КАТАПУЛЬТА ДЛЯ ВЗЛЕТА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Полезная модель относится к области авиационной техники, а именно к взлетным устройствам летательных аппаратов, преимущественно малоразмерных беспилотных аппаратов.
Известна катапульта для запуска беспилотных летательных аппаратов, содержащая разгонный цилиндр с поршнем и толкателем, тормозной цилиндр с поршнем и штоком, челнок со стартовым крюком, соединенный с толкателем разгонного цилиндра, ресивер разгонного цилиндра, соединенный с тормозным цилиндром, спусковое устройство (RU патент на полезную модель №76434). Однако для осуществления повторного пуска летательного аппарата необходимо стравливать весь сжатый воздух из катапульты. При разгоне на катапульте за стартовый крюк летательный аппарат испытывает существенное изгибающее усилие, т.к. его центр тяжести расположен выше стартового крюка.
Наиболее близким техническим решением является устройство для запуска летательных аппаратов, содержащее рабочий цилиндр, соединенный каналами подачи газа с ресиверами, расположенными параллельно цилиндру и выполняющих роль направляющих, шток, выполняющий роль поршня, каретку, устройства торможения, спусковой механизм, устройства заправки и стравливания газа, опору катапульты (US патент №3,968,947). Недостатком данного устройства является сложность конструкции, размещение летательного аппарата высоко над кареткой, что создает изгибающие моменты, передаваемые как летательному аппарату, так и конструкции катапульты. После пуска летательного аппарата стравливается весь объем сжатого воздуха, а после торможения каретки происходит ее резкий возврат, что вызывает изгибающий момент в вертикальной плоскости на консоль штока, выдвинутого за пределы катапульты и выполняющего роль поршня. Недостатком также является низкая устойчивость катапульты в продольном и боковых направлениях…
Задачей заявляемого технического решения является упрощение конструкции катапульты, позволяющей использовать меньший объем сжатого воздуха на один пуск летательного аппарата, повышение ее устойчивости, уменьшение ударных нагрузок на элементы конструкции при старте и торможении.
Поставленная задача достигается тем, что в катапульте для взлета летательного аппарата, содержащей рабочий цилиндр, соединенный каналами подачи газа с ресиверами, расположенными параллельно цилиндру, каретку, направляющие, устройства торможения, шток, спусковой механизм, поршень, устройства заправки и стравливания газа, опору катапульты, согласно полезной модели, спусковой механизм, шток и поршень расположены внутри рабочего цилиндра, при этом шток с поршнем выполнены с возможностью их расхождения при торможении штока с кареткой, каретка закреплена на штоке в его выходной части и снабжена ползунами, расположенными коаксиально направляющим, спусковой механизм выполнен с возможностью фиксации поршня в предпусковом состоянии, а на рабочем цилиндре коаксиально размещено устройство торможения штока с кареткой, выполненное в виде цилиндра с возможностью его перемещения вдоль рабочего цилиндра, ресиверы снабжены направляющими для перемещения летательного аппарата и каретки в направлении взлета, каналы подачи газа снабжены устройством для обеспечения открытия и закрытия подачи газа в рабочий цилиндр. Устройство для обеспечения открытия и закрытия подачи газа в рабочий цилиндр расположено между выходами каналов подачи газа и входом в рабочий цилиндр. Устройство торможения снабжено отверстиями для дренажа сжатого воздуха при торможении штока с кареткой и эластичными демпферами. Узел крепления штока с кареткой снабжен эластичными демпферами. Катапульта снабжена баллоном сжатого газа.
Катапульта снабжена панелью с размещенными на ней приборами контроля и управления пуском летательного аппарата. Опора катапульты выполнена в виде разборной ферменной конструкции. Направляющие летательного аппарата и каретки выполнены в виде труб и расположены параллельно ресиверам и рабочему цилиндру. Продольные оси цилиндра, штока и направляющих расположены параллельно, при этом в вертикальной плоскости их оси расположены таким образом, чтобы ось штока совпадала с продольной осью летательного аппарата.
На фиг.1 представлена катапульта перед пуском, на фиг.2 - катапульта после пуска, на фиг.3 - внешний вид, на фиг.4 - размещение летательного аппарата на направляющих катапульты.
Катапульта содержит рабочий цилиндр 1, ресиверы 2, соединительные каналы 3 подачи газа в цилиндр 1, устройство 4 подачи газа, поршень 5, шток 6, каретку 7 с демпфером 8, ползунами 9 и толкателем 10, устройство торможения 11, снабженное эластичным демпфером 12 и дренажными отверстиями 13, 14, спусковой механизм 15, направляющие 16, устройство стравливания газа 17, устройство заправки газа 18, баллон сжатого газа 19, опору 20 катапульты, панель 21 с размещенными на ней приборами контроля и управления пуском летательного аппарата.
Шток 6 и поршень 5 выполнены с возможностью разделения при торможении. Продольные оси цилиндра 1, штока 6 и направляющих 16 - параллельны: в вертикальной плоскости их оси расположены таким образом, чтобы ось штока 6 совпадала с продольной осью летательного аппарата. Все элементы, образующие ферменную конструкцию опоры 20, выполнены разборными для обеспечения возможности транспортирования катапульты.
Катапульта работает следующим образом. Катапульту устанавливают на опору 20. Поршень 5 со штоком 6 и устройство торможения 11 перемещают в крайнее левое положение. Фиксируют поршень 5 спусковым механизмом 15. Летательный аппарат устанавливают своими ползунами на направляющие 16, соединяют с толкателем 10. Открытием устройства 4 сообщают полости ресиверов 2 и цилиндра 1 через каналы подачи газа 3. Через устройство заправки газа 18, расположенное на панели 21, осуществляют подачу сжатого газа из баллона 19 в ресиверы 2 и полость цилиндра 1 перед поршнем 5.
Для осуществления пуска освобождают поршень 5 спусковым механизмом 15. Под действием давления газа поршень 5 разгоняет шток 6 с кареткой 7 и летательный аппарат. При этом воздух, находящийся в цилиндре 1 перед поршнем 5, вытесняется им в атмосферу через дренажные отверстия 14. По окончании полного рабочего хода поршень 5 прижимается к торцу цилиндра 1 и останавливается, шток 6 своим хвостовиком ударяется о демпфер 12 и приводит в движение устройство торможения 11. В процессе выдвижения устройства торможения 11 в нем происходит сжатие воздуха и частичное дренажирование его в атмосферу через отверстия 13. После чего происходит отделение летательного аппарата от толкателя 10 и катапульты. Далее происходит остановка штока 6 с кареткой 7 и устройства торможения 11. Возникающие при этом знакопеременные инерционные нагрузки на каретку 7 гасятся демпфером 8, а изгибающий момент консоли выдвинутого штока 6 ползунами 9.
Для приведения катапульты в исходное положение задвигают шток 6 в поршень 5, закрытием устройства 4 разъединяют полости ресиверов 2 и цилиндра 1 и стравливают сжатый газ из полости цилиндра 1 в атмосферу через устройство 17. Затем полностью задвигают шток 6 с поршнем 5 и кареткой 7 в исходное положение и фиксируют поршень 5 спусковым механизмом 15. Далее задвигают устройство торможения 11 штока 6 в исходное положение. При этом атмосферный воздух заполняет полости устройства торможения 11 и рабочего цилиндра 1 через отверстия 13, 14. Для осуществления последующего пуска сжатого воздуха требуется в 30% количестве дозаправки. Предлагаемая катапульта, являясь мобильной и автономной, обеспечивает экономию сжатого газа на один пуск до 70%, устраняет ненужные нагрузки на летательный аппарат, приводит к уменьшению знакопеременных нагрузок на ее подвижные элементы, позволяя снизить их вес, является устойчивой. Выполнение разборными элементов, образующих ферменную конструкцию опоры, обеспечивает возможность транспортирования катапульты.