RU172107U1

RU172107U1 - HYDRODYNAMIC STAND WITH RUNNING FLOW SIMULATION SYSTEM

Info

Publication number: RU172107U1
Application number: RU2017115289U
Authority: RU
Inventors: Антон Валентинович Красильников
Original assignee: Антон Валентинович Красильников
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2017-06-28

Abstract

Полезная модель относится к области экспериментальной техники и может быть использована для опытного определения динамических характеристик пусковых устройств подводных аппаратов с учетом воздействия набегающего потока. Гидродинамический стенд с системой имитации набегающего потока, содержит заполненный жидкостью прочный корпус с днищами, на одном из которых размещен быстроразъемный узел крепления пускового устройства подводного аппарата, направляющие элементы для подводного аппарата и устройство для его торможения, заполненную газом демпфирующую полость, систему уставки давления в демпфирующей полости, измерительно-регистрирующую и управляющую работой стенда аппаратуру, при этом стенд имеет систему имитации набегающего потока, в состав которой входит подпружиненный ролик, установленный в корпусе стенда с возможностью регулировки контактного усилия между ним и подводным аппаратом. Технический результат – возможность исследовать воздействие имеющего различную скорость набегающего потока на процесс отделения объекта от носителя в широком диапазоне глубин. 1 ил.The utility model relates to the field of experimental technology and can be used for experimental determination of the dynamic characteristics of the launching devices of underwater vehicles, taking into account the impact of the oncoming flow. The hydrodynamic stand with a free-stream simulation system contains a durable liquid-filled housing with bottoms, on one of which there is a quick-detachable mounting unit for the launch device of the underwater vehicle, guiding elements for the underwater vehicle and a device for braking it, a gas-filled damping cavity, and a pressure setting system in the damping cavities measuring, recording and controlling the operation of the stand equipment, while the stand has a system of simulating the incoming flow, which includes there is a spring-loaded roller installed in the housing of the stand with the ability to adjust the contact force between it and the underwater vehicle. EFFECT: possibility to study the effect of a free-stream having a different speed on the process of separating an object from a carrier in a wide range of depths. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области экспериментальной техники и может быть использована для опытного определения динамических характеристик пусковых устройств подводных аппаратов с учетом воздействия набегающего потока.The utility model relates to the field of experimental technology and can be used for experimental determination of the dynamic characteristics of the launching devices of underwater vehicles, taking into account the impact of the oncoming flow.

Известен моделирующий стенд для исследования гидродинамических процессов при разделении частей подводных аппаратов по патенту РФ №109856, МПК G01M 10/00, 2011, характеризующийся тем, что он содержит бассейн, погружаемую на дно бассейна модель шлюзовой камеры с расположенной внутри нее моделью носителя, например, подводного аппарата, снабженного моделью отделяемой капсулы для океанографических и океанофизических исследований, поднимаемую со дна корзину, улавливающую модель носителя, кинематически связанную с моделью шлюзовой камеры двумя параллельно натянутыми направляющими тросами, по которым перемещается модель носителя, улавливатель модели отделяемой капсулы, выполненный в виде поднимаемого со дна брезентового полога с прикрываемым шторкой окном для прохода направляющих тросов и модели носителя, при этом направляющие тросы связаны с системой их натяжения, а модели носителя и отделяемой капсулы оснащены бортовыми средствами измерений и регистрации параметров исследуемых процессов. Моделирующий стенд также может быть снабжен аварийной системой подъема моделей носителя и отделяемой капсулы, выполненной в виде поднимаемой со дна металлической сетки, размещаемой на дне бассейна в зоне возможного падения моделей носителя и капсулы.A well-known modeling stand for the study of hydrodynamic processes when separating parts of underwater vehicles according to the patent of the Russian Federation No. 109856, IPC G01M 10/00, 2011, characterized in that it contains a pool, a model of a lock chamber immersed on the bottom of the pool with a carrier model located inside it, for example, an underwater vehicle equipped with a detachable capsule model for oceanographic and oceanophysical studies, a basket lifted from the bottom, catching a carrier model kinematically coupled to the airlock model by two pairs guides that are pulled tightly along which the carrier model moves, a detachable capsule model catcher, made in the form of a window that can be lifted from the bottom of the tarpaulin canopy with a shutter to cover the guide cables and the carrier model, while the guide cables are connected to their tension system, and the carrier model and detachable capsules are equipped with on-board measuring instruments and recording parameters of the investigated processes. The modeling stand can also be equipped with an emergency system for lifting the models of the carrier and the detachable capsule, made in the form of a metal mesh lifted from the bottom, placed on the bottom of the pool in the zone of possible fall of the carrier and capsule models.

Данное техническое решение позволяет оценить влияние набегающего потока на процесс отделения объекта (например, подводного аппарата) от подводного носителя, однако представленный вариант стенда имеет и недостатки. Во-первых, имитация набегающего потока реализуется за счет движения модели носителя, что требует существенных габаритов бассейна (стенда) из-за наличия участков разгона и торможения (модель носителя необходимо разогнать до требуемой скорости, осуществить отделение от нее объекта, а затем остановить). Во-вторых, предлагаемый стенд не позволяет моделировать отделение объекта от носителя на глубинах более 10-15 метров (моделируемая глубина отделения ограничена глубиной бассейна).This technical solution allows us to evaluate the effect of the incident flow on the process of separating an object (for example, an underwater vehicle) from an underwater vehicle, however, the presented version of the stand also has drawbacks. Firstly, the free stream imitation is realized due to the movement of the carrier model, which requires significant dimensions of the pool (bench) due to the presence of acceleration and deceleration sections (the carrier model must be accelerated to the required speed, the object must be separated from it, and then stopped). Secondly, the proposed stand does not allow simulating the separation of the object from the carrier at depths of more than 10-15 meters (the simulated separation depth is limited by the depth of the pool).

Для имитации воздействия глубины на процесс отделения объекта от носителя создаются гидродинамические стенды. Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели и принятым в качестве прототипа является гидродинамический стенд с системой поддержания давления по патенту РФ на полезную модель №115477, G01M 10/00, 2012, содержащий заполненный жидкостью прочный корпус с днищами, на одном из которых размещен быстроразъемный узел крепления пускового устройства подводного аппарата, направляющие элементы для подводного аппарата и устройство для его торможения, заполненную газом демпфирующую полость, систему уставки давления в демпфирующей полости, измерительно-регистрирующую и управляющую работой стенда аппаратуру и систему поддержания в демпфирующей полости постоянства установочного давления, при этом система поддержания давления содержит группу программно-управляемых в зависимости от расчетного закона повышения давления в демпфирующей полости электромагнитных клапанов разного проходного сечения, соединенных кабелями с управляющей аппаратурой.To simulate the effect of depth on the process of separating an object from a carrier, hydrodynamic stands are created. The closest in technical essence to the claimed utility model and adopted as a prototype is a hydrodynamic bench with a pressure maintenance system according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 115477, G01M 10/00, 2012, containing a durable liquid-filled housing with bottoms, one of which is placed quick disconnect assembly of the underwater vehicle launcher, guiding elements for the underwater vehicle and a device for braking it, a gas-filled damping cavity, a pressure setting system in the damping cavities, measuring and recording and controlling the operation of the stand apparatus and a system for maintaining a constant pressure in the damping cavity, the pressure maintaining system contains a group of program-controlled, depending on the design law, pressure increase in the damping cavity of electromagnetic valves of different passage sections, connected by cables to the control equipment.

Недостатком описанного выше технического решения является отсутствие возможности моделировать воздействие на процесс отделения объекта от носителя со стороны набегающего потока.The disadvantage of the technical solution described above is the inability to simulate the impact on the process of separation of the object from the carrier from the side of the incoming flow.

Технической задачей настоящей полезной модели является разработка конструкции гидродинамического стенда, позволяющей моделировать воздействие на процесс отделения объекта от носителя со стороны набегающего потока в широком диапазоне глубин.The technical task of this utility model is to develop the design of a hydrodynamic bench, which allows simulating the impact on the process of separation of the object from the carrier from the incoming flow in a wide range of depths.

Техническим результатом полезной модели является возможность исследовать воздействие имеющего различную скорость набегающего потока на процесс отделения объекта от носителя в широком диапазоне глубин.The technical result of the utility model is the ability to study the effect of a free-stream having a different velocity on the process of separating an object from a carrier in a wide range of depths.

Указанный результат достигается за счет того, что гидродинамический стенд с системой имитации набегающего потока содержит заполненный жидкостью прочный корпус с днищами, на одном из которых размещен быстроразъемный узел крепления пускового устройства подводного аппарата, направляющие элементы для подводного аппарата и устройство для его торможения, заполненную газом демпфирующую полость, систему уставки давления в демпфирующей полости, измерительно-регистрирующую и управляющую работой стенда аппаратуру, при этом стенд имеет систему имитации набегающего потока, в состав которой входит подпружиненный ролик, установленный в корпусе стенда с возможностью регулировки контактного усилия между ним и подводным аппаратом.The specified result is achieved due to the fact that the hydrodynamic stand with a free-stream simulation system contains a sturdy liquid-filled housing with bottoms, one of which houses a quick-disconnect mounting unit for the underwater vehicle launching device, guiding elements for the underwater vehicle and a device for braking it, damped with gas cavity, pressure setting system in the damping cavity, measuring, recording and controlling the operation of the stand equipment, while the stand has a system y simulate the incoming flow, which includes a spring-loaded roller mounted in the housing of the stand with adjustable contact force between it and the underwater vehicle.

Сущность настоящей полезной модели отражена на фиг. 1, где показана схема продольного разреза гидродинамического стенда с системой имитации набегающего потока.The essence of the present utility model is shown in FIG. 1, which shows a diagram of a longitudinal section of a hydrodynamic stand with a free-stream simulation system.

Гидродинамический стенд с системой имитации набегающего потока содержит прочный корпус 1, с днищами 2, заполненный жидкостью 3 (например, водой) так, чтобы сформировать в верхней части корпуса 1 воздушную демпфирующую полость 4. На одном из днищ 2 размещен быстроразъемный узел крепления 5 пускового устройства 6 подводного аппарата 7, а на противоположном днище - устройство 8 для торможения аппарата 7. В корпусе 1 установлены направляющие элементы 9 и переборка 10, имитирующая легкий корпус носителя, со встроенной разрывной мембраной 11, через которую осуществляется выход подводного аппарата 7. Между переборкой 10 и пусковым устройством 6 закреплен конус 12 с упором 13. Стенд имеет систему имитации набегающего потока, в состав которой входит ролик 14, изготовленный из податливого материала, имеющего небольшой коэффициент трения (например, фторопласта), установленный на пружине 15. При этом положение ролика относительно подводного аппарата 7 может изменяться с помощью регулирующего элемента 16. Перед направляющими элементами 9 для подводного аппарата 7 установлен конусный ловитель 17, амортизированный с помощью пружин 18.The hydrodynamic bench with a free-stream simulation system contains a sturdy case 1, with bottoms 2, filled with a liquid 3 (for example, water) so as to form an air damping cavity 4 in the upper part of the body 1. A quick-disconnect mounting unit 5 of the launching device is placed on one of the bottoms 2 6 of the underwater vehicle 7, and on the opposite bottom there is a device 8 for braking the vehicle 7. In the housing 1, guide elements 9 and a bulkhead 10, simulating a light carrier housing, with an integrated bursting disc 11 through which the underwater vehicle exits 7. Between the bulkhead 10 and the launching device 6, a cone 12 is fixed with a stop 13. The stand has a free-stream simulation system, which includes a roller 14 made of ductile material having a small coefficient of friction (for example, fluoroplastic), mounted on the spring 15. In this case, the position of the roller relative to the underwater vehicle 7 can be changed using the adjusting element 16. In front of the guiding elements 9 for the underwater vehicle 7, a cone catcher 17, amort ized by means of springs 18.

На фиг. 1 не показаны система уставки давления в демпфирующей полости, измерительно-регистрирующая и управляющая аппаратура стенда.In FIG. 1, the pressure setting system in the damping cavity, the measuring-recording and control apparatus of the bench, is not shown.

Гидродинамический стенд с системой имитации набегающего потока работает следующим образом.The hydrodynamic stand with a system simulating the free flow works as follows.

Перед организацией на гидродинамическом стенде с системой имитации набегающего потока опытных испытаний пускового устройства 6, исходя из проектных параметров последнего, производится комплексное компьютерное моделирование процесса пуска подводного аппарата 7 с целью получения расчетных данных о величинах сил, действующих на подводный аппарат 7, и пусковое устройство 6 в процессе отделения вследствие наличия набегающего потока. С использованием полученных данных осуществляется выбор параметров системы имитации набегающего потока (положение ролика 14 относительно переднего среза пускового устройства 6, характеристики пружины 15, в том числе требуемые величины ее деформации при контакте ролика 14 с подводным аппаратом 7 в зависимости от скорости имитируемого потока, и т.д.), необходимых для моделирования воздействия на отделяющийся подводный аппарат 7 набегающего потока на различных скоростях движения носителя.Before organizing pilot tests of the launching device 6 on the hydrodynamic test bench with a system of simulating the oncoming flow, based on the design parameters of the latter, a complex computer simulation of the launch process of the underwater vehicle 7 is performed in order to obtain calculated data on the magnitudes of the forces acting on the underwater vehicle 7 and the launch device 6 during separation due to free flow. Using the obtained data, the parameters of the free-stream simulation system are selected (position of the roller 14 relative to the front cut of the starting device 6, characteristics of the spring 15, including the required values of its deformation when the roller 14 contacts the underwater vehicle 7 depending on the speed of the simulated flow, and t .d.) required to simulate the impact on the separating underwater vehicle 7 of the incoming flow at different speeds of the carrier.

Перед началом испытаний с помощью быстроразъемного узла крепления 5 производится монтаж испытываемого пускового устройства 6 на стенд. Проверяется соосность пускового устройства 6, направляющих элементов 9 и устройства 8 для торможения подводного аппарата 7. Производится выставка ролика 14 в требуемое положение относительно пускового устройства 6 (соответственно, и относительно подводного аппарата 7). Затем, с помощью не показанного на схеме заливного устройства, корпус 1 заполняется жидкостью так, чтобы сформировать в верхней части последнего воздушную демпфирующую полость 4. Стенд готов к работе.Before testing, using the quick-disconnect mount 5, the test trigger 6 is mounted on a stand. The alignment of the starting device 6, the guide elements 9 and the device 8 for braking the underwater vehicle 7 is checked. The roller 14 is exposed to the desired position relative to the starting device 6 (respectively, and relative to the underwater vehicle 7). Then, using a filling device not shown in the diagram, the housing 1 is filled with liquid so as to form an air damping cavity 4. The stand is ready for operation in the upper part of the latter.

С помощью системы уставки давления (не обозначенной на фиг. 1) в демпфирующей полости 4 (соответственно, и в жидкости 3) создается начальное давление, имитирующее в процессе испытаний внешнее гидростатическое давление на определенной глубине.Using the pressure setting system (not indicated in FIG. 1), an initial pressure is created in the damping cavity 4 (respectively, in the liquid 3), which simulates the external hydrostatic pressure at a certain depth during the test process.

По команде от управляющей аппаратуры стенда срабатывает пусковое устройство 6, подводный аппарат 7 выходит внутрь корпуса 1. При контакте переднего обтекателя подводного аппарата 7 с роликом 14, последний сдвигается в сторону и деформирует пружину 15 на величину, обеспечивающую необходимое для имитации набегающего потока контактное усилие между роликом 14 и подводным аппаратом 7. Для исключения заламывания подводного аппарата 7 при данном воздействии с обратной стороны от ролика 14 на конусе 12 установлен упор 13, который не позволяет подводному аппарату 7 разворачиваться относительно пускового устройства 6. При этом в составе измерительно-регистрирующей аппаратуры стенда могут быть предусмотрены датчики для регистрации возникающих контактных усилий между подводным аппаратом 7 и упором 13. После прохождения хвостовой части подводного аппарата 7 мимо ролика 14 имеет место участок свободного движения аппарата с длиной L (величина L должна не менее чем в полтора раза превышать длину подводного аппарата 7). Перемещение подводного аппарата 7 до его входа в конусный ловитель 17 фиксируется не показанной на фиг. 1 измерительно-регистрирующей аппаратурой стенда для последующего сопоставления полученных результатов с расчетными данными.On command from the control equipment of the stand, the starting device 6 is triggered, the underwater vehicle 7 exits into the housing 1. When the front fairing of the underwater vehicle 7 contacts the roller 14, the latter moves to the side and deforms the spring 15 by an amount that provides the contact force necessary to simulate the incoming flow between the roller 14 and the underwater vehicle 7. To prevent the underwater vehicle 7 from breaking under this action, a stop 13 is installed on the cone 12 on the cone 12, which does not allow underwater the apparatus 7 is deployed relative to the starting device 6. At the same time, sensors can be provided in the measuring and recording equipment of the stand for recording the contact forces between the underwater apparatus 7 and the stop 13. After the tail of the underwater apparatus 7 passes by the roller 14, a free movement section takes place apparatus with a length L (the value of L should be at least one and a half times the length of the underwater vehicle 7). The movement of the underwater vehicle 7 until it enters the cone catcher 17 is fixed not shown in FIG. 1 measuring and recording equipment of the stand for subsequent comparison of the obtained results with the calculated data.

По окончании перемещения подводного аппарата 7 по направляющим элементам 9 его носовая оконечность входит в устройство для его торможения 8. За счет обтюрации подводного аппарата 7 в кольцевых переборках, давление в замыкаемой аппаратом 7 емкости тормозного устройства 8 возрастает, чем формируется тормозное воздействие, в результате чего аппарат останавливается (подробнее см. патент РФ на полезную модель №87510, МПК F41F 3/10, 2009).At the end of the movement of the underwater vehicle 7 along the guide elements 9, its nasal tip enters the device for braking 8. Due to the obturation of the underwater vehicle 7 in the annular bulkheads, the pressure in the capacitance of the brake device 8 closable by the apparatus 7 increases, thereby forming a braking effect, resulting in the device stops (for details, see RF patent for utility model No. 87510, IPC F41F 3/10, 2009).

После возвращения подводного аппарата 7 в пусковое устройство 6 и восполнения энергетического запаса последнего в демпфирующей полости 4 заново формируется давление, соответствующее имитируемой глубине пуска. Стенд готов к следующему срабатыванию.After the return of the underwater vehicle 7 to the launching device 6 and replenishing the energy reserve of the latter in the damping cavity 4, the pressure corresponding to the simulated launch depth is re-formed. The stand is ready for the next trip.

Таким образом, предлагаемый гидродинамический стенд с системой имитации набегающего потока решает поставленную техническую задачу разработки конструкции гидродинамического стенда, позволяющей моделировать воздействие на процесс отделения объекта от носителя со стороны набегающего потока в широком диапазоне глубин.Thus, the proposed hydrodynamic stand with a free-stream simulation system solves the technical task of developing the design of a hydrodynamic stand, which allows simulating the impact on the process of separation of an object from the carrier from the side of the free-stream in a wide range of depths.

Claims

A hydrodynamic stand with a free-stream simulating system, comprising a solid filled liquid housing with bottoms, on one of which is a quick-disconnect attachment unit for the underwater vehicle launching device, guiding elements for the underwater vehicle and a device for braking it, a gas-filled damping cavity, a pressure setting system in the damping cavities, measuring, recording and controlling the operation of the stand equipment, characterized in that the stand contains a system for simulating the incoming flow, which includes a spring-loaded roller mounted in the housing of the stand with the ability to adjust the contact force between it and the underwater vehicle.