4.1.1 Разработанная установка предназначена для нагружения тонкостенных цилиндрических оболочек моделей корпусов жидкостных ракет внутренним избыточным давлением и осевыми сжимающими и растягивающими силами.

4.1.2 В состав установки (рисунок 4.1) входят следующие основные элементы: универсальная рама 1 для закрепления моделей корпусов РСН 2, гидравлический пресс 3, опора для герметизации оболочки 4.

Рисунок 4.1 – Установка для исследования несущей способности моделей корпусов ракет с ЖРД

4.1.3 Разработка универсальной рамы вызвана необходимостью создания лабораторной установки многоцелевого назначения, позволяющей закреплять модели РСН при различных способах нагружения. Установка не имеет прототипа.

Цель предложения – создать универсальную раму, позволяющую закреплять оболочки моделей РСН для нагружения внутренним и внешним избыточным давлением, осевой сжимающей и растягивающей силой, внешними термосиловыми нагрузками.

Предлагается рама в виде вертикальной стойки, собранной из стандартных стержней уголкового профиля, соединенных между собой в верхнем и нижнем основании шпильками с зазором. Зазор позволяет перемещаться опоре оболочки вдоль стойки и закреплять оболочку в требуемом положении с помощью прижимных винтов. Нижнее крепление стойки позволяет фиксировать ее положение на различном расстоянии от края лабораторного стола за счет перемещения стойки вдоль швеллера, закрепленного на столе. Крепление представляет собой шпильки, стягивающие стороны стоек и проходящие через пазы в швеллере. Стойка с зазором позволяет закреплять модельные оболочки, а также устройства для нагружения и средства измерений на различной высоте и под требуемым углом к линии горизонта. Зазоры выполняют также роль направляющих при осесимметричном осевом нагружении оболочек.

Технико-экономическая эффективность достигается путем применения простых технологических операций, доступных материалов и компактного размещения рамы на рабочем столе. Стоимость всего устройства соизмерима со стоимостью конструкционных материалов (и весьма невелика), но сама установка позволяет выполнять практически полный комплекс лабораторных исследований по нескольким дисциплинам кафедры №12 (Строительная механика конструкций и сооружений, Динамика конструкций, Ракеты стратегического назначения). Таким образом экономятся значительные средства на создание различных установок для проведения лабораторных работ по нескольким дисциплинам кафедры.

4.1.4 Разработка гидравлического пресса обусловлена необходимостью использования в лабораторной установке для растяжения и сжатия моделей специального устройства, позволяющего развивать осевые усилия, как при растяжении, так и при сжатии, достаточные для полного разрушения модельных оболочек, при небольших габаритах и малом весе, а также, позволяющего проводить измерение величины усилий при нагружении оболочек. Прототипом такого устройства является разрывная машина. Однако, применение разрывной машины неприемлемо по причине ее больших габаритов и веса.

Цель предложения: создать малогабаритное устройство для растяжения и сжатия моделей, позволяющее проводить замер прикладываемых осевых усилий в процессе нагружения.

Для достижения цели предлагается использовать пневматический цилиндр с выдвигающимся штоком, преобразованный после замены уплотнительных соединений в гидравлический цилиндр. Гидравлический цилиндр закрепляется в пазах вертикальной стойки на оси с втулкой путем поджатия с двух сторон гайками. Работа осуществляется в следующем порядке. Модельная оболочка устанавливается внутри вертикальной стойки в опоре. С помощью ручного насоса в гидроцилиндр подаётся под давлением масло, что и приводит к выдвижению штока. Усилие штока передается на оболочку через верхнюю опору, которая начинает двигаться вниз по направляющим пазам стойки, чем и вызывает деформацию модельной оболочки. При растяжении оболочки масло под давлением подаётся в нижний штуцер гидроцилиндра, что приводит к подниманию штока. Так как шток и модельная оболочка в опоре соединена со штоком с помощью цапфы, то происходит растяжение модельной оболочки.

Технико-экономическая эффективность предложения достигается применением доступных материалов, простых технологий изготовления, возможностью многократного применения, уменьшением массы и габаритов более чем в100 раз по сравнению с прототипом.

Предложение внедрено в учебном процессе в составе лабораторной установки для комплексного нагружения модельных оболочек.

4.1.5 Предлагается универсальная опора для нагружения моделей топливных баков РСН.

Причиной разработки предложения является необходимость использования в лабораторной установке опор для нагружения оболочек моделей различными видами нагрузок.

Цель предложения: создание опор, обеспечивающих универсальное закрепление модельных оболочек для комплексного нагружения осевыми силами, внутренним давлением и внешними нагрузками, а также позволяющих осуществлять герметизацию внутренних полостей оболочек, вертикальное и горизонтальное закрепление оболочек под любым углом на различной высоте, с фиксацией нижней и (или) верхней частей опоры.

Для достижения этой цели предлагается опора из алюминия, состоящая из верхней части, промежуточной части нижней части. В верхней части опоры имеется центральное отверстие с резьбой для вкручивания упора, а также отверстие с резьбой для установки штуцера. Промежуточная часть состоит из двух симметричных частей, стягиваемых между собой болтами. Нижняя часть опоры имеет углубление для установки нижнего днища оболочки. Верхняя часть опоры соединяется с промежуточной частью и нижней с помощью стягивающих шпилек. Для фиксации опоры на требуемой высоте при необходимом угле наклона в верхней части опоры имеются отверстия с резьбой для установки крепежных винтов. Для соединения опор между собой и для крепления к ним дополнительных устройств в каждой части опоры имеются отверстия для установки соединительных шпилек.

Суть предложения состоит в том, что для закрепления и герметизации оболочки две симметричные составляющие промежуточной части опоры подводятся под обвальцованную верхнюю кромку оболочки и стягиваются между собой, обеспечивая жесткий захват оболочки. Промежуточная опора соединяется с верхней опорой с помощью болтового соединения. Такая верхняя опора позволяет осуществлять консольное соединение оболочек на любой высоте и под любым углом на стойке установки путём зажима с помощью боковых винтов в пазах стойки в требуемом положении. Такое крепление оболочек используется для нагружения оболочек внутренним давлением и для воздействия на оболочку внешних факторов (воздушной ударной волны, кинетических ударников, теплового излучения и т.д.). Для создания осевых нагружений используется дополнительное нижнее основание опоры. Для этого нижняя часть оболочки устанавливается в углубление нижней части опоры. Верхняя и нижняя части опоры стягиваются шпильками. Шпильки выполняют роль одновременно крепёжного соединения