RU172109U1

RU172109U1 - HYDRODYNAMIC STAND WITH SIMULATION OF RUNNING FLOW

Info

Publication number: RU172109U1
Application number: RU2017114752U
Authority: RU
Inventors: Антон Валентинович Красильников; Роман Валентинович Красильников
Original assignee: Антон Валентинович Красильников
Priority date: 2017-04-26
Filing date: 2017-04-26
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 имитацией 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 входят баллон, воздушный тракт с регулятором расхода воздуха, ресивер-передатчик давления, водяной тракт и раструб для формирования набегающего потока, а направляющие элементы для подводного аппарата имеют подпружиненный конусный ловитель. 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 simulated free flow contains a solid liquid-filled housing with bottoms, on one of which there is a quick-disconnect attachment 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, a pressure setting system in the damping cavity, measuring and recording and controlling the operation of the stand equipment, while the stand has a system of simulating free flow, which includes Lawn, air path from the air flow regulator, the transmitter-receiver pressure water path and the funnel to form the oncoming stream, and guide members for the underwater vehicle has a spring loaded cone catcher. 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 in the separation of 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 apparatus 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 by means of tensioned guide ropes along which the carrier model moves, a detachable capsule model catcher made in the form of a window for lifting guide ropes and a carrier model lifted from the bottom of the tarpaulin canopy with a curtain shutter, while the guide ropes are connected with 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 с системой имитации набегающего потока, 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 a design of a hydrodynamic bench with a free-stream simulation system, which allows simulating the impact on the process of separating an object from the carrier from the free-stream side over 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 имитацией 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 входят баллон, воздушный тракт с регулятором расхода воздуха, ресивер-передатчик давления, водяной тракт и раструб для формирования набегающего потока, а направляющие элементы для подводного аппарата имеют подпружиненный конусный ловитель.This result is achieved due to the fact that the hydrodynamic stand simulating the incoming flow contains a liquid-filled strong body with bottoms, one of which houses a quick-disconnect 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 , a system for setting the pressure in the damping cavity, measuring, recording and controlling the operation of the stand equipment, while the stand has a simulation system ii oncoming stream, which includes the balloon, the air path from the air flow regulator, the transmitter-receiver pressure water path and the funnel to form the oncoming stream, and guide members for the underwater vehicle has a spring loaded cone catcher.

Сущность настоящей полезной модели отражена на фиг. 1, где показана схема продольного разреза гидродинамического стенда с имитацией 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 simulated free flow.

Гидродинамический стенд с имитацией 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 входят баллон 14, воздушный тракт 15 с регулятором расхода воздуха 16, ресивер-передатчик давления 17, водяной тракт 18 и раструб для формирования набегающего потока 19. Перед направляющими элементами 9 для подводного аппарата 7 установлен конусный ловитель 20, амортизированный с помощью пружин 21.The hydrodynamic stand with simulated free-stream flow comprises a sturdy case 1, with bottoms 2, filled with liquid 3 (for example, water) so as to form an air damping cavity 4 in the upper part of the body 1. A quick-detachable mount 5 of the launching device 6 is placed on one of the bottoms 2 the underwater vehicle 7, and on the opposite bottom - a device 8 for braking the device 7. In the housing 1 there are guide elements 9 and a bulkhead 10 that simulates a light carrier housing with an integrated bursting disc 11 through which an underwater vehicle exit 7. A cone 12 with a stop 13 is fixed between the bulkhead 10 and the launching device 6. The stand has a free flow simulation system, which includes a cylinder 14, an air duct 15 with an air flow regulator 16, a pressure transmitter-receiver 17, and water the path 18 and the bell for the formation of the oncoming flow 19. In front of the guiding elements 9 for the underwater vehicle 7 is installed a cone catcher 20, shock-absorbed using springs 21.

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 имитацией набегающего потока работает следующим образом.A hydrodynamic stand with imitation of the oncoming flow works as follows.

Перед организацией на гидродинамическом стенде с имитацией 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 времени выхода подводного аппарата 7 из пускового устройства 6 и зависимости перемещения подводного аппарата 7 от времени в процессе отделения. С использованием полученных данных осуществляется комплексное компьютерное моделирование работы системы имитации набегающего потока, при этом подбором параметров системы (объем баллона 14 и начальное давление в нем, проходное сечение воздушного тракта 15, время срабатывания регулятора расхода воздуха 16, параметры ресивера-передатчика давления 17, проходное сечение водяного тракта 18, геометрия раструба для формирования набегающего потока 19 и ряд других) осуществляется выбор режимов ее работы, 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 bench with 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 time the underwater vehicle 7 leaves the starting device 6 and the dependence of the movement of the underwater vehicle 7 from time to time during the separation. Using the obtained data, a complex computer simulation of the free-stream simulation system is carried out, with the selection of system parameters (cylinder volume 14 and initial pressure in it, air duct cross section 15, response time of the air flow regulator 16, pressure receiver-transmitter parameters 17, passage the cross section of the water path 18, the geometry of the bell for the formation of the oncoming flow 19 and a number of others), the modes of its operation necessary for modeling the impact of parting underwater vehicle 7 incident flow at different speeds carrier movement.

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. 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 guiding elements 9 and the device 8 for braking the underwater vehicle 7 is checked. 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 .

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. В управляющую аппаратуру стенда вводится требуемая программа работы системы имитации набегающего потока.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 tests. In the control equipment of the stand, the required program of work of the free-stream simulation system is introduced.

По команде от управляющей аппаратуры срабатывает пусковое устройство 6, подводный аппарат 7 выходит внутрь корпуса 1. Одновременно по программе, заданной аппаратурой, происходит срабатывание системы имитации набегающего потока (конкретный момент времени срабатывания определяется требуемым режимом работы системы). При этом открывается регулятор расхода воздуха 16, воздух из баллона 14 через воздушный тракт 15 поступает в ресивер-передатчик давления 17, жидкость из него и из водяного тракта 18 через раструб для формирования набегающего потока 19 выталкивается внутрь корпуса 1 стенда и на отделяющийся подводный аппарат 7 воздействует поток с заданными параметрами. Для исключения заламывания подводного аппарата 7 при данном воздействии с обратной стороны от раструба для формирования набегающего потока 19 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 раструба для формирования набегающего потока 19 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 20 фиксируется не показанной на фиг. 1 измерительно-регистрирующей аппаратурой стенда для последующего сопоставления полученных результатов с расчетными данными.On command from the control equipment, the starting device 6 is triggered, the underwater vehicle 7 exits inside the housing 1. At the same time, according to the program set by the equipment, the free-stream simulation system is triggered (a specific moment of operation is determined by the required system operation mode). This opens the air flow regulator 16, the air from the cylinder 14 through the air path 15 enters the receiver-pressure transmitter 17, the liquid from it and from the water path 18 through the bell to form the incoming flow 19 is pushed into the housing 1 of the stand and on the detachable underwater vehicle 7 the flow with the given parameters is affected. In order to exclude the underwater apparatus 7 from being jammed under this action, a stop 13 is mounted on the cone 12 to form an oncoming flow 19 on the cone 12, which prevents the underwater apparatus 7 from unfolding relative to the launching device 6. In this case, the stand’s measuring and recording equipment can be provided sensors for detecting contact forces between the underwater vehicle 7 and the stop 13. After the tail of the underwater vehicle 7 passes by the bell to form abegayuschego flow portion 19 holds the free motion of the device with a length L (value of L should not be less than 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 20 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.

После прохождения 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).After passing the underwater vehicle 7 along the guiding 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 capacity of the brake device 8 closed by the device 7 increases, and the braking effect is formed, as a result of which the device stops (for more 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. В управляющую аппаратуру стенда вводится требуемая программа работы системы имитации набегающего потока. 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. In the control equipment of the stand, the required program of work of the free-stream simulation system is introduced. The stand is ready for the next trip.

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

Claims

A hydrodynamic stand with simulated free-flow, containing a solid, fluid-filled housing with bottoms, one of which houses a quick-disconnect attachment 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, a pressure setting system in the damping cavity , measuring, recording and controlling the operation of the stand equipment, characterized in that the stand contains a system for simulating the incoming flow, in which includes the balloon, the air path from the air flow regulator, the transmitter-receiver pressure water path and the funnel to form the oncoming stream, and guide members for the underwater vehicle has a spring loaded cone catcher.