Спосіб створення невагомості контейнера на стенді вільного падіння та пристрій для здійснення способу

Реферат: Об'єкт винаходу: Спосіб створення невагомості контейнера на стенді вільного падіння і пристрій для здійснення способу. Галузь застосування: випробувальна техніка. Суть винаходу: створення в процесі вільного падіння контейнера сили тяги, рівної за величиною і протилежно спрямованою силі аеродинамічного опору контейнера за рахунок подачі газореактивного струменя, діючого уздовж подовжньої осі контейнера і застосування для здійснення способу пристрою, в якому контейнер оснащений балоном високого тиску, редуктором тиску, електропневмоклапаном, сопловим блоком і гідроциліндром, розділеним поршнем на дві порожнини, сполучені між собою трубопроводом, в якому встановлений дроселюючий пристрій, і штоком, одна сторона якого закінчується профільованою голкою, що проходить через критичний переріз соплового блока, а інша сполучена з поршнем гідроциліндра, при цьому профільована голка виконана знімною. Технічний результат: створення невагомості контейнера на стенді вільного падіння при стендовому відробітку забірних і внутрішньобакових пристроїв паливних баків літальних апаратів. UA 105964 C2 (12) UA 105964 C2 UA 105964 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі ракетно-космічної техніки і може використовуватися для експериментального стендового відробітку забірних і внутрішньобакових пристроїв паливних баків космічних апаратів з імітацією натурних умов їх роботи в умовах невагомості. Відомий спосіб створення невагомості контейнера на стенді вільного падіння шляхом скидання контейнера з досліджуваною моделлю в шахту або з вежі ("Теоретические основы испытаний и экспериментальная отработка сложных технических систем", М., изд-во "Логос", 2003, стр. 340). Недолік цього способу полягає в тому, що він не забезпечує створення необхідних умов невагомості для проведення випробувань досліджуваних об'єктів. Найбільш близьким за технічною суттю до запропонованого способу є спосіб створення невагомості контейнера на стенді вільного падіння, при якому контейнер з випробовуваною моделлю поміщають в капсулу невагомості, яку захоплюють електромеханічним замком і піднімають на задану висоту. Потім по команді від системи керування скидають капсулу невагомості і впливають на неї в початковий момент вільного падіння реактивною силою струменів повітря, що виходять з сопел колектора, розташованого у верхній частині стенду вільного падіння. При цьому створюється роздільне падіння контейнера в капсулі. (В.Г. Василина, Г.И. Ильин, В.Ф. Несвит, В.И. Перлик "Автономная экспериментальная отработка агрегатов и систем пневмогидросистемы подачи ЖРДУ", г. Харьков, изд-во "ХАИ", 2005, Рис. 31, стр. 96 - прототип). До недоліку цього способу належить те, що контейнер з випробовуваною моделлю розташований усередині капсули невагомості, що збільшує вагу і габарити системи, що падає, і ускладнює процес підготовки до випробування. У основу групи винаходів "Спосіб створення невагомості контейнера на стенді вільного падіння та пристрій для здійснення способу" поставлено задачу створення досліджуваним об'єктам умов невагомості, що мають місце при експлуатації цих об'єктів в натурних умовах космічного простору, зменшення ваги і габаритів системи, що падає, і спрощення технологічних операцій при підготовці контейнера до випробування. Для вирішення поставленої задачі пропонується спосіб, при якому в процесі вільного падіння контейнера створюють силу тяги, рівну за величиною, і протилежно спрямовану силі аеродинамічного опору контейнера за рахунок подачі газореактивного струменя, діючого уздовж подовжньої осі контейнера. Відмітною істотною ознакою запропонованого способу є наявність дії на контейнер газореактивного струменя повітря, що створює силу тяги, рівну за величиною і протилежно спрямовану силі аеродинамічного опору контейнера в процесі його вільного падіння. Дія на контейнер газореактивного струменя повітря, спрямованого уздовж подовжньої осі контейнера, і тяги, що створює силу, рівну за величиною і протилежно спрямовану силі аеродинамічного опору контейнера, забезпечує в процесі його вільного падіння створення невагомості, що дозволяє досить точно відтворювати при випробуванні натурні умови роботи забірних і внутрішньобакових пристроїв космічних апаратів, що мають місце при знаходженні їх на орбіті. Таким чином, сукупність відомих ознак: - захоплення контейнера електромеханічним замком; - підйом контейнера на задану висоту; - наступне скидання контейнера й нових відмітних істотних ознак забезпечує імітацію натурних умов роботи забірних і внутрішньобакових пристроїв паливних баків космічних апаратів. Спосіб здійснюється наступним чином: контейнер з розміщеним усередині нього досліджуваним об'єктом захоплюється електромеханічним замком і за допомогою механізму підйому піднімається на задану висоту. Потім по команді від системи керування розкривають електромеханічний замок і задіюють газореактивну систему контейнера. В процесі вільного падіння контейнера за допомогою його газореактивної системи створюється сила тяги, рівна за величиною силі аеродинамічного опору контейнера і протилежно спрямована по відношенню до неї. Запропонований спосіб забезпечує створення невагомості контейнера на стенді вільного падіння, що дозволяє підвищити якість експериментального стендового відробітку забірних і внутрішньобакових пристроїв паливних баків космічних апаратів. Відомий пристрій для створення невагомості контейнера на стенді вільного падіння, що містить контейнер з розташованою в нім досліджуваною моделлю (("Теоретические основы испытаний и экспериментальная отработка сложных технических систем", М., изд-во "Логос", 2003, стр. 340). 1 UA 105964 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Недолік цього пристрою полягає в тому, що в процесі вільного падіння контейнера на нього впливає неврівноважена сила аеродинамічного опору, яка гальмує контейнер. Найбільш близьким за технічною суттю до пропонованого пристрою є пристрій для створення невагомості контейнера на стенді вільного падіння, що містить капсулу, усередині якої розташований контейнер з досліджуваною моделлю бака, електромеханічний замок, колектор з соплами і електропневмоклапан (В.Г. Василина, Г.И. Ильин, В.Ф. Несвит, В.И. Перлик "Автономная экспериментальная отработка агрегатов и систем пневмогидросистемы подачи ЖРДУ", г. Харьков, изд-во "ХАИ", 2005, Рис. 31, стр. 96 - прототип). Недолік цього пристрою полягає в тому, що контейнер розташований усередині капсули, що значно збільшує вагу і габарити системи, що падає, й ускладнює обслуговування при підготовці контейнера до випробування. Поставлена задача вирішується тим, що в запропонованому пристрої контейнер оснащений балоном високого тиску, редуктором тиску, електропневмоклапаном, сопловим блоком, гідроциліндром, розділеним поршнем на дві порожнини, сполучені між собою трубопроводом, в якому встановлений дроселюючий пристрій, і штоком, одна сторона якого закінчується профільованою голкою, що проходить через критичний переріз соплового блока, а інша сполучена з поршнем гідроциліндра. Відмітними суттєвими ознаками запропонованого пристрою є: - балон високого тиску; - редуктор тиску; - електропневмоклапан; - сопловий блок; - гідроциліндр; - поршень; - трубопровід; - дроселюючий пристрій; - профільована голка. Наявність в запропонованому пристрої вказаних вище конструктивних елементів забезпечує невагомість контейнера в процесі проведення випробування. Таким чином, сукупність відомих істотних ознак: - контейнер; - досліджуваний об'єкт; - електромеханічний замок й нових відмітних ознак знижує вагу і габарити системи, що падає, і спрощує технологічні операції при підготовці контейнера до випробування. Для пояснення роботи запропонованого пристрою прикладено креслення, на якому схематично зображений пристрій. Пристрій містить: контейнер 1, досліджуваний об'єкт 2, трубопровід 3, дроселюючий пристрій, 4, сопловий блок 5, профільовану голку 6, шток 7, поршень 8, гідроциліндр 9, електропневмоклапан 10, редуктор тиску 11 і балон високого тиску 12. Необхідність введення в конструкцію запропонованого пристрою профільованої голки 6, що проходить через критичний переріз соплового блока 5, обумовлена тим, що в процесі вільного падіння контейнера пропорційно квадрату швидкості його падіння зростає сила аеродинамічного опору, яка гальмує контейнер, не дозволяючи створювати контейнеру невагомість. Введення в конструкцію запропонованого пристрою гідроциліндра 9, розділеного на дві порожнини А і б, заповнені рідиною (наприклад, моторне мастило) і сполучені між собою трубопроводом 3, в якому встановлений дроселюючий пристрій 4, потрібний для того, щоб змінювати, при необхідності, швидкість переміщення профільованої голки 6 і, тим самим, ефективну площу критичного перерізу соплового блока 5 і газореактивну силу, що створюється сопловим блоком 5, для компенсації сили аеродинамічного опору контейнера 1. Робота запропонованого пристрою відбувається таким чином: балон 1 заправляється стисним повітрям до робочого тиску, редуктор тиску 11 налаштовується на заданий тиск. Контейнер 1 зі встановленим в ньому досліджуваним об'єктом 2 під'єднується до електромеханічного замка (не показаний) і піднімається на задану висоту скидання. Потім від системи керування одночасно подаються команди на відкриття електромеханічного замку і на включення електропневмоклапана 10, внаслідок чого відбувається падіння контейнера 1. При цьому стисне повітря з балона 12 надходить в робочу камеру соплового блока 5, і починається переміщення вверх поршня 8 зі штоком 7, а також профільованої голки 6 за рахунок тиску повітря, що знаходиться в докритичній частині соплового блока 5. При цьому, поршень 8 2 UA 105964 C2 5 10 передавлює рідину з порожнини А гідроциліндра 9 в порожнину Б через сполучний трубопровід 3. Швидкість переміщення профільованої голки 6 визначається налаштуванням дроселюючого пристрою 4, яка вибрана заздалегідь при налагоджувальних випробуваннях. У міру переміщення профільованої голки 6 змінюється за заданим законом ефективна площа критичного перерізу соплового блока 5 і, відповідно, створювана ним сила тяги газореактивного струменя відповідно до зростання сили аеродинамічного опору контейнера. Профільована голка 6 може бути виконана знімною, що значно спрощує технологічні операції перенастроювання системи створення газореактивної тяги. Тим самим, в кожен момент часу вільного падіння контейнера 1 сила тяги, що створюється сопловим блоком 5, рівна і протилежно спрямована силі аеродинамічного опору контейнера, що забезпечує контейнеру невагомість. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 1. Спосіб створення невагомості контейнера на стенді вільного падіння шляхом захоплення контейнера електромеханічним замком, підйому контейнера на задану висоту, звільнення зв'язків і наступного його скидання, який відрізняється тим, що в процесі вільного падіння контейнера створюють силу тяги, рівну за величиною і протилежно спрямовану силі аеродинамічного опору контейнера за рахунок подачі газореактивного струменя, діючого уздовж подовжньої осі контейнера. 2. Пристрій для створення невагомості контейнера на стенді вільного падіння, що містить контейнер з досліджуваним об'єктом і електромеханічний замок, який відрізняється тим, що контейнер оснащений балоном високого тиску, редуктором тиску, електропневмоклапаном, сопловим блоком і гідроциліндром, розділеним поршнем на дві порожнини, сполучені між собою трубопроводом, в якому встановлений дроселюючий пристрій, і штоком, одна сторона якого закінчується профільованою голкою, що проходить через критичний переріз соплового блока, а інша сполучена з поршнем гідроциліндра. 3. Пристрій для створення невагомості контейнера на стенді вільного падіння, який відрізняється тим, що профільована голка виконана знімною. 3 UA 105964 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4