снаряда.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого изобретения с другими техническими решениями показывает, что пусковая труба, тросовое направляющее устройство торможения с использованием повышенного гидродинамического сопротивления известны. Однако, при введении разъемной трубы и устройства торможения в связи с остальными элементами в заявляемое устройство, последние проявляют новые свойства, что приводит к снижению трудоемкости испытаний путем создания конструкций, обеспечивающих быстрое перепрофилирование резервуара под различные условия испытаний.

Последнее позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показан общий вид гидродинамической установки для модельных испытаний подводных снарядов. На фиг. 2 - устройство пусковой трубы в замкнутом положении. На фиг.3 - пусковая труба в разомкнутом положении. На фиг. 4 - устройство торможения моделей подводных снарядов в установке гидродинамической.

На корпус 1 водяного резервуара гидродинамической установки для модельных испытаний подводных снарядов установлена балка 17 на опорах 15 (фиг.1). На балке 17 закреплены кронштейны 12 и 16, на которых на шарнирных опорах 38 закреплены левая и правая половины пусковой трубы 32. Каждая половина пусковой трубы имеет также по два съемных полукольца обтюрации 29. На выпуклой части каждой половины пусковой трубы 32 закреплены по обуху 37, к которым с помощью пальцев крепятся рычаги 36 силового привода поворота обеих частей пусковой трубы 32. В свою очередь с помощью пальца оба рычага 36 крепятся к общей силовой тяге 14 перемещения обеих половин пусковой трубы 32. Необходимо отметить, что практически при смыкании обеих половин пусковой трубы 32 герметичность ее и задней крышки 3 не представляет труда обеспечить. Силовой привод поворота половины трубы 32 на фигурах не показан. В разомкнутом положении пусковой трубы тяга 14 поднятия половин фиксируется стопором 13, который установлен на балке 17. К концу балки 17 с помощью кронштейна 11 установлена траверса 6, к которой с помощью устройства 2, регулирующего натяжение, закреплены направляющие тросы 28. Другие концы направляющих тросов зафиксированы с помощью устройства крепления и регулировки 21 на траверсе 20, которая с помощью кронштейна 19 установлена на балке 17. На направляющих тросах 28 с помощью верхних роликов 31 и нижних 30 закрепляется модель торпеды 4. На носовой части модели торпеды устанавливается захват с роликом 18, а к оперению снаряда крепится тросик 7, намотанный на барабан, к которому прикреплен диск 9 с прорезями устройства замера скорости. На кронштейне 8 устройства замера и регистрации скорости движения снаряда установлена лампочка с фотодиодом 10, подключенные к регистрирующему прибору.

Датчик замера скорости включает лампу накаливания и фотодиод, между которыми расположен диск с прорезями 9. Диск 9 установлен на барабане с намотанным тросиком 7. Тросик 7, направляемый роликом 5, закреплен к оперению модели торпеды 4. Действие устройства замера скорости заключается в следующем. При движении модели последняя тянет тросик 7, который вращает барабан 9 с прорезями. При попадании прорези между лампочкой и фотодиодом на него падает свет, что приводит к возникновению электрического сигнала, который фиксируется на шлейфном осциллографе.

Тормозное устройство гидродинамической установки для модельных испытаний подводных снарядов смонтировано на кронштейнах 19 и имеет две консоли 22 с установленными на осях 35 с возможностью вращения роликами 27. Кроме того, на кронштейнах 19 установлено по два ролика 23. Один служит для направления движения троса, а второй предотвращает возможность его схода с ролика 23. Тормозной трос уложен на роликах 27 и 23, а его концы заделаны в двух горизонтальных отверстиях треугольной пластины 33. К третьему отверстию с помощью пружины 25 прикреплен груз 26 повышенного гидродинамического сопротивления.

Введением консольных стоек 22 для закрепления направляющих роликов 27 достигается существенная величина снижения тормозного пути модели 4 подводного снаряда с одновременной укладкой вытягиваемых ветвей троса вдоль объекта торможения.

Скорость подвода модели снаряда к тормозному тросу может быть различной и, следовательно, требуется корреляция тормозной силы в зависимости от этой скорости. Указанная корреляция достигается применением груза, выполненного в виде тела повышенного гидродинамического сопротивления (фиг.4). Так как гидродинамическая сила пропорциональна квадрату скорости, то такое решение является весьма эффективным в большом диапазоне скоростей модели. После снижения скорости модели до достаточно низкой торможение обеспечивается грузом 26. Груз конструктивно оформлен в виде чаши с утолщенным дном. При этом применен один груз, обеспечивающий создание силы соосной модели снаряда. В заявленном техническом решении для исключения бокового перемещения модели торпеды 4 в захватное устройство введен ролик 18, охватываемый пружинными пластинами 34, играющими роль только направляющих (а не захватов).

При приготовлении гидродинамической установки к проведению эксперимента устанавливают на направляющих тросах 28 модель подводного снаряда 4 с помощью роликов 30 и 31 около траверсы 6, проверяют укладку троса 27 в направляющих роликах 23 тормозного устройства, наматывают измерительный тросик 7 на барабан, подают питание на лампу 10 и фотодиод устройства замера скорости.

Для определения динамических характеристик в свободной воде с помощью тяги 14 силового привода поднимают половины пусковой трубы 32 и стопорят их в верхнем положении с помощью стопора 13 для фиксации в разомкнутом положении (фиг.1, 2).

Труба 32 при разомкнутых половинах обеспечивает проведение эксперимента в неограниченном объеме воды. После смыкания половин 32 трубы можно провести эксперимент при самовыходе из трубы торпедного аппарата, закрытого крышкой 3, то есть достигается универсальность установки (фиг.1 - 3).

В момент срабатывания подают питание на силовой электродвигатель модели подводного снаряда 4 от его источника питания или по кабелю, не показанных на фиг.1. Двигатель приходит в действие и через дифференциал вращает два винта противоположного вращения. Модель за счет тяги винтов начинает двигаться на роликах по направляющим тросам 28. Она разгоняется, достигает маршевой скорости и подходит к тросу, натянутому грузом 26 между роликами 27. Подача питания на двигатель прекращается. Трос 24 попадает между подпружиненными направляющими 34, направляется ими и ложится на ролик 18. Снаряд увлекает за собой трос 24, который перемещает треугольную пластину 33 и вместе с ней груз 26 (фиг. 4). Удар предотвращается пружиной 25. Подводный снаряд 4, не доходя до траверсы 20, останавливается. Время остановки модели можно также регулировать, изменяя массу груза повышенного гидродинамического сопротивления 26.

Подготовка гидродинамической установки и определение динамических характеристик моделей при движении в трубе заключается в следующем. Устанавливают необходимые для эксперимента полуцилиндры обтюрации 29 пусковой трубы 32, отдают стопор 13 фиксации и опускают тягу 14 силового привода половин пусковой трубы. При опускании тяга 14 перемещает рычаги 36 поворотного устройства и смыкает ими половины пусковой трубы 32. Остальные действия при подготовке к пуску, при пуске и регистрации результатов эксперимента аналогичны в свободной воде.

От использования изобретения следует ожидать обеспечение возможности определения динамических характеристик моделей подводных снарядов (геофизических, гидрологических, искателей подводных объектов, подводного оружия) в свободной воде и при движении в существенно ограниченном объеме.

Рекомендовано высшим военно-морским учебным заведениям и другим организациям приобрести лицензию у ВМорА на гидродинамическую установку для модельных испытаний подводных снарядов.

Изобретение относится к области создания самоходных, самоуправляемых подводных снарядов, а более конкретно к устройству гидродинамических баков для определения динамических характеристик моделей подводных снарядов. Установка снабжена прикрепленной к поперечному набору водяного резервуара продольной балкой с траверсами на ее концах. Между траверсами натянуты два расположенных один над другим троса с установленной на роликах моделью снаряда. Пусковая труба выполнена в виде двух охватывающих тросы полуцилиндров, прикрепленных шарнирно к установленным на балке кронштейнам и связанных рычагами с тягой привода раскрытия-закрытия трубы. Тормозное устройство выполнено в виде уложенного на роликах горизонтально поперек направления движения модели снаряда тормозной формы. Ролики установлены на консольных стойках, прикрепленных к траверсе балки. Захватное устройство тормозного троса выполнено в виде двух установленных по центру носовой оконечности модели снаряда подпружиненных пластин с роликом. Такое выполнение установки позволяет значительно снизить трудоемкость ее перепрофилирования при изменении условий испытаний. 4 ил.

Гидродинамическая установка для модельных испытаний подводных снарядов, содержащая водяной резервуар с поперечным набором в верхней части, пусковую трубу, тормозное и регистрирующее устройства, отличающаяся тем, что она снабжена прикрепленной к поперечному набору водяного резервуара продольной балкой с траверсами на ее концах, между которыми натянуты два расположенных один над другим троса с установленной на роликах моделью снаряда, пусковая труба выполнена в виде двух охватывающих тросы полуцилиндров, прикрепленных шарнирно к установленным на балке кронштейнам и связанных рычагами с тягой привода раскрытия-закрытия трубы, тормозное устройство выполнено в виде уложенного на роликах горизонтально поперек направления движения модели снаряда тормозного троса, к концам которого на пружине прикреплен груз чашеобразной формы, ролики установлены на консольных стойках, прикрепленных к траверсе балки, захватное устройство тормозного троса выполнено в виде двух установленных по центру носовой оконечности модели снаряда подпружиненных пластин с роликом, осциллограф регистрирующего устройства соединен электрически с фотодиодом и с электролампочкой, между которыми установлен с возможностью вращения диск с прорезями, а на скрепленный с диском барабан намотан тросик, конец которого через направляющий ролик присоединен к кормовой оконечности модели снаряда.