Стартовое устройство Российский патент 2022 года по МПК B64F1/04 F41F3/42 F41F7/00 

Предлагаемое устройство относится к стартовым устройствам (катапультам) и может использоваться для запуска разнообразных объектов из стационарных и мобильных установок носителей различных классов (морских, авиационных, наземных).

Наиболее эффективно применение устройства в качестве запуска беспилотных летательных аппаратов.

Известно стартовое устройство (см. пат. РФ №1327441, МПК B64F 1/06, F15B 15/02, Кирпикин Ф.И., Кирпикин А.Ф., опубл. 27.12.1995 г.), в котором в качестве разгонного стартового механизма применяют эластичную гидрокамеру, охваченную прядями тяговых элементов, составленных из гибких и упругих нитей, соединенных без их отрыва с рамой и стартовой кареткой. Натяжением гибких и упругих нитей создают ускорение разгона стартовой каретки и установленного на ней запускаемого объекта.

Недостатком устройства является конструктивная сложность, незначительный разгонный путь, сложность хранения, транспортировки, установки и низкие технические характеристики.

Известно стартовое устройство БПЛА (см. Справочное пособие «Беспилотные летательные аппараты», г. Воронеж, Научная книга, 2015 г., стр. 521-522), в котором запуск объектов осуществляют из переносной пусковой трубы по типу миномета. После пуска из трубы БПЛА автоматически раскрывает свое оперение и консоли крыла по принципу «перочинный нож». Посадку БПЛА Switchblade осуществляет «на брюхо» методом продольного скольжения. Данное устройство повышает мобильность, упрощает хранение, транспортировку и установку.

Однако данная схема не предусматривает раскрытие крыла большого удлинения, что ограничивает возможности его использования и снижает скрытность работы устройства.

Известно стартовое устройство с размещением БПЛА разведки и целеуказания типа KZO разработки немецкого концерна STN Ftlas (Справочное пособие «Беспилотные летательные аппараты», г. Воронеж, Научная книга, 2015 г., стр. 182-185).

Система старта, транспортирования и хранения БПЛА - контейнерная. Контейнер размещается на колесном автомобильном шасси. Старт БПЛА KZO осуществляется из наклонной контейнерной пусковой установки с помощью стартового ракетного двигателя (РД).

Схема запуска ракетных двигателей проточная (открыты передняя и задняя крышки контейнера пусковой установки).

Сложенное транспортное положение крыльев, а раскрытие консолей крыла БПЛА KZO (https://wikipedia.org/wiki/KZO) из сложенного транспортного положения в полетную конфигурацию осуществляется внутри контейнера пусковой установки до запуска стартового ракетного двигателя.

Данное устройство не позволяет разместить БПЛА с крылом большого удлинения в малогабаритном транспортно-пусковой контейнер (ТПК), что ограничивает его размещение на авиационном и морском носителе. Ограничивает также возможности оперативного выбора стартовой позиции.

Схема компоновки БПЛА в ТПК, являющимися многоразовыми, применение стартового ракетного двигателя, обладают коротким ресурсом эксплуатации и не обеспечивают скрытность запуска объекта.

Наиболее близким из существующих по техническому решению является пусковая установка (см. патент RU №2714616, МПК В64С 39/02, В64С 3/38, В64С 3/56, Леонов А.Г., Зимин С.Н., Измалкин О.С., Асатуров С.М., опубл. 19.02.2020 г., Бюл. №5) для многоразового беспилотного летательного аппарата в транспортно-пусковом контейнере.

БПЛА содержит стартово-разгонную ступень (СРС), которую отделяют после раскрытия и фиксации полетного положения оперения и корневых частей консолей крыла БПЛА.

В транспортно-пусковом контейнере (ТПК) на внутренней цилиндрической поверхности корпуса установлены направляющие с опорными накладками. Выполнены с возможностью перемещения по ним БПЛА.

Размещение запускаемого объекта в малогабаритном ТПК с минимальными ограничениями по базированию позволяет оперативно использовать многоразовый БПЛА стратегического назначения на любых типовых авиационных, морских и наземных носителях.

Однако применение в ТПК направляющих для БПЛА может привести к механическому повреждению ТПК и БПЛА и не позволяет использовать БПЛА с другими массогабаритными характеристиками, что ограничивает функциональные возможности устройства.

Применение в БПЛА стартово-разгонной ступени в виде реактивного двигателя существенно усложняет конструкцию запускаемого объекта, снижает долговечность устройства и не обеспечивает скрытность процесса запуска.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы стартового устройства путем устранения возможности механических повреждений запускаемого объекта в процессе транспортировки и запуска, универсальности применения путем расширения типов запускаемых объектов по массогабаритным характеристикам, а также обеспечение скрытности процесса работы устройства.

Поставленная задача достигается тем, что в стартовом устройстве, содержащем транспортно-пусковой контейнер с установленным в нем запускаемым объектом и разгонное устройство, в корпусе контейнера установлен торообразный пневматический привод разгонного устройства, выполненный с возможностью охватывания запускаемого объекта, наружная оболочка которого закреплена по периметру на внутренней поверхности контейнера в области торцевого края контейнера в направлении запуска, а внутренняя оболочка в средней части соединена с тягой по оси привода в направлении, противоположном направлению запуска и выполнена с возможностью фиксации осевого перемещения привода.

В стартовом устройстве с целью повышения безопасности и надежности работы путем обеспечения постоянного начального стартового силового воздействия на запускаемый объект, полностью охваченный торообразной оболочкой, на внутренней поверхности контейнера в области торцевого края корпуса контейнера в направлении противоположном запуску может быть установлена стартовая втулка, выполненная с возможностью взаимодействия с торообразной камерой в исходном положении запускаемого объекта.

В стартовом устройстве, с целью повышения точностных характеристик направления разгона запускаемого объекта, корпус контейнера может быть выполнен телескопическим.

Пример предлагаемого устройства представлен на чертежах, где показаны этапы подготовки (фиг. 1) и этапы работы стартового устройства (фиг. 2).

В стартовом устройстве (фиг. 1, а) телескопический контейнер выполнен из корпуса 1, на котором установлена подвижная направляющая 2. Внутри контейнера установлена торообразная герметичная гибкая оболочка 3 привода разгонного устройства запускаемого объекта 4, образующая камеру, выполненную с возможностью соединения и источником питания воздухом.

По оси устройства установлена тяга 5, с одной стороны намотанная на вал 6, с другой - закрепленная на оболочке 3. На корпусе 1 установлен фиксатор 7, выполненный с возможностью фиксации и расфиксации вала 6. Вал не зафиксирован от поворота.

Камерный торобразный привод работает по способу (см. пат. РФ №2586379 МПК B25J 13/00, F01В 19/00, F04В 43/00, Сысоев С.Н., опубл. 10.06.2016 г., Бюл. №16). Принцип работы заключается в использовании эффективной площади камеры для реализации направления и величины силового воздействия на подвижный элемент. Эффективная площадь камеры зависит от соотношения ее торцевых кольцеобразных поверхностей. Если они одинаковы, то при любой величине давления рабочей среды в камере. А она будет неподвижна.

Для установки запускаемого объекта 4 в контейнер (фиг. 1, б) в камере А создают давление воздуха р₀, величина которого достаточна для формирования торовой формы камеры. При этом наружный диаметр торцевой поверхности со стороны пуска больше, чем с противоположной. Так как эффективная площадь левой торцевой поверхности камеры больше, чем правой, то камера выворачивается влево, вытягивая трос 5, занимая крайнее левое положение.

Затем вводят запускаемый объект в камеру (фиг. 1, в). Установка запускаемого объекта может продолжаться намоткой троса 5 на вал 6 (фиг. 1, г).

Конечное положение запускаемого объекта 4 достигается тогда, когда он будет полностью охвачен торообразной камерой 3 (фиг. 1, д). Силовое взаимодействие оболочки 3 с стартовой втулкой уменьшает наружный диаметр правой торцевой кольцевой поверхности камеры. Это приводит к возникновению силы F₁ выталкивания камерой запускаемого объекта, который удерживается тягой, фиксатором 7 от поворота вала 6.

Устройство подготовлено к транспортировке. Величина давления воздуха в камере А может быть повышена в зависимости от условий внешних силовых воздействий возможных транспортных ускорений для предотвращения повреждений запускаемого объекта.

Для работы стартового устройства выдвигают подвижную направляющую 2, а в камере А повышают давление воздуха до давления p_ст, позволяющего развить требуемое ускорение разгона запускаемого объекта (фиг. 2, а). При этом на запускаемый объект действует выталкивающая сила F₂, которая удерживается тягой, положение которой зафиксировано фиксатором 7.

При расфиксации вала 6 и тяги 7 под действием выталкивающей силы F₂ торообразная камера начинает выворачиваться, перемещая запускаемый объект влево. Увеличивается эффективная площадь левой торцевой поверхности камеры, что увеличивает тяговое усилие до F₃ (фиг. 2, б) разгонного привода, а далее до максимального F₄ (фиг. 2, в).

После выхода запускаемого объекта из камеры (фиг. 2, г) эффективная площадь камеры и соответственно тяговое усилие становятся равными нулю.

Таким образом, стартовое устройство устраняет возможность механических повреждений запускаемого объекта в процессе транспортировки и запуска. Универсальность устройства обеспечивается путем расширения типов запускаемых объектов по массогабаритным характеристикам. Отсутствие необходимости применения разгонного ракетного двигателя упрощает БПЛА, а также обеспечивает скрытность процесса работы устройства.

Моделирование, макетирование, проведенные натурные исследования предлагаемого устройства подтвердили его работоспособность, эффективность и промышленную применимость.

Изобретение относится к стартовым устройствам и касается использования для запуска разнообразных объектов из стационарных и мобильных установок носителей различных классов (морских, авиационных, наземных). Стартовое устройство содержит транспортно-пусковой контейнер с установленным в нем запускаемым объектом и разгонное устройство. В корпусе контейнера установлен торообразный пневматический привод разгонного устройства, выполненный с возможностью охватывания запускаемого объекта. При этом наружная оболочка привода закреплена по периметру на внутренней поверхности контейнера в области торцевого края контейнера в направлении запуска, а внутренняя оболочка в средней части соединена с тягой по оси привода в направлении, противоположном направлению запуска и выполнена с возможностью фиксации осевого перемещения привода. Достигается повышение эффективности работы стартового устройства путем устранения возможности механических повреждений запускаемого объекта в процессе транспортировки и запуска, универсальности применения типов запускаемых объектов по массогабаритным характеристикам, обеспечение скрытности процесса работы устройства. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Стартовое устройство, содержащее транспортно-пусковой контейнер с установленным в нем запускаемым объектом и разгонное устройство, отличающееся тем, что в корпусе контейнера установлен торообразный пневматический привод разгонного устройства, выполненный с возможностью охватывания запускаемого объекта, наружная оболочка которого закреплена по периметру на внутренней поверхности контейнера в области торцевого края контейнера в направлении запуска, а внутренняя оболочка в средней части соединена с тягой по оси привода в направлении, противоположном направлению запуска и выполнена с возможностью фиксации осевого перемещения привода.

2. Стартовое устройство по п.1, отличающееся тем, что на внутренней поверхности контейнера в области торцевого края корпуса контейнера в направлении противоположном запуску установлена стартовая втулка, выполненная с возможностью взаимодействия с торообразной камерой в исходном положении запускаемого объекта.

3. Стартовое устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус контейнера выполнен телескопическим.