Пневмотелескопическая пусковая установка
Пневматика широко используется в различного рода пусковых установках беспилотных летательных аппаратов (БЛА). В настоящем изобретении предложена телескопическая пневматическая система, позволяющая существенно упростить конструкцию, и уменьшить ее габариты за счет исключения из состава установки направляющего механизма в виде «стрелы» и других вспомогательных устройств таких как: шкивные, блочные или другие преобразователи. Кроме того, предложен механизм передачи осевого усилия на вращающуюся опору и способ торможения подвижных частей за счет компрессии на конечном участке их перемещения.
Пневматические силовые установки широко используются в самых различных механизмах: рулевые машины, силовые пневмоцилиндры, прижимные устройства и много других. Их отличает относительная простота устройства, высокая надежность, хорошие эксплуатационные характеристики. Сказанное во многом определяет то, что пневматика широко используется в стартовых устройствах отечественных и зарубежных беспилотных летательных аппаратов (БЛА). (Aries ingenering, Span; Sagem, France; L-3BAI Aerosystems, USA) и много других.
Во всех этих установках используются механизмы, преобразующие относительно малый ход поршня в цилиндре в несколько раз большие перемещения БЛА на направляющей стартовой «стреле».
Таким образом, такой стартовый комплекс обычно состоит из следующих составных элементов: БЛА, направляющее стартовое устройство - «стрела», пневмоцилиндр, преобразователь хода (блоки, рычаги, тросовые механизмы и т.п.), каретка - устройство сопряжения ДПЛА и «стрелы», баллоны со сжатым воздухом, компрессор, система подачи сжатого воздуха. В этой системе «стрела» - устройство во многом определяющее габариты всей установки.
Поэтому возможность сократить ее длину, или вообще от нее отказаться является весьма привлекательной. В настоящей полезной модели предлагается использовать для придания БЛА стартовой скорости телескопический принцип построения пневматического механизма. При этом сам телескопический механизм является как ускоряющим, так и направляющим. В исходном положении все звенья (входящие друг в друга цилиндры) находятся в сложенном состоянии и раздвигаются под воздействием сжатого воздуха, обеспечивая при этом соответствующие длину хода и толкающее усилие. Последний цилиндр сопряжен с БЛА
через специальную муфту, обеспечивающую его отделение в конце рабочего хода. Таким образом обеспечивается осевое сопряжение системы «телескопический пневматический привод - БЛА» на стартовом участке. Для исключения «выламывающего» момента в элементах сопряжения вся система «телескопический пневматический привод - БЛА» с момента старта освобождается от жестких связей с пусковой установкой и свободно падает под воздействием силы тяжести, одновременно вращаясь относительно оси опоры так, как это показано на Рис 1. При такой конструкции стартового устройства нет необходимости в стартовой направляющей (стреле). Эту задачу обеспечивает собственно телескопический пневматический привод, что позволяет исключить из состава стартового комплекса «стрелу», преобразователь хода, каретку и другие механизмы и тем самым существенно его упростить и уменьшить габариты.
На Рис.1 представлена схема силовой части телескопического пневматического привода (ТПП), на которой структурно показаны элементы подачи, регулирования и питания сжатым воздухом.
Где: А - начальное стартовое положение;
В - конечное положение (отделение БЛА от стартового устройства)
К - компрессор;
В - баллон с сжатым воздухом;
Р - регулятор подачи воздуха;
V0 - начальная скорость;
V k - конечная скорость
- угол между начальным и конечным положением БЛА
1 - замок, удерживающий БЛА в стартовом положении;
2 - узел сопряжения БЛА и стартового механизма;
3 - вращающаяся опора;
4 - звено ТПП (цилиндр) в выдвинутом положении.
Принципиально силовые цилиндры, входящие в состав ТПП могут быть выполнены из любого конструкционного материала. В конкретной, рассматриваемой ТПП цилиндры композиционные, изготовленные намоткой стекло, угле- или другим жгутом, лентой или нитью. Цилиндры, полученные таким способом наиболее полно используют основные преимущества композиционных материалов. Они имеют хорошую внутреннюю поверхность, малый вес и просты в изготовлении.
В исходном (стартовом) положении «А» БЛА удерживается на стартовом стапеле замком 1. Сопряжение с ТПП осуществляется с помощью промежуточной втулки 2. Так как толкающее усилие прилагается через ось воздушного винта, который вращается с момента старта, то втулка выполнена таким образом, что передает осевое усилие на вращающуюся опору так, что оно осуществляется без вращения БЛА.
Конструкция такой втулки показана на Рис 2.
Где: 1. конечный цилиндр ТПП.
2. опора подшипников, воспринимающих радиальные и осевые усилия.
3. конусное углубление, обеспечивающее центровку и передачу усилия от ТПП на БЛА.
ТПП - выполнен в виде нескольких перемещающихся относительно друг друга цилиндров, приводимых в действие сжатым воздухом и на участке старта сопряжена с БЛА (положение А Рис.1). После начала движения систем «телескопический пневматический привод - БЛА» свободно падает под действием силы тяжести и разгоняется под действием ТПП, одновременно вращаясь относительно оси 3. БЛА при этом перемещается до точки отрыва в положение В (полностью выдвинутая телескопическая система). Время движения БЛА на стартовом участке мало и соответственно угол между начальным и конечным положением ДПЛА мал.
Одной из особенностей такой системы является то, что она одностороннего действия, а ее элементы должны двигаться с достаточно большими скоростями, исчисляемыми несколькими десятками метров в секунду, т.е. на конечном участке они должны быть заторможены до нулевой скорости. С целью предотвращения ударного соприкосновения частей ТПП предусмотрено тормозное устройство, принцип действия которого показан на Рис.3.
При движении цилиндров относительно друг друга воздух, находящийся в камере 1, образованной между внешним 2 и внутренним цилиндром 3 вытесняется через отверстия в направляющей втулке 4 до тех пор, пока они не будут перекрыты клапанной шайбой 5. После перекрытия выходных отверстий воздух в камере 1 за счет дальнейшего перемещения цилиндров начинает сжиматься, создавая тормозное усилие, которое складывается с усилием сжатия пружины 6. Цилиндры герметизируются уплотнениями 7.
1. Пусковая установка для придания начальной скорости летательному аппарату, включающая в себя пневматический стартовый механизм, систему подачи сжатого воздуха и механизм удерживания летательного аппарата до момента старта, отличающаяся тем, что пневматический стартовый механизм выполнен в виде телескопического устройства, представляющего собой несколько скользящих друг относительно друга цилиндров, раздвигающихся под воздействием сжатого воздуха на длину, обеспечивающую заданную начальную скорость.
2. Пусковая установка по п.1, отличающаяся тем, что стартовый механизм телескопического типа и соединенный с ним беспилотный летательный аппарат с момента старта свободно падают, вращаясь относительно опорной поворотной оси.
3. Пусковая установка по п.1, отличающаяся тем, что стартовый механизм телескопического типа имеет вращающуюся втулку, осуществляющую сопряжение с беспилотным летательным аппаратом через ось воздушного винта, передающую осевое усилие и обеспечивающую его отделение на конечном участке.
4. Пусковая установка по п.1, отличающаяся тем, что торможение раздвижных цилиндров в конце рабочего хода осуществляется за счет сжатия воздуха в замкнутой камере, образованной внутренним и внешним цилиндром и соответствующими уплотнениями, обеспечивающими ее герметичность.
