RU2739537C1 - Ракетная каретка с управляемым торможением - Google Patents
Ракетная каретка с управляемым торможением Download PDFInfo
- Publication number
- RU2739537C1 RU2739537C1 RU2020120960A RU2020120960A RU2739537C1 RU 2739537 C1 RU2739537 C1 RU 2739537C1 RU 2020120960 A RU2020120960 A RU 2020120960A RU 2020120960 A RU2020120960 A RU 2020120960A RU 2739537 C1 RU2739537 C1 RU 2739537C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wing
- carriage
- rocket
- elements
- speed
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
- F02K9/96—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by specially adapted arrangements for testing or measuring
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41F—APPARATUS FOR LAUNCHING PROJECTILES OR MISSILES FROM BARRELS, e.g. CANNONS; LAUNCHERS FOR ROCKETS OR TORPEDOES; HARPOON GUNS
- F41F3/00—Rocket or torpedo launchers
- F41F3/04—Rocket or torpedo launchers for rockets
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
- F42B35/00—Testing or checking of ammunition
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
- G01M7/08—Shock-testing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Braking Arrangements (AREA)
Abstract
Изобретение относится к испытательной технике, к оборудованию для высокоскоростных трековых испытаний и может быть использовано для разгона объектов испытаний на ракетном треке. Ракетная каретка содержит несущую платформу, установленную на опорно-направляющие башмаки с элементами тормозной системы, расположенные на ней ложементы для установки испытываемого изделия и ракетного двигателя, и антикрыло или систему антикрыльев. Антикрыло выполнено с возможностью вертикального плоскопараллельного перемещения относительно платформы и воздействия на элементы управления тормозной системой. По отношению к металлоконструкции ракетной каретки, и несомому ею ракетному двигателю, и испытываемому изделию антикрыло установлено с расположением прижимающей силы антикрыла на одной прямой с вектором силы тяжести каретки. Антикрыло может иметь возможность регулирования угла атаки или снабжено элементами механизации. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к испытательной технике, конкретно - к оборудованию для высокоскоростных трековых испытаний, и может быть использовано для разгона объектов испытаний на ракетном треке.
При трековых испытаниях различных объектов они устанавливаются на каретке ракетного трека и разгоняются с ее помощью до заданной скорости, после чего осуществляется торможение каретки с одновременной отстыковкой от нее объекта, и дальнейшее его самостоятельное перемещение в заданном направлении.
Преимущественно, проблема таких испытаний заключается в достижении заданных скоростей разгона объектов при фиксированных времени разгона, ускорении и длине разгонного участка. Однако, в определенных случаях необходимо не только достичь заданной скорости перед отстыковкой объекта испытаний от ракетной каретки, но и обеспечить перед отстыковкой соблюдение скоростного режима в течении заданного интервала времени (на заданном отрезке пути), т.е. определенным образом стабилизировать скорость перемещения каретки по треку.
Известен ряд конструкций ракетных кареток, в которых для оказания влияния на скоростные характеристики движения используются конструктивные элементы, обладающие определенными аэродинамическими свойствами.
Так в конструкции ракетной каретки /I/ использованы аэродинамические щитки, - по сути система крыльев с положительным углом атаки, создающие подъемную силу и разгружающие башмаки каретки при движении, что способствует уменьшению силы трения башмаков о рельсовые направляющие трека.
С одной стороны, это позволяет увеличить скорость движения каретки без изменения энергетики ее двигателя и длины рельсовых направляющих трека, а с другой - при достижении высоких значений скоростей, превышающих 3М может служить причиной быстрого износа нижних тормозных колодок или направляющих элементов башмаков, увеличению зазоров в системе «башмак - рельс», и как следствие к аварийному сходу каретки с направляющих. Кроме того, конструкция каретки предполагает жесткое крепление крыльев, отсутствие элементов их механизации, и таким образом невозможность регулирования скорости ее движения.
Наиболее близкой по конструкции к предлагаемому изобретению является ракетная каретка /2/, содержащая несущую платформу, установленную на опорно-направляющие башмаки с элементами тормозной системы, расположенные на ней ложементы для установки испытываемого изделия и ракетного двигателя, и систему антикрыльев.
Данная конструкция способна обеспечить устойчивое движение каретки без схода с направляющих при высоких скоростях движения (Μ ~ 6), однако такие недостатки как жесткое крепление системы антикрыльев, отсутствие элементов их механизации, и, как следствие, принципиальная невозможность регулирования скорости движения в ней не устранены.
Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение стабилизация и поддержание постоянной скорости движения рельсовых ракетных кареток в течение заданного времени (на заданной дистанции перемещения).
Решение поставленной задачи достигается тем, что в известной ракетной каретке, содержащей несущую платформу, установленную на опорно-направляющие башмаки с элементами тормозной системы, расположенные на ней ложементы для установки испытываемого изделия и ракетного двигателя, и антикрыло (систему антикрыльев), в соответствии с изобретением антикрыло выполнено с возможностью вертикального плоскопараллельного перемещения относительно платформы и воздействия на элементы управления тормозной системой.
Необходимость и достаточность вышеуказанных отличительных признаков предложенного технического решения может быть пояснена следующим образом.
Движение каретки на разгонном участке трека описывается зависимостью:
где:
FТ - сила тяги разгонного двигателя (двигателей), Н;
F mp - сила трения каретки о рельсы, Н;
FВН - сила сопротивления обусловленная встречным ветровым напором, Н;
ΜΣ - суммарная масса системы «каретка + двигатели + металлоконструкция + объект испытаний» в текущий момент времени, кг;
а - ускорение, м/с2.
Для поддержания же постоянной скорости движения каретки на определенной дистанции перемещения необходимо соблюдение условия:
Сила трения каретки о рельсы в общем случае определяется зависимостью:
где f mp - коэффициент трения опорных элементов каретки о рельсы; g - ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/с2.
В свою очередь сила сопротивления, обусловленная встречным ветровым напором описывается зависимостью:
где ρ - плотность воздуха, кг/м3;
j=1, 2, …, k - условный порядковый номер элемента металлоконструкции каретки;
SMj - площадь миделевого сечения j-ro элемента металлоконструкции каретки;
V - текущая скорость каретки, м/с;
CXj - аэродинамический коэффициент силы лобового сопротивления j -го элемента металлоконструкции.
Тогда выражение (2) с учетом (3) и (4) может быть представлено в виде
Если силу тяги разгонного двигателя FT считать постоянной, тогда для обеспечения постоянной скорости движения каретки V необходимо обеспечить постоянство от времени выражения
При наличии в конструкции каретки антикрыла (системы антикрыльев), при его взаимодействии с набегающим потоком воздуха появляется прижимающая сила, увеличивающая вес каретки:
где Cγ - безразмерный коэффициент подъемной силы крыла; SK - площадь крыла в плане, м2. И тогда зависимость (5) приводится к виду:
Анализ полученного выражения показывает, что при прочих неизменных факторах, в случае жесткого закрепления антикрыла и соответствующем аэродинамическом его качестве, величиной FП (FП/g - псевдомасса) можно частично компенсировать изменение веса двигателя (потерю его массы по мере выгорания топлива), и сопутствующее приращение скорости каретки.
Естественно, что антикрыло по отношению к металлоконструкции ракетной каретки и несомым ею двигателем и объекту испытаний (изделию) должно быть установлено таким образом, чтобы вектора силы тяжести ΜΣ⋅g и прижимающей силы FП располагались на одной прямой.
Для обеспечения лучшей управляемости антикрыло может быть установлено с возможностью регулирования угла атаки, или снабжено элементами механизации, - предкрылками, закрылками и т.п. (по аналогии с крыльями авиатехники).
Выполнение же антикрыла (или системы антикрыльев) с возможностью вертикального плоскопараллельного перемещения относительно несущей платформы и воздействия на элементы управления тормозной системой позволит:
- во-первых, обеспечить неизменность аэродинамического качества крыла при его перемещении относительно каретки, - прижимающая сила будет определяться, при прочих неизменных факторах, только скоростью набегающего ветрового потока;
- во-вторых, вследствие этого перемещения, дать возможность механического воздействия на элементы управления тормозной системы, и тем самым - поддержания постоянной скорости движения рельсовых ракетных кареток на определенной дистанции за счет регулирования усилия торможения посредством приведения в действие тормозных колодок, - замены пары трения «башмак-рельс» парой «тормозная колодка-рельс» и изменения исходного коэффициента трения опорных элементов.
Конструкция устройства поясняется следующей графической информацией:
На фиг. 1 схематично представлен вид сбоку ракетной каретки с испытываемым изделием - объектом испытаний.
На фиг. 2 также схематично представлен вариант размещения антикрыла с сопутствующими устройствами на опорной платформе каретки в предстартовой позиции.
На фиг. 3 - представлена схема взаимодействия антикрыла с элементами управления тормозной системой каретки.
Штриховыми стрелками на иллюстрациях показано направление передачи энергетических или материальных потоков к тормозным устройствам каретки.
Для упрощения изображения непосредственно система торможения -привод (или источник энергии, в качестве какового целесообразно использовать сжатый воздух), конструкция элементов привода и управления, а также конструкция тормозных элементов каретки на иллюстрациях условно не показаны.
Каретка (фиг. 1) содержит несущую платформу 1, установленную на опорно-направляющие башмаки 2 с элементами тормозной системы 3, расположенные на ней ложементы 4, 5 для установки испытываемого изделия 6 и ракетного двигателя 7, и антикрыло 8.
Для обеспечения возможности вертикального плоскопараллельного перемещения относительно платформы антикрыло 8 (фиг. 2, 3) установлено на двух вертикальных стойках 9, проходящих сквозь направляющие втулки 10 полых опор 11, и опирающиеся на размещенные в полостях опор упругие элементы 12.
Антикрыло 8 снабжено штоком 13, взаимодействующим в заданных условиях с нажимным элементом 14 исполнительно-регулирующего устройства 15 тормозной системы 3, расположенной внутри башмаков 2, опирающихся на рельсовые направляющие 16.
Работа устройства с использованием пневматического привода тормозной системы, организованной по «классической» схеме (например, автомобильной), непосредственный процесс торможения и последующей стабилизации скорости ракетной каретки, осуществляется следующим образом.
В тормозной системе имеется запас сжатого воздуха в баллоне, размещенном на несущей платформе ракетной каретки 1. При этом регулятором давления (редуктором) в системе поддерживается предусмотренное давление воздуха.
Несущая платформа каретки 1 с антикрылом 8 с сопутствующими устройствами 9…13, приводом (источником энергии) тормозной системы и исполнительно-регулирующим устройством 14, 15, с помощью опорно-направляющих башмаков 2 с элементами тормозной системы 3 устанавливается на рельсовые направляющие 16.
Антикрыло 8 устанавливается под заданным углом атаки (в случае механизированного крыла - в необходимые позиции устанавливаются предкрылки, закрылки...), обеспечивающим при достижении заданной скорости V, получения прижимной силы FП, и вызванного ей перемещения штока 13 - X, необходимого для осуществления воздействия на элементы управления тормозной системой.
На ложементах 4, 5 закрепляются испытываемый объект (изделие) 6 и ракетный двигатель 7.
При запуске ракетного двигателя 7 каретка начинает ускоренное движение. Набегающий при этом на нее ветровой поток воздействует на антикрыло 8 и «генерирует» прижимающую силу FП, величина которой, как выше показано, пропорциональна, при прочих неизменных условиях, квадрату скорости V.
Под действием силы FП антикрыло 8 совершает вертикальное плоскопараллельное перемещение вниз в направлении опорной платформы 1. Стойки 9 антикрыла, двигаясь сквозь направляющие втулки 10 полых опор 11, опираются на размещенные в них упругие элементы 12, сжимают их, и таким образом усилие FП передается на платформу 1 в дополнение к весу и позволяет частично компенсировать потерю массы двигателя 7 по мере выгорания топлива, и соответствующее приращение скорости каретки, т.е. ее ускорение.
Усилие сжатия упругих элементов 12, передаваемое на платформу 1, естественно равно FП, но может быть определено и как:
где k - суммарная жесткость упругих элементов, Н/м;
X - линейная деформация (изменение длины) упругого элемента, м.
С учетом выражений (6, 8) легко выявляется зависимость между текущей скоростью каретки и линейной деформацией упругих элементов в опорах, равной величине перемещения крыла по вертикали:
Шток 13, соединенный с антикрылом 8, выполнен с возможностью регулирования длины. Для конкретных испытаний его длина устанавливается таким образом, чтобы при достижении кареткой заданной скорости V, и соответствующего перемещения антикрыла на величину X, торец штока приходил в соприкосновение с нажимным элементом 14 исполнительно-регулирующего устройства 15 тормозной системы 3, расположенной внутри башмаков 2.
При превышении кареткой заданной величины скорости V соответственно увеличиваются как величина прижимающей силы FП, так и вызванного ей линейного перемещения X антикрыла 8 совместно со штоком 13. При этом шток 13, начинает взаимодействие с нажимным элементом 14.
При надавливании штока 13 на нажимной элемент 14 (по сути - педаль тормоза), последний взаимодействует (открывает) с системой клапанов, размещенных в корпусе исполнительно-регулирующего устройства 15, вследствие чего сжатый воздух из баллона по соответствующим пневмомагистралям заполняет полости тормозных цилиндров (камер), смонтированных внутри опорно-направляющих башмаков 2. Попадая под заданным давлением в тормозные цилиндры сжатый воздух приводит в действие поршни приводов тормозных колодок, - пара трения «башмак - рельс» заменяется парой «тормозная колодка - рельс», имеющей большой коэффициент трения. Каретка замедляется, т.е. уменьшается величина ее скорости V, а одновременно и действующей на антикрыло прижимающей силы FП.
Под действием упругих элементов 12 антикрыло 8 совместно со штоком 13 поднимается вверх относительно несущей платформы 1, при этом нажимной элемент 14, также снабженный возвратной пружиной, на обратном ходе (вверх) осуществляет перекрытие клапанов подачи сжатого воздуха, и открытие клапанов сброса давления из цилиндров тормозной системы 3 в атмосферу.
При начале последующего очередного разгона, вышеописанный процесс взаимодействия антикрыла с элементами тормозной системы каретки повторяется.
Таким образом предлагаемая конструкция обеспечивает надежное и безопасное подтормаживание высокоскоростных рельсовых ракетных кареток, следствием чего является стабилизация и возможность поддержания постоянной скорости движения рельсовых ракетных кареток в течение заданного времени (или на заданной дистанции перемещения).
Источники информации, принятые во внимание при оформлении заявки:
1) Патент РФ №2244910, G01M 7/08, Стенд для ударных испытаний, 2005 г.
2) D.J. Rigali, L.V. Feltz «High-Speed Monorail Rocket Sleds for Aerodynamic Testing at High Reynolds Numbers», Journal of Spacecraft and Rockets, 1968 г., T. 5, №11, стр. 1341-1346. - прототип.
Claims (4)
1. Ракетная каретка, содержащая несущую платформу, установленную на опорно-направляющие башмаки с элементами тормозной системы, расположенные на ней ложементы для установки испытываемого изделия и ракетного двигателя и антикрыло или систему антикрыльев, отличающаяся тем, что антикрыло выполнено с возможностью вертикального плоскопараллельного перемещения относительно платформы и воздействия на элементы управления тормозной системой.
2. Ракетная каретка по п. 1, отличающаяся тем, что антикрыло по отношению к металлоконструкции ракетной каретки, и несомому ею ракетному двигателю, и испытываемому изделию установлено с расположением прижимающей силы антикрыла на одной прямой с вектором силы тяжести каретки.
3. Ракетная каретка по п. 1, отличающаяся тем, что антикрыло установлено с возможностью регулирования угла атаки.
4. Ракетная каретка по п. 1, отличающаяся тем, что антикрыло снабжено элементами механизации.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020120960A RU2739537C1 (ru) | 2020-06-25 | 2020-06-25 | Ракетная каретка с управляемым торможением |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020120960A RU2739537C1 (ru) | 2020-06-25 | 2020-06-25 | Ракетная каретка с управляемым торможением |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2739537C1 true RU2739537C1 (ru) | 2020-12-25 |
Family
ID=74062993
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020120960A RU2739537C1 (ru) | 2020-06-25 | 2020-06-25 | Ракетная каретка с управляемым торможением |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2739537C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2778587C1 (ru) * | 2022-04-19 | 2022-08-22 | Федеральное казённое предприятие "Национальное испытательное объединение "Государственные боеприпасные испытательные полигоны России" (ФКП "НИО "ГБИП РОССИИ") | Тормозная колодка для башмаков ракетных кареток |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2244910C1 (ru) * | 2003-08-04 | 2005-01-20 | Российская Федерация в лице Министерства Российской Федерации по атомной энергии - Минатом РФ | Стенд для ударных испытаний |
JP2005119589A (ja) * | 2003-10-20 | 2005-05-12 | Central Japan Railway Co | 飛翔体発射装置および飛翔体発射方法 |
RU2383851C1 (ru) * | 2008-06-20 | 2010-03-10 | Эдуард Дмитриевич Житников | Гибридная баллистично-крылатая ракета |
RU2532212C1 (ru) * | 2013-04-23 | 2014-10-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ стабилизации монорельсовой ракетной тележки (варианты) и устройство для его осуществления (варианты) |
RU2587614C1 (ru) * | 2015-03-02 | 2016-06-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ испытаний снарядов и стенд для его осуществления |
CN108827588A (zh) * | 2018-07-18 | 2018-11-16 | 北京空天技术研究所 | 火箭撬设计方法及火箭撬 |
CN108820249A (zh) * | 2018-06-05 | 2018-11-16 | 西安航天动力测控技术研究所 | 一种考核全尺寸固体发动机摩擦安全性的试验装置 |
-
2020
- 2020-06-25 RU RU2020120960A patent/RU2739537C1/ru active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2244910C1 (ru) * | 2003-08-04 | 2005-01-20 | Российская Федерация в лице Министерства Российской Федерации по атомной энергии - Минатом РФ | Стенд для ударных испытаний |
JP2005119589A (ja) * | 2003-10-20 | 2005-05-12 | Central Japan Railway Co | 飛翔体発射装置および飛翔体発射方法 |
RU2383851C1 (ru) * | 2008-06-20 | 2010-03-10 | Эдуард Дмитриевич Житников | Гибридная баллистично-крылатая ракета |
RU2532212C1 (ru) * | 2013-04-23 | 2014-10-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ стабилизации монорельсовой ракетной тележки (варианты) и устройство для его осуществления (варианты) |
RU2587614C1 (ru) * | 2015-03-02 | 2016-06-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ испытаний снарядов и стенд для его осуществления |
CN108820249A (zh) * | 2018-06-05 | 2018-11-16 | 西安航天动力测控技术研究所 | 一种考核全尺寸固体发动机摩擦安全性的试验装置 |
CN108827588A (zh) * | 2018-07-18 | 2018-11-16 | 北京空天技术研究所 | 火箭撬设计方法及火箭撬 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2778587C1 (ru) * | 2022-04-19 | 2022-08-22 | Федеральное казённое предприятие "Национальное испытательное объединение "Государственные боеприпасные испытательные полигоны России" (ФКП "НИО "ГБИП РОССИИ") | Тормозная колодка для башмаков ракетных кареток |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20050081656A1 (en) | Force element for vehicle impact crash simulator | |
EP3291899B2 (en) | Amusement ride with speed trim system | |
US2864318A (en) | Method and apparatus for rail transportation | |
CN109506887B (zh) | 一种旋翼类飞机卸载重量式升力模拟水上迫降试验方法 | |
RU2739537C1 (ru) | Ракетная каретка с управляемым торможением | |
US2702677A (en) | Aircraft ejection seat | |
CN102358430A (zh) | 舰载机捕捉拦阻装置 | |
CN102351043A (zh) | 可滑动可控运动降落区 | |
US5961069A (en) | Catapult exit shock absorber | |
CN107082065B (zh) | 一种铁道车辆制动系统综合性能通用试验台及其试验控制方法 | |
CN209427051U (zh) | 一种带有制动刹车机构的飞机辅助起飞装置 | |
RU2739546C1 (ru) | Ракетная каретка с управляемым вектором тяги | |
US5222689A (en) | Aircraft having magnetic suspension systems | |
CN219078238U (zh) | 一种轨道用磁性辅助刹车装置 | |
CN106018146A (zh) | 飞机轮胎摩擦试验平台及其试验方法 | |
CN115655635A (zh) | 用于全机体自由度颤振或阵风试验的两自由度支撑系统 | |
CN111735606B (zh) | 一种高速列车动模型试验平台 | |
US2789780A (en) | Aircraft arresting system | |
US3014360A (en) | Vertical accelerator for missile components | |
US2826379A (en) | Aircraft wing flap carriage | |
US2939310A (en) | Means for testing arresting gear and the like | |
US2894606A (en) | Friction brake for catapults | |
US2969856A (en) | Velocity sensitive runout brake control system | |
RU2624522C1 (ru) | Наземное подвижное средство посадки (НПСП) беспилотного летательного аппарата (БЛА) и способ посадки БЛА на НПСП | |
US2759688A (en) | Airplane catapult |