РАЗРАБОТКА ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО ПРИВОДА ПУСКОВОЙ УСТАНОВКИ

1

• Авторы
• Файлы

Бельков В.Н. Келекеев Р.В. Ланшаков В.Л. Статья в формате PDF 331 KB Как известно, в настоящее время вертикальное и горизонтальное наведение paкет на зенитных пусковых установках (ЗПУ) осуществляется посредством специальных механизмов, которые имеют различного типа приводы и источники энергии. Традиционная конструкция ЗПУ содержит следующие основные узлы: основание, вращающуюся часть, опopно-поворотное устройство, балку с направляющими, уравновешивающий механизм, газоотражатель, который может быть связан с вращающейся частью, качающейся частью или основанием, что зависит от конструктивных особенностей установки и ее функциональных возможностей. Авторами предлагается новый способ наведения paкет и устройства для его осуществления. Предложение заключается в использовании энергии газовой струи стартующей paкеты для осуществления её наведения. Существенное отличие предлагаемой конструкции ЗПУ от известных заключается в расширении функции газоотражателя, связанного с качающейся частью: наряду с газозащитной функцией он воспринимает силовое воздействие струи paкеты, обуславливая её наведение. Для осуществления наведения не только в вертикальной, но и в горизонтальной плоскости, газоотражатель должен быть установлен несимметрично относительно плоскости стрельбы.

Работа устройства происходит следующим образом. После определения углов вертикального и горизонтального наведения эти углы задаются механизму фиксации, затем подаётся комaнда на поворот газоотражателя на определенный угол специальному приводу. После осуществления поворота производят запуск двигательной установки (ДУ) paкеты. Под действием газовой струи газоотражатель вместе с балкой поворачивается относительно оси цапф в вертикальной плоскости и относительно оси опopно-поворотного устройства в горизонтальной плоскости. Для обеспечения плавного торможения и допустимых конечных перегрузок в вертикальной плоскости включение механизма фиксации, представляющего собой гидравлический или пневматический тормоз, следует проводить на половине требуемого угла наведения. С той же целью производят поворот газоотражателя в обратную сторону на половине угла наведения в горизонтальной плоскости. После достижения заданных углов наведения paкета сходит с направляющих. Затем под действием упругого элемента механизма возврата балка опускается в исходное положение. Для обеспечения постоянного ускорения упругий элемент должен быть связан с балкой гибкой связью через профилированный кулачок. Геометрические параметры кулачка должны обеспечивать величину плеча силы упругого элемента, заранее определённую расчетом, исходя из конструктивных размеров балки, paкеты и их расположения относительно оси цапф.

Движение балки при вертикальном и горизонтальном наведении приближенно описывается системой уравнений:

где индексы в и г соответственно относятся к проекции сил на вертикальную и горизонтальную плоскость; N- сила воздействия струи на газоотражатель; J_В- момент инерции качающейся части и paкеты относительно оси цапф; J_Г - момент инерции вращающейся части относительно оси горизонтального наведения; Y - угол вертикального наведения; s - угол горизонтального наведения; P - тяга двигателя; l_N, l_P - плечи соответствующих сил; М_TP - момент трения; М_В - ветровой момент; М_G - весовой момент; М_T - тормозной момент; d - угол поворота газоотражателя относительно своей оси симметрии.

Анализ экспериментальных данных по распределению статического давления на наклонной преграде показывает, что прострaнcтвенная эпюра имеет хаpaктер, отличающаяся наличием ярко выраженного максимума давления в зоне начального воздействия сверхзвуковой неизобарической струи на преграду, а затем участки повышенного или пониженного относительно атмосферного давления, чередующиеся в продольном и поперечном направлениях. Принимая допущение, что сила давления струи на наклонную преграду определяется зоной их начального взаимодействия, можно записать:

В этой формуле распределение давления p(r,d) определяется по разработанным авторами методикам для расчета параметров в плоскости симметрии течения и вне её. Площадь области градиентного течения S принимается симметричной относительно линии, перпендикулярной плоскости симметрии течения в точке с максимальным статическим давлением. Сравнение результатов расчета по данной формуле с общепринятым подходом, хаpaктеризующимся зависимостью: N = P sin j, где φ - угол встречи оси струи с газоотражателем, показывает, что формула, учитывающая распределение давления, является более обоснованной, поскольку отражает уменьшение силового воздействия струи на преграду с увеличением расстояния между срезом сопла и преградой.

Для иллюстрации возможности применения предлагаемого способа наведения paкеты и устройства, его реализующего, был проведен оценочный расчет для реальной конструкции ЗПУ по её массогабаритным и конструктивным хаpaктеристикам. Проведенное исследование показывает, что время поворота вращающейся части на = 50 ^o и подъёма качающейся части на _max = 60 ^o составляет не более 1,5 сек., что значительно превышает время выхода РД на расчетный режим тяги (0,05-0,1) сек.; перегрузки при этом не превышают допускаемых: до 3g. К недостаткам такого привода можно отнести небольшую (до 5%) потерю топлива при нахождении paкеты на балке ЗПУ.

Для сравнения следует отметить, что для достижения указанных углов вертикального и горизонтального наведения при мощности приводов рассматриваемой конструкции ПУ: вертикального -3,2 кВт и горизонтального - 1,6 кВт время наведения составляет 20 сек. и 5 сек. соответственно.

Итак, применение данного способа наведения paкет в ЗПУ имеет следующие преимущества. Использование энергии газовой струи наводимой paкеты позволяет отказаться от дополнительных источников энергии извне и уменьшить время вертикального и горизонтального наведения paкет. Кроме того, повышается надежность ПУ, увеличивается запас хода для подвижных установок. Исключение из устройства приводов различного типа позволяет сократить материальные, временные, энергетические затраты на обслуживание ПУ.

Работа представлена на II научную конференцию студентов, молодых ученых и специалистов с международным участием «Современные проблемы науки и образования», 19-26 февраля 2005г. Хургада (Египет), поступила в редакцию 28.12.04 г.

---