Катапульта для запуска летательного аппарата Российский патент 2024 года по МПК B64U70/70 B64F1/04 

Изобретение относится к области авиационной техники, более конкретно к пусковым устройствам летательных аппаратов, преимущественно малоразмерных беспилотных аппаратов.

Для запуска беспилотных летательных аппаратов широко используются пусковые устройства типа катапульты, позволяющие обеспечить быстрый и эффективный взлет указанных летательных аппаратов весом до 300 кг с силовой установкой сравнительно небольшой мощности.

Важной особенностью запусков малоразмерных летательных аппаратов является обеспечение возможности их взлета на необорудованных площадках и в полевых условиях.

Известны устройства для запуска малоразмерных беспилотных летательных аппаратов с катапульты, оборудованной тележкой, перемещаемой по направляющим катапульты разгонным устройством (см. Исследования способов пуска дистанционно пилотируемых летательных аппаратов (перевод с английского Травкиной Л.П., Чубченко Е.Г.), ОНТИ МАИ, 1983; Испытание новой пусковой установки для ДПЛА. RAE trials of RPV launchers // Jane's deference weekly. – 1985. - v. 3. - № 19; Журнал Aero Digest, December 1931; патентная заявка Великобритании № 2132577). Эти устройства в целом могут быть охарактеризованы следующим образом.

Устройство содержит разгонную тележку, которая расположена на катапульте в стартовом положении. После ее разгона разгонным устройством до требуемой скорости летательный аппарат, установленный на тележке, отсоединяют от нее, а тележку тормозят.

Тормозное устройство может использовать пневматический тормоз (патент RU №66733, B64F 1/06, от 05.04.2007 г.) пружинные или эластичные буферные элементы (патент RU №2373117, B64F 1/06, от 16.05.2008 г.). Все они снабжены сторонними устройствами торможения, которые после схода ЛА с направляющей гасят накопленный механический импульс движущейся массы узлов катапульты путем передачи его через опоры на опорную поверхность. Возникающие при этом ударные нагрузки требуют конструктивного усиления деталей катапульты и в целом снижают надежность устройства.

В качестве ближайшего аналога принято устройство катапульта для взлета летательного аппарата известное из описания к патенту RU 182299 U1 содержащее направляющую, разгонную тележку, соединенную силовым тросом с пневматическим разгонным приводом, и тормозное устройство. Разгонный привод снабжен дополнительным клапаном сброса давления, масса движущихся по направлению взлета летательного аппарата частей катапульты и масса частей, двигающихся в обратном направлении, уравнена с помощью балластного груза, установленного в поршне силового разгонного привода, а тормозное устройство выполнено в виде идентичных конструктивно жестко связанных пружинных тормозных узлов, один из которых установлен в конце направляющей и принимает тормозной импульс от разгонной тележки, а другой, установленный в конце силового привода, одновременно принимает противоположно направленный тормозной импульс от поршня. Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является снижение ударных нагрузок на узлы устройства.

К критическому моменту ближайшего аналога следует отнести недостаточную надежность всей конструкции в следствии того, что при увеличении броскового импульса механизм торможения будет воспринимать большие ударные нагрузки. Это приведет к снижению надежности всей конструкции катапульты.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении надежности катапульты за счет устранения ударных нагрузок торможения и создания условий для плавного без рывков разгона летательного аппарата.

Техническая задача решается путем изменения конструкции пневматического цилиндра и спускового механизма с целью придания плавного пуска летательного аппарата (без рывка).

Техническая задача решается за счет того, что в известной катапульте для запуска летательного аппарата, содержащей направляющую, разгонную тележку, соединенную силовым тросом через блоки и торцевую крышку рабочей камеры с поршнем пневматического разгонного цилиндра, при этом рабочая камера пневматического разгонного цилиндра через клапан впуска подключена к баллону сжатого воздуха, разгонная тележка зафиксирована спусковым механизмом с регулируемой пружиной натяга, а в торцевой крышке рабочей камеры смонтирован частично перфорированный штуцер, внутри которого с зазором располагается силовой трос, при этом входная часть штуцера снабжена раструбом, а выход разгонного цилиндра выполнен в виде сквозного отверстия диаметр которого не менее диаметра поршня. Это позволяет осуществить плавный пуск летательного аппарата. Кроме того, перед входной частью штуцера может быть установлен рассекатель воздушной струи.

Сравнение научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках МКИ показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное устройство имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности признаков дает возможность получить новый технический результат, следовательно, предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.

Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".

На фиг. 1 схематично изображена предлагаемая катапульта для запуска летательного аппарата на начальной стадии, подготовленная к запуску летательного аппарата.

На фиг. 2 показано крепление штуцера в торцевой крышке рабочей камеры и рассекатель воздушной струи (увеличено).

Позициями на фиг. 1 и 2 показаны:

- поз. 1 разгонная тележка,

- поз. 2 направляющая,

- поз. 3 рабочая камера пневматического разгонного цилиндра,

- поз. 4 клапан впуска,

- поз. 5 баллон сжатого воздуха (источник давления),

- поз. 6 поршень,

- поз.7 силовой трос,

- поз. 8 блоки,

- поз. 9 торцевая крышка рабочей камеры,

- поз. 10 штуцер,

- поз. 11 раструб штуцера,

- поз. 12 отверстия в участке перфорации штуцера,

- поз. 13 рассекатель воздушной струи,

- поз. 14 спусковой механизм с регулируемой пружиной натяга,

- поз. 15 пневматический разгонный цилиндр,

- поз. 16 сквозное отверстие разгонного цилиндра,

- поз. 17 летательный аппарат.

Разгонная тележка 1 установлена на направляющей 2. Рабочая камера пневматического разгонного цилиндра 3 через клапан впуска 4 соединена с баллоном сжатого воздуха 5. При открытии клапана 4 сжатый воздух воздействует на поршень 6, к которому закреплен силовой трос 7, который посредством блоков 8 присоединен к разгонной тележке 1. Полость пневматического разгонного цилиндра 15 с передней части закрыта торцевой крышкой 9 рабочей камеры 3, в которой установлен штуцер 10 с раструбом 11 на выходе. В выходной части штуцера 10 выполнены отверстия 12 в участке перфорации штуцера 10. Вблизи входа штуцера 10 может быть установлен рассекатель воздушной струи 13. Торец пневматического разгонного цилиндра 15, противоположный торцевой крышке 9 рабочей камеры 3 выполнен в виде сквозного отверстия 16. Для осуществления плавного пуска летательного аппарата 17 разгонная тележка зафиксирована спусковым механизмом 14 с регулируемой пружиной натяга.

Работает предлагаемая катапульта следующим образом. Устанавливается разгонная тележка 1 на направляющую 2, при этом она соединяется посредством силового троса 7 через блоки 8 с поршнем 6. Разгонная тележка 1 фиксируется спусковым механизмом с регулируемой пружиной натяга 14. В баллон сжатого газа 5 накачивается воздух. По достижению желаемого броскового давления осуществляется открытие крана впуска 4. По мере набора давления в над поршневой полости, а оно будет не мгновенным из-за утечек воздуха через зазор между поршнем 6 и пневматическим разгонным цилиндром 15 и через зазор между силовым тросом 7 и внутренней полостью штуцера 10, усилие воздействия на спусковой механизмом 14 с регулируемой пружиной натяга, будет возрастать и при определенной его величине, определяемой усилием затяжки внутренней пружины спускового механизма 14, произойдет сброс разгонной тележки 1. Величина этого усилия определит плавность старта летательного аппарата 17.

По мере движения летательного аппарата 17 по направляющей 2 штуцер 10 дросселирует не продуктивный выброс воздуха за счет своего внутреннего аэродинамического сопротивления. Для уменьшения влияния вытекающей из штуцера 10 воздушной струи, имеющей околозвуковую скорость истечения на протягиваемый в пневматический разгонный цилиндр 15 силовой трос 7 штуцер 10 в выходной части перфорирован отверстиями 12, сформированными в участок перфорации. Это уменьшает скорость истечения воздушной струи. Поршень 6 при дальнейшем движении внутри пневматического разгонного цилиндра 15 ускоряется, при этом увеличивается скорость разгонной тележки 1. После схода разгонной тележки 1 с направляющей 2 происходит отсоединение разгонной тележки 1 от летательного аппарата 17. При этом поршень 6 вылетает в атмосферу из разгонного цилиндра 15 через сквозное отверстие 16 пневматического разгонного цилиндра 15, увлекая за собой силовой трос 7. Это позволяет осуществить плавный, без рывков пуск летательного аппарата 17.

Таким образом, осуществляется процесс разгона летательного аппарата при отсутствии ударных нагрузок во время пуска.

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к пусковым устройствам беспилотных летательных аппаратов. Катапульта для запуска летательного аппарата содержит направляющую и разгонную тележку, соединенную силовым тросом через блоки и торцевую крышку рабочей камеры с поршнем пневматического разгонного цилиндра. Рабочая камера через клапан впуска подключена к баллону сжатого воздуха. Разгонная тележка зафиксирована спусковым механизмом с регулируемой пружиной натяга. В торцевой крышке рабочей камеры смонтирован частично перфорированный штуцер, внутри которого с зазором располагается силовой трос. Входная часть штуцера снабжена раструбом. Выход разгонного цилиндра выполнен в виде сквозного отверстия, диаметр которого не меньше диаметра поршня. Достигается повышение надежности катапульты за счет устранения ударных нагрузок торможения и создания условий для плавного разгона летательного аппарата без рывков. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Катапульта для запуска летательного аппарата, содержащая направляющую, разгонную тележку, соединенную силовым тросом через блоки и торцевую крышку рабочей камеры с поршнем пневматического разгонного цилиндра, при этом рабочая камера через клапан впуска подключена к баллону сжатого воздуха, отличающаяся тем, что разгонная тележка зафиксирована спусковым механизмом с регулируемой пружиной натяга, а в торцевой крышке рабочей камеры смонтирован частично перфорированный штуцер, внутри которого с зазором располагается силовой трос, при этом входная часть штуцера снабжена раструбом, а выход разгонного цилиндра выполнен в виде сквозного отверстия, диаметр которого не менее диаметра поршня.

2. Катапульта по п. 1, отличающаяся тем, что перед входной частью штуцера установлен рассекатель воздушной струи.