МЕХАНИЗМ ДВУХСТУПЕНЧАТОГО РАСКРЫТИЯ КРЫЛА
TWO-STAGE WING OPENING MECHANISM

Область техники
Настоящее изобретение относится к механизму для раскрытия и стопорения крыльев летательных аппаратов, более конкретно, изобретение относится к усовершенствованному механизму для раскрытия и стопорения крыльев летательных аппаратов при запуске из пусковой трубы или контейнера.
Уровень техники
Обычно, летательные объекты или аппараты загружаются в пусковую трубу или контейнер в целях компоновки и испытаний. После того, как летающий объект запускается из пусковой трубы или контейнера, его крылья быстро раскрываются и стопорятся, благодаря чему полет летающего объекта управляется крыльями, установленными на его внешней поверхности. Как правило, крылья летающего объекта сложены вокруг продольной оси летающего объекта, формируя большую камеру или пусковую трубу, как показано на рисунке 1. Стандартная схема складывания подходит для крыльев с небольшим относительным удлинением, однако при увеличении длины крыльев эта схема приводит к увеличению диаметра пусковой трубы. Кроме того, стандартная схема складывания также чувствительна к силе ветра и не позволяет одновременно застопорить крылья, тем самым порождает большое возмущение по крену и, следовательно, обеспечивает плохие аэродинамические характеристики летающего объекта.
Другие признаки и преимущества изобретения будут очевидны из следующего подробного описания его предпочтительных вариантов осуществления и из формулы изобретения, взятой вместе с прилагаемыми чертежами.
Краткое описание изобретения
Недостатки предшествующего уровня техники были преодолены и дополнительными преимуществами обеспечены за счет использования способа и изделия, заявленных в настоящем описании.
Дополнительные признаки и преимущества могут быть реализованы посредством технологий настоящего изобретения. Иные варианты осуществления и особенности изобретения подробно описаны в настоящем документе и рассматриваются как часть заявленного изобретения.
Таким образом, настоящее изобретение относится к механизму для раскрытия крыльев летательных аппаратов. Механизм содержит, по меньшей мере, множество крыльев. Каждое крыло содержит первую часть, установленную на корпусе летательного аппарата, и вторую часть, шарнирно соединенной с первой частью. Механизм также содержит кронштейн, который крепится по центру к первой и второй частям крыльев, обеспечивающий возможность подъема и вращения крыльев. Механизм дополнительно содержит узел раскрытия и стопорения, содержащий, по меньшей мере, первый предварительно напряженный упругий элемент для подъема второй части крыльев вокруг первой оси вращения и первый стопорный элемент для стопорения подъема крыльев с помощью кронштейна после поворота второй части крыльев вокруг первой оси вращения. Узел раскрытия и стопорения дополнительно содержит второй упругий элемент, предварительно напряженный в полностью сложенном состоянии, создающий начальный крутящий момент, стремящийся повернуть вторую часть крыльев вокруг второй оси вращения. Кроме того, узел раскрытия и стопорения содержит второй стопорный элемент для стопорения крыльев путем перемещения в паз после поворота второй части крыльев вокруг второй оси вращения.
Вышеизложенное краткое описание является только поясняющим и не предусматривает какое-либо ограничение. В дополнение к вышеописанным, дополнительные поясняющие аспекты, варианты осуществления и конструктивные особенности станут очевидными посредством ссылок на чертежи и подробного описания.
Краткое описание прилагаемых чертежей
Существенные признаки и особенности изобретения изложены в настоящей заявке. Однако варианты осуществления самого изобретения, а также его предпочтительный способ использования, дополнительные назначение и преимущества будут лучше разъяснены в последующем подробном описании поясняющего варианта осуществления вместе с прилагаемыми чертежами. Один или несколько вариантов осуществления описаны только в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых
На фигуре 1 показана традиционная схема складывания летательного аппарата при загрузке в контейнер или пусковую трубу;
На фигуре 2а показан пример летательного аппарата с крыльями в сложенном состоянии в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;
На фигуре 2b показан в разобранном виде механизм раскрытия и стопорения крыльев в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения;
На фигуре 3а показан дополнительный детальный вид механизма раскрытия и стопорения крыльев летательных аппаратов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения; и
На фигурах 3b, 3с, 3d и 3е показана последовательность раскрытия крыла в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фигуры изображают варианты осуществления раскрытия только в целях пояснения. Специалист в данной области техники без труда распознает из последующего описания, что альтернативные варианты осуществления конструкций и способов, поясняющиеся в данном документе, могут использоваться без отступления от принципов изобретения, здесь описанных.
Подробное описание
Ранее были кратко изложены признаки и технические преимущества настоящего изобретения, чтобы лучше понять подробное описание изобретения, которое последует ниже. Далее будут описаны дополнительные признаки и преимущества изобретения, которые формируют объект формулы изобретения. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что раскрытые концепции и конкретный вариант осуществления могут быть легко применимы в качестве основы для модификации и разработки других конструкций схожего с настоящим изобретением назначения. Специалистам также должно быть понятно, что аналогичные конструкции не выходят за пределы существа и объема изобретения, заявленных в формуле изобретения. Новые признаки, которые характеризуют изобретение как в отношении устройства, так и способа работы, совместно с другими объектами и преимуществами, будут лучше поняты из последующего описания совместно с прилагаемыми чертежами. Однако следует четко понимать, что чертежи предоставлены только с целью пояснения описания и не предназначены для определения ограничений настоящего изобретения.
Заявленное изобретение относится к механизму двухступенчатого раскрытия крыла для автоматического раскрытия крыльев летательных аппаратов. Как показано на фиг. 2а, летательный аппарат (200) содержит множество крыльев (201), сложенных вдоль продольной оси летательного аппарата. В одном варианте осуществления множество крыльев (201) состоят из двух частей: первой части (202), установленной на корпусе летательного аппарата, и второй части (203), шарнирно соединенной с первой частью (202). Во время развертывания, вторая часть (203) множества крыльев (201) раскрывается и стопорится вокруг взаимно перпендикулярной оси, как показано на фиг. 2b. В одном варианте осуществления при развертывании множества крыльев (201) раскрываются с помощью узла раскрытия и стопорения крыла (300). Как показано на рисунке 3а, узел или механизм раскрытия и стопорения крыла (300) содержит, по меньшей мере, кронштейн (303), соединяющий по центру первую часть (202) и вторую часть (203) множества крыльев. Кронштейн (303) выполнен в виде шарнира с шарнирным валом для обеспечения возможности подъема и вращения множества крыльев (201).
Узел раскрытия и стопорения крыла (300) также содержит первый упругий элемент (304), соединенный со второй частью (203) и шарнирным валом кронштейна (303). В одном из вариантов, первым упругим элементом (304) является листовая или вагонная рессора, в виде ряда узких стальных полос, расположенных на шарнирном валу кронштейна (303). Первый упругий элемент (304) выполнен с возможностью подъема второй части (203) множества крыльев (201) вдоль первой оси вращения. В одном из вариантов, вторая часть (203) множества крыльев (201) поднимается вдоль первой оси вращения в диапазоне от 85 до 92 градусов. После заданного подъема второй части (203) из множества крыльев (201) вдоль первой оси вращения, дальнейший подъем ограничивается первым стопорным элементом, закрепленным на кронштейне (303). Первый стопорный элемент состоит из пары первых стопорных штифтов (305а, 305b), расположенных на кронштейне (303), которые частично входят в соответствующие глухие отверстия, выполненных во второй части (203) множества крыльев (201) для блокировки дальнейшего подъема второй части (203).
Узел раскрытия и стопорения крыла (300) дополнительно содержит второй упругий элемент (306), который предварительно напряжен в полностью слаженном положении, стремящийся создать первоначальный момент поворота второй части (203) множества крыльев (201) вокруг второй оси вращения. В одном из примеров, вторым упругим элементов является спиральная пружина кручения прямоугольного сечения, вставленная в паз на внешней поверхности шарнирного элемента первой части (202) множества крыльев (201). После заданного поворота второй части (203) множества крыльев (201) вокруг второй оси вращения посредством освобождения пружины из полностью сжатого состояния, дальнейшее вращение второй части (203) ограничивается вторым стопорным элементов, расположенным в первой части (202) множества крыльев (201). В одном из вариантов, второй стопорный элемент состоит из пары вторых стопорных штифтов (307а, 307b), расположенных в первой части (202) множества крыльев (201), которые частично входят в соответствующие глухие отверстия шарнирного элемента первой части (202), для блокировки вращения второй части (203) множества крыльев (201). Шарнирный элемент первой части (202) множества крыльев (201) обеспечивает прием второго упругого элемента (306) после поворота второй части (203) множества крыльев (201) вокруг второй оси вращения. В одном из вариантов, вторая часть (203) множества крыльев (201) поворачивается вокруг второй оси вращения на 90 градусов.
Узел раскрытия и стопорения крыла (300) дополнительно содержит пару шарнирных болтов (308а, 308b), которые крепятся к кронштейну (303) для обеспечения возможности подъема и вращения второй части (203) из множества крыльев (201) вокруг пары шарнирных болтов (308а, 308b).
При эксплуатации, множество крыльев (201) летательного аппарата находятся в сложенном положении, как показано на рисунке 3b, загруженного в пусковую трубу. При движении летательного аппарата (200) для раскрытия вне контейнера или пусковой трубы, первый упругий элемент (304) выполняет подъем, как показано на фиг. 3с, второй части (203) множества крыльев (201) вдоль первой оси вращения. Во время подъема множество крыльев (201) также могут в некоторой степени вращаться, например, на 5 градусов, поскольку жесткость листовой рессоры намного выше, чем у пружины кручения. После подъема первый стопорный элемент блокирует множество крыльев (201) для предотвращения дальнейшего подъема. В одном из вариантов, первые стопорные штифты (305а, 305b) частично входят в соответствующие глухие отверстия кронштейна (303) под воздействием силы пружины сжатия (310) и входят в зацепление с кронштейном (303), тем самым ограничивая дальнейший подъем множества крыльев (201).
После блокирования множества крыльев (201) от дальнейшего подъема, множество крыльев (201) поворачивается вокруг второй оси вращения с помощью второго упругого элемента (306), как показано на фиг. 3d. Вторая часть (202) множества крыльев (201) вращается посредством пружины вместе с кронштейном (303) вокруг второй оси вращения. После поворота, кронштейн (303) и вторая часть (203) множества крыльев (201) блокируются вторыми стопорными штифтами (307а, 307b) путем зацепления под воздействием пружин сжатия (309а, 309b) в соответствующие отверстия на первой части (202) множества крыльев (201). Таким образом, множество крыльев (201) полностью заблокировано от подъема и поворота и находятся в развернутом положении, как показано на рисунке 3е. Таким образом, узел раскрытия и стопорения крыла (300) выполнен с возможностью автоматического раскрытия и стопорения множества крыльев (201) в течение заранее определенного промежутка времени во время раскрытия.
Последовательность раскрытия множества крыльев (201), как изображено на фигурах 3b-3е, наглядно изображает подъем множества крыльев (201) вперед вращением. Преимущество подъема множества крыльев (201) перед вращением заключается использовании аэродинамической силы лобового сопротивления ветра для раскрытия крыльев в направлении подъема без воздействия дополнительной или внешней подъемной силы, которая в свою очередь может требовать наличия дополнительных опор, что добавит вес механизму и, следовательно, снизит аэродинамические характеристики летательного аппарата.
Преимущество настоящего изобретения
• Обнародованная исследовательская работа позволяет складывать и разворачивать крылья с высоким аспектным отношением, складывая и раскрывая крылья одновременно вокруг двух взаимно перпендикулярных осей, тем самым устраняется необходимость иметь пусковую трубу большого диаметра.
• Механизм раскрытия также обеспечивает почти синхронную блокировку всех крыльев.
• Механизм раскрытия обеспечивает минимальное нарушение крена благодаря блокировке крыла.
• Механизм раскрытия обеспечивает меньшее сопротивление и, следовательно, приводит к высоким аэродинамическим характеристикам, низкой скорости крена и лучшей траектории полета.
Эквиваленты
Что касается использования по существу любых множественных и/или единичных терминов в данном документе, специалисты в данной области техники могут переводить из множественного числа в единственное и/или из единственного числа во множественное число, в зависимости от контекста и/или применения. Различные сингулярные/множественные числа перестановки могут быть явно указаны в настоящем документе для ясности.
Специалистам в данной области техники будет понятно, что, как правило, термины, используемые в данном документе, и особенно в прилагаемой формуле изобретения (например, в тексте прилагаемой формулы изобретения), обычно подразумеваются как «открытые» термины (например, термин «включая» должен следует интерпретировать как «включающий, но не ограничивающийся», термин «имеющий» следует интерпретировать как «имеющий по меньшей мере», термин «включает» следует интерпретировать как «включает, но не ограничиваясь этим» и т.д.). Кроме того, специалистам в данной области техники будет понятно, что если предполагается конкретное количество представленного изложения формулы изобретения, такое намерение будет явно указано в формуле изобретения, и в отсутствие такого изложения такого намерения нет. Например, для облегчения понимания следующие приложенные формулы изобретения могут содержать использование вводных фраз «по меньшей мере, один» и «один или несколько» для введения изложения утверждений. Однако использование таких фраз не должно истолковываться как подразумевающее, что введение декларации претензии неопределенными артикулами «а» или «ан» ограничивает любую конкретную претензию, содержащую такую декларацию, введенную претензию, изобретениями, содержащими только одну такую декламацию, даже когда то же самое требование включает вводные фразы «один или несколько» или «по меньшей мере один» и неопределенные артикли, такие как «а» или «ан» (например, «а» и/или «ан» обычно следует интерпретировать как означающие «в хотя бы один "или" один или несколько"). То же самое относится и к использованию определенных артикулов, используемых для представления в формуле изобретения. Кроме того, даже если определенное количество введенной претензии формулы явно читало, специалисты в данной области техники будет понятно, что такое чтение, как правило, должно интерпретироваться, чтобы означать, по крайней мере, представленное число (например, оголенное чтение «два декламации», без других модификаторов обычно означает, по меньшей мере, два повторения или два или более повторений). Кроме того, в тех случаях, когда соглашение аналогично «по крайней мере, один из А, В, С и т.д.» В общем случае такая конструкция предназначена в том смысле, что специалист в данной области техники должен понимать соглашение (например, «система, имеющая, по меньшей мере, один из А, В и С», будет включать, но не ограничиваться системами, которые иметь только А, В, С, А и В вместе, А и С вместе, В и С вместе и/или А, В и С вместе и т.д.). В тех случаях, когда условное обозначение аналогично «хотя бы одному из А, В или С и т.д.» В общем, такая конструкция предназначена в том смысле, что специалист в данной области техники должен понимать соглашение (например, «система, имеющая, по меньшей мере, один из А, В или С», будет включать, но не ограничиваться системами, которые иметь только А, В, С, А и В вместе, А и С вместе, В и С вместе и/или А, В и С вместе и т.д.). Кроме того, специалистам в данной области техники будет понятно, что практически любое дизъюнктивное слово и/или фраза, представляющие два или более альтернативных термина, будь то в описании, формуле изобретения или на чертежах, следует понимать для рассмотрения возможностей включения одного из терминов, либо условия, либо оба условия. Например, фраза «А или В» будет пониматься как включающая возможности «А» или «В» или «А и В».
Хотя здесь раскрыты различные аспекты и варианты осуществления, другие аспекты и варианты осуществления будут очевидны для специалистов в данной области техники. Различные аспекты и варианты осуществления, раскрытые в материалах настоящей заявки, предназначены для иллюстрации и не предназначены для ограничения, при этом истинный объем и сущность указаны в следующей формуле изобретения.
Ссылочные позиции
100 - Традиционная схема складывания крыльев
200 - Летательный аппарат
201 - Крылья
202 - Первая часть крыльев
203 - Вторая часть крыльев
300 - Узел раскрытия и стопорения в сборе
303 - Кронштейн
304 - Первый упругий элемент
305а, 305б - Первые стопорные штифты
306 - Второй упругий элемент
307а, 307б - Вторые стопорные штифты
308а, 308б - Шарнирные болта
309а, 309б - Пружины сжатия для вторых стопорных штифтов
310 - Пружина сжатия для первых стопорных штифтов