Стенд для транспортных испытаний реактивных снарядов

Техническое решение относится к области изучения, организации и проведения испытаний объектов военного назначения на различных этапах их жизненного цикла, в основном в процессе их транспортирования в контейнерах, при действии широкого спектра вибродинамических и ударных нагрузок. Его целью является совершенствование конструкции стенда, расширение его функциональных возможностей и повышение достоверности проведения транспортных испытаний реактивных снарядов. Стенд для транспортных испытаний реактивных снарядов содержит базовую платформу со смонтированным на ней монтажным основанием, на котором размещен силовозбудитель, электрически связанный с задатчиком программы испытаний, механически соединенный с испытуемым реактивным снарядом и оборудованный механизмом удержания снаряда в транспортном положении, включающим поддерживающий его хомут в виде обруча, при этом, на монтажном основании стенда жестко закреплена вертикальная опора с установленным на ней своим основанием рычажным направляющим устройством, выполненным в виде шарнирно-пространственного четырехзвенника, коромысло которого, через связанные с его основанием рычаги, шарнирно присоединено к хомуту, поддерживающему снаряд в транспортном положении. Кроме того, в его состав введены устройство обработки и анализа информации и, связанные с ним блок ввода допустимых отклонений параметров снаряда от заданной программы и модуль отображения информации. При этом, на корпус снаряда установлены N датчиков линейных ускорений, подключенные совместно с задатчиком программы испытаний к устройству обработки и анализа информации, которое одержит N блоков разности, связанных по входам с датчиками линейных ускорений и задатчиком программы испытаний, а по выходам подключенные к N блокам сравнения, связанным с блоком 14 ввода допустимых отклонений параметров реактивного снаряда от заданной программы.

Техническое решение относится к области изучения, организации и проведения испытаний и отработки сложных дорогостоящих объектов, в основном военного назначения, и предназначено для объективного контроля параметров технического состояния реактивного снаряда, например управляемой авиационной ракеты, на различных этапах его жизненного цикла. В частности в процессе транспортирования его в контейнере, при действии широкого спектра вибродинамических и ударных нагрузок.

Стенд может быть использован для воспроизведения совокупности различных нагрузок, контроля, изучения и оперативного анализа параметров конструкции реактивного снаряда при их действии, для оценки технического состояния и качества работы его подсистем, в том числе для принятия решения о целесообразности дальнейшего применения таких снарядов.

Преимущественно, оно касается изучения особенностей технического состояния твердотопливных ракет класса «земля-воздух», как правило, предназначенных для обеспечения противовоздушной обороны промышленных и военно-технических объектов страны. В частности при их транспортировке железнодорожным транспортом или автомобильным, по проселочным дорогам, характеризующейся большим числом различного рода механических воздействий и возмущений.

Решение также может быть использовано для аналогичных задач и в других областях человеческой деятельности, например при контроле технического состояния гражданских грузов, перевозимых на автомобильном или морском транспорте, при оценке надежности и эффективности их закрепления, при

проведении работ по испытаниям при сертификации продукции, в том числе военного назначения.

Известны и широко применяются аналоги настоящего решения -различные способы и соответствующие стенды для имитации (моделирования) условий, вибродинамических и ударных воздействий, характерных для этапа транспортирования технических объектов различного, в том числе военного назначения, таких как управляемые реактивные снаряды. Например, приведенные в книге «Надежность и эффективность в технике»: Справочные данные по условиям эксплуатации и характеристикам надежности / Под общей редакцией В.А.Кузнецова. -М. Машиностроение, 1990. - Т.10. В них используются специальные трассы, включающие крутые повороты, переезды рельсовых путей, участки резкого торможения и т.п., самодвижущиеся транспортные тележки с уложенными на них реактивными снарядами и мобильные средства контроля состояния объекта испытаний.

Основными недостатками отмеченных средств имитации процессов транспортирования различных технических устройств, в частности реактивных снарядов, являются их ограниченные функциональные возможности. Так, не в полной мере обеспечиваются условия испытаний зенитных ракет, перевозка которых производится как правило в вертикальном положении. Ввиду больших дальностей транспортирования снарядов на практике и соответственно необходимого объема испытаний, последние занимают значительные сроки времени и требуют довольно больших материальных затрат.

Известен также стенд для транспортных испытаний реактивных снарядов разработки МЗ «Вымпел» (г. Москва) - прототип, описанный в книге В.В.Ищенко «Испытания установок вооружения летательных аппаратов», Москва, МАИ, 1999.

Такой стенд содержит базовую платформу (основание) со смонтированным на ней монтажным устройством, на котором размещен силовозбудитель, электрически связанный с задатчиком программы испытаний, и кинематически соединенный с испытуемым реактивным снарядом. Кроме того, стенд-прототип оборудован механизмом удержания снаряда в транспортном (вертикальном) положении, выполненном в виде обруча (хомута) с не менее чем тремя пружинными амортизаторами, установленными, в частности, под углами 120 градусов друг к другу в плане и зафиксированными в корпусе монтажного устройства.

К основным недостаткам рассмотренного стенда-прототипа относятся:

- низкая достоверность моделируемых условий транспортирования изделий, и конструкцией механизма удержания реактивного снаряда в рабочем (вертикальном) положении, поскольку в примененном механизме используются пружины, а они обладают неравномерной жесткостью и, следовательно, имеют место значительные сложности в настройке их симметрии, неизбежно возникают при работе силовозбудителя боковые раскачки и нерегулярные флуктуации положения снаряда. Это и снижает адекватность результатов и требует для повышения достоверности существенного увеличения объема испытаний.

- недостаточные функциональные возможности стенда, например, в части оперативности, качества обработки и визуализации результатов испытаний, автоматизации оценки качества снаряда в части удовлетворения технических требований.

- сложность конструкции стенда, особенно в части механизма удержания снаряда и его настройки и подготовки к работе, что приводит к увеличению времени его подготовки к испытаниям и их объема.

Задачей, решаемой настоящим техническим решением, его целью, является совершенствование конструкции стенда, расширение его функциональных

возможностей и повышение достоверности проведения транспортных испытаний реактивных снарядов.

Основные методические недостатки прототипа в части повышения достоверности испытаний, можно устранить, если механизм удержания снаряда выполнить по типу лемнискаты Бернулли. Предлагаемый механизм конструктивно представляет собой силовую рычажную систему, позволяющую (см. фиг.1) точке А подвески корпуса реактивного снаряда перемещаться при транспортных вибрациях строго линейно (вертикально), аналогично тому, как это происходит реально при размещении снаряда в пусковом контейнере.

Такое движение достигается соотношением длин Z₁ и Z₂ рычагов реализующего лемнискату шарнирно-пространственного двойного четырех звенника, пространственным расположением V₁ и V ₂ точек O₁ и О₂ мест шарнирного крепления рычагов к основанию (опоре). При этом, ход h точки А направляющего устройства вдоль оси Y (то есть в продольном направлении) при малых углах a₁ и a₂ (как правило, до 20 градусов) поворота коромысла Z₃ математически может быть представлен зависимостями

h=2Z₁ sin a ₁ и h=2 Z₂ sin a₂ (1)

то есть, справедливо Z₁ sin a₁=Z₂ sin a ₂. (2)

При этом, стрелки дуг l₁ и l₂, описываемых точками B ₁ и В₂ шарниров коромысла Z ₃, через длины Z₁ и Z ₂ рычагов определяются по формулам

l ₁=Z₁(1-cos a₁ ) и l₂=Z₂(1-cos a ₂). (3)

Так как необходимый ход h направляющего устройства известен, то углы a₁ и a ₂ коромысла, естественно тоже определяемы, и можно вычислить стрелки дуг l₁ и l₂ ,

тогда нахождение положения точек A, B ₁ и В₂ сводится к определению кривой, описываемой точкой В₂, заменив эту кривую дугой круга, равной длине рычага Z₂, описанной из центра O₂.

Реализация конструкции согласно указанным зависимостям позволит с очень высокой (до 0.1%) точностью удовлетворить решению поставленной задачи, а именно, точка А будет перемещаться практически прямолинейно. Практика показывает, что это достигается при условиях, если a ₁ и a₂ не превышают 19.5 град, а длины рычагов Z₁ и Z₂ соотносятся с ходом h как 2:7.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что известный стенд для транспортных испытаний реактивных снарядов, содержащий базовую платформу со смонтированным на ней монтажным основанием, на котором размещен силовозбудитель, электрически связанный с задатчиком программы испытаний, механически соединенный с испытуемым реактивным снарядом и оборудованный механизмом удержания в транспортном положении снаряда, содержащим поддерживающий его хомут в виде обруча, отличающийся тем, что дополнительно на монтажном основании стенда жестко закреплена вертикальная опора с установленным на ней своим основанием рычажным направляющим устройством, выполненным в виде шарнирно-пространственного четырехзвенника, коромысло которого, через связанные с его основанием рычаги, шарнирно присоединено к хомуту, поддерживающему снаряд в транспортном положении.

Кроме того, для сокращения времени подготовки стенда к испытаниям, их объема и автоматизации обработки результатов, в его состав дополнительно введены устройство обработки и анализа информации, и связанные с ним блок ввода допустимых отклонений параметров реактивного снаряда от заданной программы и модуль отображения информации, при этом на корпус реактивного снаряда

установлены N датчиков линейных ускорений, подключенные совместно с задатчиком программы испытаний к устройству обработки и анализа информации.

С целью повышения достоверности результатов транспортных испытаний реактивных снарядов, устройство обработки и анализа информации содержит N блоков разности, связанных по входам с датчиками линейных ускорений и задатчиком программы испытаний, а по выходам подключенные к N блокам сравнения, связанным с блоком ввода допустимых отклонений параметров реактивного снаряда от заданной программы.

На фиг.1 для пояснения принципа работы предлагаемого стенда для транспортных испытаний реактивных снарядов, в частности его механизма удержания, приведена кинематическая схема направляющего устройства, поясняющая соотношения (1)-(3) и иллюстрирующая прямолинейность перемещения точки А подвески ракеты.

На фиг.2 представлена обобщенная функциональная блок-схема испытательного стенда.

Фиг.3 иллюстрирует структурную схему устройства обработки и анализа информации испытательного стенда.

Стенд для транспортных испытаний реактивных снарядов содержит базовую, например железобетонную, платформу 1 со смонтированным на ней монтажным основанием 2, на котором размещен силовозбудитель 3, электрически связанный с задатчиком 4 программы испытаний, а также соединенный с испытуемым реактивным снарядом 5 механизм 6 его удержания в транспортном положении, содержащий хомут 7 в виде обруча, отличающийся тем, что дополнительно на монтажном основании 2 стенда жестко закреплена вертикальная опора 8 с установленным на ней своим основанием 9 рычажным

направляющим устройством 10, выполненным в виде шарнирно-пространственного четырехзвенника, коромысло 11 которого, через связанные с его основанием 9 рычаги 12, шарнирно присоединено к хомуту 7, поддерживающему снаряд 5 в транспортном положении.

Кроме того, в состав стенда дополнительно введены устройство 13 обработки и анализа информации, и связанные с ним блок 14 ввода допустимых отклонений параметров реактивного снаряда 5 от заданной программы и модуль 15 отображения информации, при этом на корпус реактивного снаряда 5 установлены N датчиков 16 линейных ускорений, подключенные совместно с задатчиком 4 программы испытаний к устройству 13 обработки и анализа информации.

При этом, устройство 13 обработки и анализа информации содержит N блоков разности 17, связанных по входам с N датчиками 16 линейных ускорений и задатчиком 4 программы испытаний, а по выходам подключенные к N блокам сравнения 18, связанным с блоком 14 ввода допустимых отклонений параметров реактивного снаряда от заданной программы.

Стенд для транспортных испытаний реактивных снарядов функционирует следующим образом:

Перед началом испытаний реактивный снаряд 5, например с помощью тельфера или лебедки, устанавливают и его нижнюю (хвостовую) часть механически соединяют с силовозбудителем 3, размещенном на монтажном основании 2 стенда, расположенном на базовой платформе 1. На верхнюю часть снаряда 5 надевают и жестко закрепляют поддерживающий его хомут 7 в виде обруча с крепежным отверстием, через которое его шарнирно соединяют с коромыслом 11 рычажного направляющего устройства 10 в виде пространственного четырехзвенника. Коромысло 11 своим основанием 9 жестко связано с вертикальной опорой 8, установленной на монтажном основании 2 стенда.

Затем, например с помощью флоппи-диска, устанавливают на задатчике 4 программу транспортных испытаний снаряда. Включают энергетическую часть стенда и управляют согласно программы режимом работы силовозбудителя 3, реализуя, например широкополосную случайную вибрацию с заданными спектральными параметрами. При этом, снаряд 5 приобретает соответствующие вертикальные колебания, а возникающие вследствие недостаточных жесткостей его корпуса, люфтов в соединениях и других факторов поперечные движения компенсируются рычажным направляющим устройством 10 механизма 6 удержания снаряда 5 в транспортном положении, обеспечивая таким образом его строго продольные движения.

Кроме того, перед началом проведения испытаний через блок 14 вводят значения допустимых отклонений параметров реактивного снаряда 5 от заданной программы, а на корпус снаряда устанавливают в соответствии с техническим заданием на испытания N датчиков 16 линейных ускорений. Далее, в процессе работы стенда, по их сигналам в устройстве 13 обработки и анализа информации, путем сравнения с данными программы с задатчика 4 в N блоках 17 разности определяют соответствующие рассогласования и сравнивают их с сигналами допустимых отклонений параметров реактивного снаряда от заданной программы из блока 14. Полученные результаты электрически направляют на экран модуля 15 отображения информации. По отображенным на экране результатам, оператор принимает решение о продолжении испытаний, изменении их режимов, делает выводы о целесообразности внесения изменений, при необходимости, в конструкцию снаряда и так далее.

Как показали, расчеты, оценки и практическая эксплуатация, такой стенд позволит на 20-25% сократить сроки и объем необходимых для успешной отработки конструкции реактивных снарядов транспортных испытаний.

1. Стенд для транспортных испытаний реактивных снарядов содержащий базовую платформу со смонтированным на ней монтажным основанием, на котором размещен силовозбудитель, электрически связанный с задатчиком программы испытаний, механически соединенный с испытуемым реактивным снарядом и оборудованный механизмом удержания снаряда в транспортном положении, содержащим поддерживающий его хомут в виде обруча, отличающийся тем, что дополнительно на монтажном основании стенда жестко закреплена вертикальная опора с установленным на ней своим основанием рычажным направляющим устройством, выполненным в виде шарнирно-пространственного четырехзвенника, коромысло которого, через связанные с его основанием рычаги, шарнирно присоединено к хомуту, поддерживающему снаряд в транспортном положении.

2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что в его состав дополнительно введены устройство обработки и анализа информации, и связанные с ним блок ввода допустимых отклонений параметров реактивного снаряда от заданной программы и модуль отображения информации, при этом на корпус реактивного снаряда установлены N датчиков линейных ускорений, подключенные совместное задатчиком программы испытаний к устройству обработки и анализа информации.

3. Стенд по п.1, отличающийся тем, что его устройство обработки и анализа информации содержит N блоков разности, связанных по входам с датчиками линейных ускорений и задатчиком программы испытаний, а по выходам подключенные к N блокам сравнения, связанным с блоком 14 ввода допустимых отклонений параметров реактивного снаряда от заданной программы.