RU2203469C2

RU2203469C2 - Hydrodynamic installation for model tests of underwater shells

Info

Publication number: RU2203469C2
Application number: RU95119331/02A
Authority: RU
Inventors: В.П. Дородных; З.В. Царева
Original assignee: Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова
Priority date: 1995-11-15
Filing date: 1995-11-15
Publication date: 2003-04-27

Abstract

FIELD: creation of self-propelled, self-controlled underwater shells, in particular, creation of hydrodynamic tanks for determination of dynamic characteristics of models of underwater shells. SUBSTANCE: the installation is provided with a longitudinal beam with cross-pieces on its ends attached to the lateral set of the water reservoir. Two cables located one above the other are tensioned between the cross-pieces, with the shell model installed on rollers. The launching tube is made in the form of two semi-cylinders enveloping the cables, hinge-joined to the brackets installed on the beam and linked by levers with the tie-rod for opening-closing of the pipe. The braking device is made in the form of a braking form placed on rollers horizontally across the direction of motion of the braking form shell model. The rollers are installed on cantilever posts attached to the beam cross-piece. The gripping device of the braking cable is made in the form of two spring-loaded plates with a roller installed in the center of the shell model hose extremity. EFFECT: reduced labour content of its re-shaping at a change of the test conditions. 4 dwg

Description

Изобретение относится к области создания самоходных, самоуправляемых подводных снарядов, а более конкретно к устройству гидродинамических баков для определения динамических характеристик моделей подводных снарядов. The invention relates to the field of creating self-propelled, self-guided underwater shells, and more specifically to a device for hydrodynamic tanks for determining the dynamic characteristics of models of underwater shells.

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. For aircraft, a braking device is used in the form of a cable with loads attached to it on a spring and a gripping device mounted on the braking object (UK patent 1081537, CL 64 F 1/02, 1967). It should be noted that in the technical solution two weights were used at the ends of the cable, which predetermined the possibility of using a gripping device of the simplest type. Possible movements of the aircraft are compensated by the large distance between the struts supporting the cable.

Основным недостатком устройства является необходимость большой базы закрепления тормозного троса. The main disadvantage of the device is the need for a large base fastening the brake cable.

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. A device of the underwater cableway for experiments is known, which provides testing of propulsion systems under conditions close to full-scale. When conducting tests, accurate data are obtained on the velocity of the projectile along a pre-calculated trajectory depending on the time of movement. Underwater towing system installed at the landfill (Nyoc Naval Undervater ordnanze Cyctem), located on Lake Morris Dam (California) (V. Dorodnykh. Organization of tests of underwater weapons in the US Navy, "Marine Collection", 1980, 8, p.72 ) The main elements of the towing system are two steel cable guides, mounted on a die, anchored. The cables pass through the open part of the die and are fixed above the water level at the far end of the lake. The diameter of the cables is 19 mm, the length of the underwater section is 915 m at a depth of about 18 m. Also, multi-strand cables are supplied by industry and are often used for cable cars. Each cable can withstand tensile forces of up to 66.7 kN.

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. At the point of entry of the cables into the water, there is a U-shaped die on which the test shell is attached to the cables, it is adjusted and the start is carried out. Under the influence of its own mass, the test body glides along the cables until it dives to a depth of 0.6 m. Then, under the pull of the trigger cable, the starting equipment is turned on, which turns on the power unit in a few seconds.

После эксперимента моторный катер буксирует ходовые ролики обратно на плашкоут и тянет за собой испытуемое тело. After the experiment, the powerboat tows the running rollers back to the die and pulls the body under test.

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. At the end of the propulsion installation of an underwater projectile there is a sufficient distance of the underwater cableway to stop it, so there is no need for braking and stopping models of underwater shells.

Вся измерительная аппаратура устанавливается внутри испытываемых объектов вместе с 14-канальным осциллографом для записи получаемой информации. All measuring equipment is installed inside the test objects together with a 14-channel oscilloscope to record the received information.

Для измерения поступательной скорости один из тросов намагничивается по участкам, расположенным через каждые 1,5 м. To measure the translational speed, one of the cables is magnetized in areas located every 1.5 m.

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). Closest to the claimed device is a submarine cableway for a torpedo firing range (Leonard Greiner. Hydrodynamics and power engineering of underwater vehicles, ed. Sudostroenie, L., 1978, p. 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. The main disadvantages of the prototype is the lack of a device for determining the dynamic characteristics of large-scale models of underwater shells in laboratory conditions when moving in free water and in limited volumes, a braking device for braking after the projectile passes the necessary marching section of movement.

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. The aim of the invention is to eliminate these drawbacks, as well as reducing the complexity of testing and improving experimental conditions in free water and when moving in limited volumes, which corresponds to self-propelled, for example, torpedoes from an underwater vehicle.

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. The goal is achieved in that a launch tube is installed in the water reservoir of the hydrodynamic device, consisting of two halves movable relative to each other, with removable obturation semicircles, and a cable is installed across the direction of movement of the underwater projectile, laid in guides with the possibility of rotation of the rollers, the axes of which are mounted on cantilever racks directed towards a suitable model of an underwater projectile, and the ends of the cable are embedded in two horizontal holes of a triangular plate, to the third hole in the pond INE attached cargo increased drag.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием разъемной пусковой трубы и устройством торможения модели подводного снаряда. Comparative analysis with the prototype shows that the inventive device is characterized by the presence of a detachable launch tube and the braking device of the model of an underwater projectile.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна". Thus, the claimed device meets the criteria of the invention of "novelty."

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. Comparison of the claimed invention with other technical solutions shows that the launch tube, cable guide braking device using high hydrodynamic resistance are known. However, with the introduction of a detachable pipe and a braking device in connection with the remaining elements in the inventive device, the latter exhibit new properties, which reduces the complexity of the tests by creating designs that provide quick re-profiling of the tank under various test conditions.

Последнее позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "изобретательский уровень". The latter allows us to conclude that the technical solution meets the criterion of "inventive step".

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. The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a General view of a hydrodynamic installation for model testing of underwater shells. In FIG. 2 - device launch tube in the closed position. Figure 3 - launch tube in the open position. In FIG. 4 - a device for braking models of underwater shells in a hydrodynamic installation.

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. On the housing 1 of the water reservoir of the hydrodynamic installation for model testing of underwater shells mounted beam 17 on the supports 15 (figure 1). Brackets 12 and 16 are fixed on the beam 17, on which the left and right halves of the launch tube 32 are fixed on the hinge supports 38. Each half of the launch tube also has two removable half rings of obturation 29. On the convex part of each half of the launch tube 32 are fixed along the butt 37, to which the levers 36 of the power drive for turning both parts of the launch tube 32 are fastened with the fingers. In turn, with the help of the finger, both levers 36 are attached to the common power rod 14 for moving both halves of the launch tube 32. It should be noted that practically at closure of the two halves of the launch tube 32 and sealing its rear cover 3 is not difficult to provide. The rotational drive of half pipe 32 is not shown in the figures. In the open position of the launch tube, the rod 14 for raising the halves is fixed by a stopper 13, which is mounted on the beam 17. Toward the end of the beam 17, a crosshead 6 is installed, to which the guide cables 28 are fixed using the tension adjusting device 2. Other ends of the guide cables fixed using the mounting and adjustment device 21 on the traverse 20, which is mounted on the beam 17 using the bracket 19. A torpedo model 4 is fixed on the guide ropes 28 using the upper rollers 31 and the lower 30. On the bow and a torpedo model, a grip with a roller 18 is installed, and a cable 7 is fastened to the tail unit, wound on a drum, to which a disk 9 with slots of a speed measuring device is attached. A bracket 8 with a photodiode 10 is connected to the bracket 8 of the device for measuring and recording the velocity of the projectile, connected to the recording device.

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. The speed measuring sensor includes an incandescent lamp and a photodiode, between which there is a disk with slots 9. The disk 9 is mounted on a drum with a wound cable 7. The cable 7, guided by the roller 5, is fixed to the plumage of the torpedo model 4. The action of the speed measuring device is as follows. When the model moves, the latter pulls the cable 7, which rotates the drum 9 with slots. If a cut occurs between the light bulb and the photodiode, light falls on it, which leads to the appearance of an electrical signal, which is fixed on a loop oscilloscope.

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. The braking device of the hydrodynamic installation for model tests of underwater shells is mounted on brackets 19 and has two consoles 22 with rollers 27 rotatably mounted on axles 35. In addition, two rollers 23 are installed on brackets 19. One serves to guide the movement of the cable, and the second prevents it from coming off the roller 23. The brake cable is laid on the rollers 27 and 23, and its ends are sealed in two horizontal holes of the triangular plate 33. A load of 26 p is attached to the third hole with a spring 25 Vyshen drag.

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. The introduction of cantilever racks 22 for securing the guide rollers 27 achieves a significant amount of reduction in the braking distance of model 4 of an underwater projectile with the simultaneous laying of elongated cable branches along the braking object.

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). The speed of approach of the projectile model to the brake cable can be different and, therefore, a correlation of the braking force depending on this speed is required. The specified correlation is achieved by the use of a load made in the form of a body of high hydrodynamic resistance (figure 4). Since the hydrodynamic force is proportional to the square of the speed, such a solution is very effective in a wide range of model speeds. After reducing the speed of the model to a sufficiently low braking load is provided by the load 26. The load is structurally designed in the form of a bowl with a thickened bottom. In this case, one load was applied, which ensures the creation of the force of the coaxial model of the projectile. In the claimed technical solution to exclude lateral movement of the torpedo model 4, a roller 18 is inserted into the gripping device, covered by spring plates 34, which play the role of only guides (and not grabs).

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. When preparing the hydrodynamic installation for the experiment, an underwater projectile model 4 is installed on the guide ropes 28 using the rollers 30 and 31 near the crosshead 6, the cable laying 27 in the guide rollers 23 of the braking device is checked, the measuring cable 7 is wound on the drum, power is supplied to the lamp 10 and photodiode of speed measuring device.

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). To determine the dynamic characteristics in free water with the help of the power drive rod 14, half of the launch tube 32 is lifted and locked in the upper position using the stopper 13 for fixing in the open position (Figs. 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). The pipe 32 with open halves provides an experiment in an unlimited volume of water. After closing the halves of the pipe 32, it is possible to conduct an experiment when the torpedo tube sealed out of the pipe, closed by a cover 3, that is, the universality of the installation is achieved (Figs. 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. At the moment of actuation, power is supplied to the power motor of the model of the underwater projectile 4 from its power source or via cable, not shown in Fig. 1. The engine comes into action and through the differential rotates two screws of the opposite rotation. The model due to the traction of the screws begins to move on rollers along the guide ropes 28. It accelerates, reaches marching speed and approaches the cable pulled by a load 26 between the rollers 27. The power supply to the engine is stopped. The cable 24 falls between the spring-loaded guides 34, is guided by them and rests on the roller 18. The projectile carries the cable 24 behind it, which moves the triangular plate 33 and, together with it, the load 26 (Fig. 4). The impact is prevented by the spring 25. The underwater projectile 4, not reaching the beam 20, stops. The stopping time of the model can also be adjusted by changing the mass of the cargo of high hydrodynamic resistance 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. The preparation of the hydrodynamic installation and the determination of the dynamic characteristics of the models when moving in a pipe is as follows. Install the obturation half-cylinders 29 of the launch tube 32 necessary for the experiment, give the locking stop 13 and lower the rod 14 of the power drive of the half of the launch tube. When lowering the rod 14 moves the levers 36 of the rotary device and closes them half of the launch tube 32. The rest of the steps in preparation for launch, during start-up and recording the results of the experiment are similar in free water.

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. The use of the invention should be expected to provide the possibility of determining the dynamic characteristics of models of underwater shells (geophysical, hydrological, underwater object seekers, underwater weapons) in free water and when moving in a significantly limited volume.

Рекомендовано высшим военно-морским учебным заведениям и другим организациям приобрести лицензию у ВМорА на гидродинамическую установку для модельных испытаний подводных снарядов. It was recommended that higher naval educational institutions and other organizations acquire a license from VMora for a hydrodynamic installation for model tests of underwater shells.

Claims

Hydrodynamic installation for model tests of underwater shells containing a water tank with a transverse set in the upper part, a launch tube, a brake and a recording device, characterized in that it is equipped with a longitudinal beam attached to the transverse set of the water tank with traverses at its ends, between which two located one above the other of the cable with the projectile mounted on the rollers, the launch tube is made in the form of two semi-cylinders enclosing the cables attached pivotally to the mouth The brackets are mounted on brackets and connected by levers with a drive rod for opening and closing the pipe, the brake device is made in the form of a brake cable projectile laid on rollers horizontally across the direction of movement of the projectile, the cup-shaped load is attached to the ends of the spring, the rollers are mounted on cantilever racks attached to beam traverse, brake cable gripper made in the form of two spring-loaded plates with a roller mounted in the center of the nose tip of the projectile, oscilloscope reg the friction device is electrically connected to the photodiode and to the light bulb, between which a slotted disk is mounted for rotation, and a cable is wound around the drum attached to the disk, the end of which is connected through the guide roller to the aft end of the projectile model.