Установка для демонстрации способов разделения ступеней ракет

Задачей полезной модели является расширение демонстрационных возможностей и выявление причин возмущений у макета полезной нагрузки при работе различных систем разделения. В процессе движения тележек обесточивается электромагнитная защелка 6, открывается электропневмоклапан 9 и сжатый воздух от источника 8 по магистралям поступает в сопла 12 и 13 механизма перемещения тележек, которые создают реактивную силу. Тележка 4 отделяется от тележки 3 и движется с ускорением, пропорциональным реактивной силе, которая зависит от давления газов в баллоне и времени истечения. Отсоединенный макет отделяемой ступени ЛА притормаживает и разворачивается на некий угол вокруг вертикальной оси под действием сил тяги сопел 12 и 13, совершая при этом колебательные угловые перемещения из-за возмущений от действия воздушной струи, истекающей из реактивных сопел 12 и 13. При этом наглядно визуально демонстрируются причины возмущений у макета полезной нагрузки 7 при работе системы разделения, а также позволяет провести анализ конструктивных мероприятий необходимых для их устранения.

Полезная модель относится к демонстрационным приборам и может быть использована, например, в учебном процессе для демонстрации способов разделения ступеней ракет.

Известно устройство для демонстрации законов динамики и способов разделения ступеней ракет, содержащее горизонтальное основание с направляющими, установленные на направляющих две тележки, связанные стыковочно-пусковым устройством с упругим элементом, сменный груз, установленный на первой тележке, и механизм перемещения тележек, размещенный на второй из них (Лекционные демонстрации по физике / Под ред. Ивероновой, М., 1972, с. 38).

Наиболее близким по технической сущности решением является устройство для демонстрации законов динамики, содержащее горизонтальное основание с направляющими, установленные на направляющих две тележки, связанные стыковочно-пусковым устройством с упругим элементом, сменный груз, установленный на первой тележке, и механизм перемещения тележек, размещенный на второй из них, оно снабжено размещенным на второй тележке источником сжатого воздуха с электрогшевноклапаном, связанным магистралями с механизмом перемещения тележек, пружинным толкателем, установленным на одном конце направляющих и взаимодействующим с тележками, средством дистанционного управления разделением тележек и включением механизма их перемещения, имеющим геркон, размещенный между направляющими, и установленные на тележке магнит и переключатель, стыковочно-пусковое устройство выполнено в виде электромагнитной защелки, механизм перемещения тележек состоит из двух горизонтально установленных реактивных сопел с различными критическими сечениями, направленных в противоположные стороны, при этом механизм перемещения тележек и сменный груз установлены на проходящих через их центры масс вертикальных осях вращения, средство дистанционного управления связано с электропневмоклапаном и электромагнитной защелкой, а направляющие установлены с возможностью изменения угла наклона к основанию (Авторское свидетельство SU 1536427, 1987).

Недостатками является то, что приведенные устройства не в полной мере обеспечивают визуальную демонстрацию и выявление причин возмущений у макета полезной нагрузки при работе различных систем разделения, а также не позволяет анализировать конструктивные мероприятия необходимые для их устранения.

Задачей полезной модели является расширение демонстрационных возможностей и выявление причин возмущений у макета полезной нагрузки при работе различных систем разделения.

Техническим результатом является анализ конструктивных мероприятий, необходимых для их устранения.

Сущность полезной модели заключается в том, что в установке для демонстрации способов разделения ступеней ракет, содержащей горизонтальное основание с направляющими, установленные на направляющих две тележки, связанные стыковочно-пусковым устройством с упругим элементом, сменный груз, установленный на первой тележке, и механизм перемещения тележек, размещенный на второй из них, состоящий из источника сжатого воздуха с электропневноклапаном, связанный магистралями с механизмом перемещения тележек, пружинный толкатель, установленный на одном конце направляющих и взаимодействующий с тележками, средство дистанционного управления разделением тележек и включением механизма их перемещения, имеющее геркон, размещенный между направляющими, и установленные на тележке магнит и переключатель, стыковочно-пусковое устройство выполнено в виде электромагнитной защелки, механизм перемещения тележек состоит из двух горизонтально установленных реактивных сопел с различными критическими сечениями, при этом механизм перемещения тележек и сменный груз установлены на проходящих через их центры масс вертикальных осях вращения, средство дистанционного управления связано с электропневмоклапаном и электромагнитной защелкой, а направляющие установлены под углом к основанию, реактивные сопла ориентированы в одну сторону и расположены диаметрально противоположно относительно продольной оси, а сменный груз выполнен в виде конуса.

Новизна заключаются в том, что реактивные сопла ориентированы в одну сторону и расположены диаметрально противоположно относительно продольной оси, а сменный груз выполнен в виде конуса.

Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области и смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявленном устройстве.

На фиг. 1 изображен общий вид установки для демонстрации способов разделения ступеней ракет. Установка содержит горизонтальное основание 1 с направляющими 2, установленные на направляющих две тележки 3 и 4, связанные стыковочно-пусковым устройством с упругим элементом 5, выполненным в виде электромагнитной защелки 6, сменный груз 7, установленный на тележке 3, установленные на тележке 4 механизм перемещения тележек и источник 8 сжатого воздуха с электропневмоклапаном 9, связанным магистралями с механизмом перемещения тележек, пружинный толкатель 10, установленный на одном (правом) конце направляющих 2 и взаимодействующий с тележками, и средство дистанционного управления разделением тележек 3 и 4 и включением механизма их перемещения, имеющее геркон 11, размещенный между направляющими 2, и установленные на тележке 3 магнит и переключатель.

Механизм перемещения тележек состоит из двух горизонтально и диаметрально противоположно относительно продольной оси установленных реактивных сопел 12 и 13 с различными критическими сечениями, направленных в одну сторону стороны. Сменный груз 7 выполнен в виде конуса и механизм перемещения тележек установлены на проходящих через их центры масс вертикальных осях 14 и 15 вращения. Средство дистанционного управления связано с электропневмоклапаном 9 и электромагнитной защелкой 6. Направляющие 2 установлены под углом наклона, который бы максимально компенсировал силу трения между направляющими и колесами тележек 3 и 4.

Кроме того, устройство содержит средства регистрации параметров движения тележек, параметров работы механизма перемещения тележек и параметров вращения макетов, расположенных на тележках 3 и 4 (на фиг. 1 и 2 не показано).

Установка работает следующим образом.

Перед началом проведения опыта направляющие 2 устанавливают наклонно в левую сторону к основанию 1 под таким углом, который бы максимально компенсировал силу трения между направляющими и колесами тележек.

Для демонстрации случая холодного отделения торможением состыкованные тележки 3 и 4, удерживаемые электромагнитной защелкой 6 стыковочно-пускового устройства, устанавливают на направляющих 2 в крайнем правом положении до соприкосновения с пружинным толкателем 10. В результате срабатывания пружинного толкателя 10 тележки совершают равномерное и прямолинейное движение, что подтверждается данными, зафиксированными средствами регистрации.

В процессе движения тележек вследствие взаимодействия геркона 11 и магнита, установленного на тележке 3, срабатывает средство дистанционного управления. В результате этого обесточивается электромагнитная защелка 6, открывается электропневмоклапан 9 и сжатый воздух от источника 8 по магистралям поступает в сопла 12 и 13 механизма перемещения тележек, которые создают реактивную силу, равной алгебраической сумме реактивных сил, создаваемых соплами 12 и 13, действующую на тележку 4 в направлении противоположном движению последней. Тележка 4 отделяется от тележки 3 и движется с ускорением, пропорциональным реактивной силе, которая зависит от давления газов в баллоне и времени истечения.

Вследствие разнотяга (фиг. 2), что характерно и для реальных ЛА, сопла создают не только кратковременный тормозной импульс, но и вращательный возмущающий момент относительно центра масс макета отработавшей ступени тележки 4. Помимо возмущающего вращательного момента на макет отработавшей ступени в процессе ее вращения действует момент сил трения подшипников оси (с некоторым приближением имитирующий демпфирующий аэродинамический момент), который может быть экспериментально определен.

На макете полезной нагрузки 7, размещенной на тележке 3, моменты внешних сил отсутствуют, следовательно, будет отсутствовать вращательное движение и сопутствующий ему момент от сил трения.

Отсоединенный макет отделяемой ступени ЛА притормаживает и разворачивается на некий угол вокруг вертикальной оси под действием сил тяги сопел 12 и 13. Макет полезной нагрузки 7 продолжает движение со скоростью несколько отличной от начальной, совершая при этом колебательные угловые перемещения из-за возмущений от действия воздушной струи, истекающей из реактивных сопел 12 и 13. При этом наглядно визуально демонстрируются причины возмущений у макета полезной нагрузки 7 при работе системы разделения, а также позволяет провести анализ конструктивных мероприятий необходимых для их устранения.

Параметры опыта фиксируются средствами регистрации и позволяют закрепить практические навыки по экспериментальному определению параметров относительного движения разделяемых частей модели ЛА применительно к случаю холодного отделения торможением.

Для демонстрации случая горячего отделения ускорением состыкованные тележки, удерживаемые электромагнитной защелкой 6 стыковочно-пускового устройства, устанавливают на направляющих 2 в крайнем правом положении до соприкосновения с пружинным толкателем 10, при этом состыкованные тележки развернуты на 180° тележкой 4 впереди. В результате срабатывания пружинного толкателя 10 тележки совершают равномерное и прямолинейное движение, что подтверждается данными, зафиксированными средствами регистрации.

В процессе движения тележек вследствие взаимодействия геркона 11 и магнита, установленного на тележке 3, срабатывает средство дистанционного управления. В результате этого обесточивается электромагнитная защелка 6, открывается электропневмоклапан 9 и сжатый воздух от источника 8 по магистралям поступает в сопла 12 и 13 механизма перемещения тележек, которые создают реактивную силу, равной алгебраической сумме реактивных сил, создаваемых соплами 12 и 13, действующую на тележку 4 в направлении по ходу движения последней. Тележка 4 отделяется от тележки 3 и движется с ускорением, пропорциональным реактивной силе, которая зависит от давления газов в баллоне и времени истечения. Отсоединенный макет отделяемой ступени ЛА ускоряется и разворачивается на некий угол вокруг вертикальной оси под действием сил тяги сопел 12 и 13. Макет полезной нагрузки 7 продолжает движение со скоростью несколько отличной от начальной, совершая при этом колебательные угловые перемещения из-за возмущений от действия воздушной струи, истекающей из реактивных сопел 12 и 13. При этом наглядно визуально демонстрируются причины возмущений у макета полезной нагрузки 7 при работе системы разделения, а также позволяет провести анализ конструктивных мероприятий необходимых для их устранения.

Параметры опыта фиксируются средствами регистрации и позволяют закрепить практические навыки по экспериментальному определению параметров относительного движения разделяемых частей модели ЛА применительно к случаю горячего отделения ускорением, а также демонстрировать отделение головной части от боевой ступени.

Для демонстрации случая минометного отделения расталкиванием состыкованные тележки, удерживаются электромагнитной защелкой 6, при этом упругий элемент 5 освобожден и находится в сжатом состоянии, и устанавливают на направляющих 2 в крайнем правом положении до соприкосновения с пружинным толкателем 10. В результате срабатывания пружинного толкателя 10 тележки совершают равномерное и прямолинейное движение, что подтверждается данными, зафиксированными средствами регистрации.

В процессе движения тележек вследствие взаимодействия геркона 11 и магнита, установленного на тележке 3, срабатывает средство дистанционного управления. В результате этого обесточивается электромагнитная защелка 6, упругий элемент 5 расталкивает тележки в разные стороны с одинаковой силой. В результате этого тележки начинают двигаться с одинаковым ускорением.

Параметры опыта фиксируются средствами регистрации и позволяют закрепить практические навыки по экспериментальному определению параметров относительного движения разделяемых частей модели ЛА применительно к случаю минометного отделения расталкиванием.

Полезная модель позволяет расширить демонстрационные возможности за счет:

возможности закрепить практические навыки по экспериментальному определению параметров относительного движения разделяемых частей модели ЛА применительно к различным способам отделения ступеней ракет;

визуального наблюдения и выявления причин наличия возмущений при этом у макета полезной нагрузки, а также анализа конструктивных мероприятий необходимых для их устранения.

Установка для демонстрации способов разделения ступеней ракет, содержащая горизонтальное основание с направляющими, установленные на направляющих две тележки, связанные стыковочно-пусковым устройством с упругим элементом, сменный груз, установленный на первой тележке, и механизм перемещения тележек, размещенный на второй из них, состоящий из источника сжатого воздуха с электропневноклапаном, связанный магистралями с механизмом перемещения тележек, пружинный толкатель, установленный на одном конце направляющих и взаимодействующий с тележками, средство дистанционного управления разделением тележек и включением механизма их перемещения, имеющее геркон, размещенный между направляющими, и установленные на тележке магнит и переключатель, стыковочно-пусковое устройство выполнено в виде электромагнитной защелки, механизм перемещения тележек состоит из двух горизонтально установленных реактивных сопел с различными критическими сечениями, при этом механизм перемещения тележек и сменный груз установлены на проходящих через их центры масс вертикальных осях вращения, средство дистанционного управления связано с электропневмоклапаном и электромагнитной защелкой, а направляющие установлены под углом к основанию, отличающаяся тем, что реактивные сопла ориентированы в одну сторону и расположены диаметрально противоположно относительно продольной оси, а сменный груз выполнен в виде конуса.

РИСУНКИ