Устройство крепления и автоматического отделения полезной нагрузки беспилотного летательного аппарата Российский патент 2024 года по МПК B64G1/64 B64D1/00 

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники, преимущественно к узлам стыковки полезной нагрузки летательного аппарата, и может быть использовано для крепления подвесного оборудования, и других составных частей летательных аппаратов, которые необходимо быстро состыковать на летательный аппарат без дополнительного оборудования и автоматически отделить до окончания автономного полета.

Прототип не найден.

Предлагаемое устройство решает задачу быстрой стыковки и автоматической расстыковки несущего соединения без специального инструмента.

Для достижения названного технического результата, устройство крепления и автоматического отделения полезной нагрузки беспилотного летательного аппарата, включает в себя механический замок, состоящий из корпуса замка с полостью и крышкой корпуса замка, размещенный в объеме летательного аппарата и закрепленный на его поверхности, направляющие захвата, размещенные на поверхности летательного аппарата, устройство захвата, установленное в полости корпуса замка с обеспечением взаимодействия с фиксирующим звеном, направляющими захвата, устройством возврата и ползуном, устройство захвата выполняется в виде цилиндра с полостью, поджимаемого пружиной сжатия, установленной с упором на крышку корпуса замка, устройство захвата снабжено штырем, размещенным на внешней торцевой поверхности, в боковых стенках выполнены два отверстия - отверстие закрепления направляющего штыря и отверстие стопорения фиксирующим звеном, в донышке - отверстие крепления штока устройства возврата, крышка корпуса замка снабжена наружной резьбовой поверхностью и выполнена с полостью и центральным резьбовым отверстием крепления устройства возврата, корпус фиксирующего звена расположен концентрично отверстию стопорения устройства захвата фиксирующим звеном, на боковой стенке корпуса замка и закреплен любым известным способом, снабжен прорезью в боковой стенке, выходящей на поверхность летательного аппарата и образующей полость, длину прорези выбирают из условия возможности фиксации и расфиксации фиксирующим звеном устройства захвата, фиксирующее звено выполнено в виде штока со штырем и поджимается пружиной сжатия, установленной с упором на крышку фиксирующего звена через резьбу на корпус фиксирующего звена, в боковой поверхности штока выполнено отверстие, в котором одним концом зафиксирован рычаг расфиксации, а противоположным концом, через прорезь в образующую полость боковой стенки корпуса фиксирующего звена, выходит на поверхность летательного аппарата, в боковой стенке полости корпуса замка выполнено продольное направляющее отверстие концентричное отверстию закрепления направляющего штыря в устройстве захвата, длиной, обеспечивающей необходимое перемещение устройства захвата, в донышке полости - резьбовое отверстие выхода штыря устройства захвата, ползун является крепежным силовым элементом полезной нагрузки, выполненным в виде центрального тела с контактным элементом в виде поперечного уступа, расположенного перпендикулярно и симметрично на торце центрального тела ползуна поперек расположения направляющих захвата и длиной равной ширине их обхвата, с верхней плоской контактной поверхностью совпадающей с поверхностью летательного аппарата в состыкованном положении с механическим замком и нижней плоской контактной поверхностью, расположенной под тупым углом к нормали поверхности летательного аппарата в состыкованном положении с механическим замком и продольном направлении направляющих захвата, на верхней плоской контактной поверхности ползуна выполнено отверстие фиксации ползуна концентричное расположению штыря устройства захвата в состыкованном положении с механическим замком, в переднем верхнем углу контактного элемента ползуна выполнен скос высотой большей выступающей части штыря устройства захвата в крайнем нижнем положении устройства захвата и углом обеспечивающем возможность поджатая устройства захвата при установке ползуна, направляющие захвата выполнены в виде двух симметричных направляющих расположенных по направлению полета под углом и смещением от поверхности летательного аппарата, длиной равной поперечному сечению контактного элемента ползуна, при этом расстояние между направляющими захватами равняется толщине центрального тела ползуна.

Отличительными признаками предлагаемого устройства являются:

- устройство возврата выполнено в виде электромагнитного привода, обеспечивающего свободное перемещение штока при отсутствии подачи на него электрического напряжения;

- устройство возврата включает пиропатрон и обеспечивает свободное перемещение штока до срабатывания заряда.

Благодаря наличию отличительных признаков в совокупности с известными, обеспечивается быстрая стыковка и автоматическая расстыковка несущего соединения без специального инструмента.

Изобретение может найти применение на летательных аппаратах, имеющих требование быстрого монтажа и автоматического отделения полезной нагрузки.

Техническое решение поясняется конструкцией устройство крепления и автоматического отделения полезной нагрузки беспилотного летательного аппарата, представленной на чертежах, фиг. 1-5.

На фиг. 1 представлено продольное сечение устройства крепления в состыкованном зафиксированном с ползуном состоянии.

На фиг. 2 представлено продольное сечение устройства крепления в монтажном с ползуном состоянии.

На фиг. 3 представлено продольное сечение устройства крепления в расстыкованном с ползуном состоянии.

На фиг. 4 представлено сечение А-А фиг. 1, поясняющее конструкцию устройства крепления в состыкованном зафиксированном с ползуном состоянии.

На фиг. 5 представлен вид в изометрии, поясняющий конструкцию ползуна.

Устройство крепления и автоматического отделения полезной нагрузки беспилотного летательного аппарата включает в себя механический замок 1, состоящий из корпуса замка 2 с полостью 3, снабженный крышкой 4 корпуса замка, размещенные в объеме летательного аппарата и закрепленные на его поверхности 5, направляющие захвата 6, размещенные на поверхности летательного аппарата, устройство захвата 7, установленного в полости корпуса замка с обеспечением взаимодействия с фиксирующим звеном 8, направляющими захвата, устройством возврата 9 и ползуном 10. Устройство захвата выполняют в виде цилиндра с полостью 11 поджимаемого пружиной сжатия 12, установленной с упором на крышку корпуса замка, устройство захвата снабжают штырем 13, размещаемым на внешней торцевой поверхности 14, в боковых стенках 15 выполняют два отверстия - отверстие 16 закрепления направляющего штыря 17 и отверстие стопорения 18 фиксирующим звеном, в донышке 19 - резьбовое отверстие 20 крепления штока 21 устройства возврата. Крышку корпуса замка снабжают наружной резьбовой поверхностью 22 и выполняют с полостью 23 и центральным резьбовым отверстием 24 крепления устройства возврата. Корпус фиксирующего звена 25 расположен концентрично отверстию стопорения 18 устройства захвата, в боковой стенке 27 корпуса фиксирующего звена выполнена прорезь 28, выходящая на поверхность летательного аппарата, образующая полость 29, длина прорези выбрана из условия максимального перемещения фиксирующего звена и возможности фиксации и расфиксации фиксирующим звеном устройства захвата. Фиксирующее звено выполнено в виде штока 30 со штырем 31 поджимаемого пружиной сжатия 32, установленной с упором на крышку 33 фиксирующего звена, через резьбу 34 на корпус фиксирующего звена, в боковой поверхности штока выполнено отверстие 35 в котором зафиксирован один конец рычага расфиксации 36, а противоположный конец, через прорезь в образующую полость боковой стенки корпуса фиксирующего звена, выведен на поверхность летательного аппарата. Корпус замка выполнен с продольным направляющим отверстием 37 в боковой стенке полости концентричным отверстию закрепления направляющего штыря в устройстве захвата, длиной, обеспечивающей необходимое перемещение устройства захвата. В донышке 38 полости выполнено отверстие 39 выхода штыря устройства захвата. Ползун является крепежным силовым элементом полезной нагрузки, и выполнен в виде центрального тела 40 с контактным элементом 41 в виде поперечного уступа, расположенного перпендикулярно и симметрично на торце центрального тела ползуна поперек расположения направляющих захвата, длиной, равной ширине их обхвата, с верхней плоской контактной поверхностью 42 совпадающей с поверхностью летательного аппарата в состыкованном с механическим замком положении и нижней плоской контактной поверхностью 43, расположенной под тупым углом к нормали поверхности летательного аппарата в состыкованном с механическим замком положении и продольном направлении направляющих захвата, на верхней плоской контактной поверхности 42 ползуна выполнено отверстие 44 фиксации ползуна концентричное расположению штыря устройства захвата в состыкованном с механическим замком положении. В переднем верхнем углу контактного элемента ползуна выполняется скос 45 высотой большей выступающей части штыря устройства захвата в крайнем нижнем положении устройства захвата и углом обеспечивающем возможность поджатая устройства захвата при установке ползуна. Направляющие захвата выполняются в виде двух симметричных направляющих расположенных по направлению полета (НП) под углом и смещением от поверхности летательного аппарата, длиной равной поперечному сечению контактного элемента ползуна, при этом расстояние между направляющими захвата равняется толщине центрального тела ползуна. Длину и диаметр штыря, расположение отверстий 16 и 18 закрепления направляющего штыря и стопорения фиксирующим звеном на устройстве захвата, угол наклона нижней плоской контактной поверхности ползуна, длину перемещений штоков 21 и 31 устройства возврата и фиксирующего звена соответственно выбирают из условия надежной фиксации и расфиксации ползуна крепления полезной нагрузки.

Устройство крепления и автоматического отделения полезной нагрузки беспилотного летательного аппарата работает следующим образом:

Для стыковки полезной нагрузки с несущей конструкцией при закрытом положении механического замка его открытие идет путем перемещения рычага расфиксации штока фиксирующего звена от устройства захвата, с обжатием вручную пружины сжатия 32 до выхода штыря штока из зацепления с устройством захвата, при этом пружина сжатия 12 устройства захвата переместит устройство захвата в крайнее нижнее положение скользя направляющим штырем 17 по продольному направляющему отверстию 37 корпуса замка до упора внешней торцевой поверхности на донышко 38 корпуса замка фиксируя открытое положение механического замка. После отпускания рычага расфиксации пружина сжатия 32 фиксирующего звена переместит шток до упора торцевой поверхности штыря штока на внешнюю цилиндрическую поверхность 46 устройства захвата (фиг. 3). Полезная нагрузка подводится к несущей конструкции, и скользя верхней и нижней плоскими контактными поверхностями ползуна 42 и 43 соответственно по направляющим захвата и поверхности летательного аппарата контактируя скосом контактного элемента ползуна с штырем устройства захвата с обжатием пружины сжатия 12 утапливая устройство захвата внутрь корпуса замка скользя направляющим штырем 17 по продольному направляющему отверстию 37 корпуса замка до совпадения торцевой поверхности штыря 13 с поверхностью летательного аппарата. При дальнейшем перемещении ползуна торцевая поверхность штыря 13 переходит в контакт с верхней плоской контактной поверхностью ползуна скользя по ней до концентричного положения штыря 13 устройства захвата с отверстием 44 ползуна. После чего под действием пружины сжатия 12 устройство захвата перемещается в крайнее нижнее положение до упора внешней торцевой поверхности 14 на донышко 38 корпуса замка 2 заходя штырем 13 в отверстие 44 фиксации ползуна фиксируя состыкованное положение ползуна полезной нагрузки и механического замка несущей конструкции (фиг. 1, 2, 4, 5).

Автоматическое отделение полезной нагрузки от несущей конструкции происходит после срабатывания устройства возврата, что приводит к перемещению устройства захвата внутрь корпуса замка скользя направляющим штырем 17 по продольному направляющему отверстию 37 корпуса замка до упора внутренней торцевой поверхности устройства захвата с торцевой поверхностью крышки корпуса замка концентрируя отверстие стопорения 18 устройства захвата и штыря 31 штока фиксирующего звена. Далее под действием пружины сжатия 32 шток фиксирующего звена переместится вглубь отверстия стопорения 18 устройства захвата фиксируя открытое положение механического замка. После чего ползун полезной нагрузки под действием силы тяжести скользит нижней плоской контактной поверхностью по направляющим захвата в направлении от несущей конструкции до полного отделения полезной нагрузки (фиг. 1, 3, 4, 5).

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники, преимущественно к узлам стыковки полезной нагрузки летательного аппарата. Устройство крепления и автоматического отделения полезной нагрузки беспилотного летательного аппарата включает в себя механический замок, устройство захвата с обеспечением взаимодействия с фиксирующим звеном, ползуном и устройством возврата. Фиксирующее звено выполнено в виде штока со штырем и поджимается пружиной сжатия. В боковой поверхности штока выполнено отверстие, в котором одним концом зафиксирован рычаг расфиксации. На верхней плоской контактной поверхности ползуна выполнено отверстие фиксации ползуна. В переднем верхнем углу контактного элемента ползуна выполнен скос высотой большей выступающей части штыря устройства захвата. Направляющие захвата выполнены в виде двух симметричных направляющих, расположенных по направлению полета под углом и смещением от поверхности летательного аппарата. Достигается быстрая стыковка и расстыковка полезной нагрузки. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство крепления и автоматического отделения полезной нагрузки беспилотного летательного аппарата, включающее в себя механический замок, состоящий из корпуса замка с полостью и крышкой корпуса замка, размещенный в объеме летательного аппарата и закрепленный на его поверхности, направляющие захвата, размещенные на поверхности летательного аппарата, устройство захвата, установленное в полости корпуса замка с обеспечением взаимодействия с фиксирующим звеном, направляющими захвата, ползуном и устройством возврата, причем устройство захвата выполнено в виде цилиндра с полостью, поджимаемого пружиной сжатия и снабжено штырем, размещенным на внешней торцевой поверхности, в боковых стенках выполнены два отверстия - отверстие закрепления направляющего штыря и отверстие стопорения фиксирующим звеном, в донышке - резьбовое отверстие крепления штока устройства возврата, крышка корпуса замка снабжена наружной резьбовой поверхностью и выполнена с полостью и центральным резьбовым отверстием крепления устройства возврата, корпус фиксирующего звена расположен концентрично отверстию стопорения устройства захвата фиксирующим звеном, на боковой стенке корпуса замка, и закреплен любым известным способом, снабжен прорезью в боковой стенке, выходящей на поверхность летательного аппарата и образующую полость, фиксирующее звено выполнено в виде штока со штырем и поджимается пружиной сжатия, установленной с упором на крышку фиксирующего звена, через резьбу на корпус фиксирующего звена, в боковой поверхности штока выполнено отверстие, в котором одним концом зафиксирован рычаг расфиксации, а противоположным концом, через прорезь в образующую полость боковой стенки корпуса фиксирующего звена, выходит на поверхность летательного аппарата, в боковой стенке полости корпуса замка выполнено продольное направляющее отверстие, концентричное отверстию закрепления направляющего штыря в устройстве захвата, в донышке полости - отверстие выхода штыря устройства захвата, ползун является крепежным силовым элементом полезной нагрузки, выполнен в виде центрального тела с контактным элементом в виде поперечного уступа, расположенного перпендикулярно и симметрично на торце центрального тела ползуна поперек расположения направляющих захвата и длиной, равной ширине их обхвата, с верхней плоской контактной поверхностью, совпадающей с поверхностью летательного аппарата в состыкованном положении с механическим замком и нижней плоской контактной поверхностью, расположенной под тупым углом к нормали поверхности летательного аппарата в состыкованном положении с механическим замком и продольном направлении направляющих захвата, на верхней плоской контактной поверхности ползуна выполнено отверстие фиксации ползуна, в переднем верхнем углу контактного элемента ползуна выполнен скос высотой большей выступающей части штыря устройства захвата в крайнем нижнем положении устройства захвата и углом, обеспечивающим возможность поджатия устройства захвата при установке ползуна, направляющие захвата выполнены в виде двух симметричных направляющих, расположенных по направлению полета под углом и смещением от поверхности летательного аппарата.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство возврата выполнено в виде электромагнитного привода, обеспечивающего свободное перемещение штока при отсутствии подачи на него электрического напряжения.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство возврата включает пиропатрон и обеспечивает свободное перемещение штока до срабатывания заряда.