КАТАПУЛЬТА ДЛЯ ЗАПУСКА БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
CATAPULT FOR LAUNCHING OF UNMANNED AERIAL VEHICLES

Область техники
Изобретение относится к области авиации, более конкретно к катапультам для взлета преимущественно малоразмерных беспилотных летательных аппаратов.
Предшествующий уровень техники
Для запуска малоразмерных беспилотных летательных аппаратов широко используются стартовые устройства типа катапульты, позволяющие обеспечить быстрый и эффективный взлет указанных летательных аппаратов с силовой установкой сравнительно небольшой мощности.
Важной особенностью запусков малоразмерных летательных аппаратов является обеспечение возможности их взлета на необорудованных площадках и в полевых условиях.
Известна катапульта, описанная в патенте РФ № 2373117, «Катапульта для взлета летательного аппарата», приоритет 16.05.2008, опубликовано: 20.11.2009; МПК: B64F 1/06 (2006.01); патентообладатель: Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" (RU); Автор(ы): Доулетов H.H. (RU), Уварин В.Л. (RU).
Катапульта содержит разгонное устройство, выполненное в виде рабочего цилиндра, внутри которого размещены поршень со штоком, тормозное средство и камера для сжатого газа. Снаружи рабочего цилиндра жестко закреплен кронштейн, на котором установлен фиксатор стартового положения, выполненный в виде качалки. На части штока, выходящем за пределы рабочего цилиндра, закреплен пилон. На верхней части пилона размещено средство для установки летательного аппарата, снабженное электромеханической системой для отделения летательного аппарата от пилона, выполненной в виде датчика ускорений, соединенного через контроллер с электроприводом. Снаружи на силовом цилиндре установлены поворотные передние опоры с фиксаторами их рабочего положения и жестко закрепленная задняя опора. Для осуществления пуска летательного аппарата рукоятку качалки поднимают вверх. Сжатый газ выталкивает поршень со штоком из рабочего цилиндра до контакта поршня с тормозным средством. Электрический сигнал от датчика ускорений поступает на контроллер, микропроцессор которого выдает команду электроприводу на освобождение летательного аппарата от связи с пилоном.
Недостатком данного устройства является сложность и ограниченное быстродействие конструкции катапульты, большие габариты, неприемлемые в случае запусков малогабаритных беспилотных летательных аппаратов.
Известна катапульта для запуска летательного аппарата, на которую получен патент РФ на изобретение №2466909 «Беспилотный летательный аппарат, блок видеоаппаратуры для него и катапульта (варианты) для его запуска». МПК В64С 39/10, B64D 47/08, B64F 1/06, G03B 17/00 (2006.01), авторы: Корнушенко А.В., Серохвостов С.В., Зубарев А.Н. (RU) и др., патентообладатель: Закрытое акционерное общество "АЭРОКОН" (RU).
Катапульта для запуска беспилотного летательного аппарата (БЛА) содержит короб, каретку для установки, гибкую связь, соединяющую каретку с источником энергии. Короб выполнен составным и содержит незамкнутый короб и крышку. Короб оснащен направляющими, а каретка оснащена колесами, взаимодействующими с направляющими.
Недостатком данного устройства является его значительные габариты, препятствующие установке БЛА вместе с катапультой в отдельный малогабаритный контейнер, необходимость значительных затрат времени на установку и подготовку БЛА к запуску (подключение коммутационных цепей и т.п.), необходимость торможения каретки и, как следствие, снижение эффективности запуска на ограниченном участке разгона летательного аппарата.
В качестве прототипа, был выбран патент US 4678143, «Пусковая установка для запуска дистанционно пилотируемого летательного аппарата», МПК: B64F 1/06; приоритет: 17.12.1982 [GB]; опубликовано: 07.07.1987., авторы: Griffin; Dennis (Guildford, GB2). Пусковая установка содержит корпус, направляющую, на направляющей установлена каретка с узлом для стыковки с летательным аппаратом, барабан с намотанным тросом трансмиссии, соединенным одним концом с кареткой, электродвигатель.
Недостатком данного устройства является его значительные габариты, что затрудняет компактное размещение катапульты с установленным на ней летательным аппаратом в отдельный малогабаритный контейнер, необходимость торможения каретки, и, как следствие, снижение эффективности запуска при ограничении габаритов катапульты.
Раскрытие изобретения
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание катапульты с уменьшенными габаритными размерами, повышенной надежностью и способностью совместной работы нескольких катапульт.
Технический результат, достигаемый при решении этой задачи, заключается в исключении из конструкции элементов (кареток и т.п.), требующих экстренного торможения при вылете БЛА из катапульты, объединении в конструкции корпуса функций защиты от внешних воздействий и направления БЛА, возможность регулирования режима ускорения БЛА.
Технический результат заключается в обеспечении защиты установленного на катапульте БЛА при его транспортировке и запуске из транспортно-пускового контейнера от внешних механических и климатических воздействий; уменьшении габаритов транспортно-пускового контейнера с установленной в нем катапультой за счет упрощения конструкции в части фиксации БЛА на участке его разгона и высвобождении при выходе из катапульты, исключения из конструкции катапульты элементов (кареток и т.п.), требующих экстренного торможения при вылете БЛА из контейнера, повышение эффективности разгонного участка катапульты; предохранения БЛА от разрушения при его запуске за счет регулируемого режима ускорения.
Технический результат достигается тем, что в катапульте для запуска беспилотного летательного аппарата содержащей короб, оснащенный протяженными вдоль короба направляющими, гибкую упругую связь, источник энергии, беспилотный летательный аппарат, согласно изобретению, беспилотный летательный аппарат расположен внутри короба с возможностью свободного перемещения в пределах пространства между направляющими, источник энергии выполнен на базе привода с вращательным движением. Гибкая упругая связь выполнена в виде двух замкнутых связующих тел, расположенных внутри короба и синхронно перемещающихся вдоль направляющих при помощи, по меньшей мере, четырех роликов, установленных в коробе. Два из них находятся на одной оси с приводом с вращательным движением на одном конце направляющих, а два за противоположным концом направляющих. Беспилотный летательный аппарат снабжен зацепами, входящими в отверстия в связующих телах и высвобождаемыми из зацепления при проходе отверстия с зацепом через ролики при вылете беспилотного летательного аппарата из короба.
Совокупность существенных признаков обеспечивает получение технического результата - исключение из конструкции элементов, требующих экстренного торможения при вылете БЛА из катапульты, объединение в конструкции корпуса функций защиты от внешних воздействий и направления БЛА, возможность регулирования режима ускорения БЛА.
Это позволяет решить задачу создания катапульты с уменьшенными габаритными размерами, повышенной надежностью и способностью совместной работы нескольких катапульт.
Для более надежной передачи импульса от привода с вращательным движением к толкателю ролики могут быть выполнены зубчатыми. При этом замкнутые связующие тела могут быть выполнены с перфорацией или в виде замкнутых приводных цепей.
Ось с роликами может быть выведена, по меньшей мере, на одну боковую поверхность короба с элементами зацепления с внешним приводом с вращательным движением.
Для защиты от внешних воздействий БЛА короб может быть снабжен крышками на входе и на выходе, с возможностью их открывания при вращении роликов путем смещения стопорящих чек.
Для возможной совместной работы нескольких катапульт внешний привод с вращательным движением может содержать управляемую муфту для подключения входящего в его состав электродвигателя или его редуктора.
Для более надежного направления БЛА Направляющая может содержать продольный паз, с возможностью свободного перемещения в нем выступающей части беспилотного летательного аппарата с ограничением захода в паз. Привод вращения может быть расположен внутри короба.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана схема катапульты для запуска БЛА с внешним приводом с вращательным движением.
На фиг. 2. показана схема катапульты для запуска БЛА с внутренним приводом с вращательным движением.
На фиг. 3 показан вариант схемы скольжения БЛА между направляющими.
На фиг. 4 показан вариант схемы скольжения БЛА между направляющими.
Вариант осуществления изобретения Была разработана схема катапульты для запуска БЛА, схема которого представлена на фиг. 1
БЛА 1 располагают в направляющих 2, закрепленных внутри короба 3, с возможностью свободного перемещения вдоль направляющих 2. Внутри короба 3 установлены два ролика 4 за концом направляющих 2 вблизи места вылета БЛА и два ролика 5, установленные на одной оси 6 с внешним приводом с вращательным движением, включающим в себя управляемую муфту 7 и электродвигатель 8. Такое конструктивное решение позволяет совмещать работу нескольких катапульт от одного привода и защищает катапульту от внешнего воздействия.
На ролики 4 и 5 установлена гибкая упругая связь в виде двух замкнутых связующих тел 9, расположенных внутри короба 3 и синхронно перемещающихся вдоль направляющих 2.
В рассматриваемом варианте связующие тела 9 выполнены в виде ленты с перфорацией, то есть с отверстиями 11. Возможно выполнение связующих тел 9 в виде приводных цепей. Ролики 4 и 5 выполнены зубчатыми, с возможностью попадания зубчиков в отверстия 11 в связующих телах 9.
БЛА 1 имеет зацепы 10, входящие в отверстия 13 в связующих телах 9. Отверстия 13 выполнены соответствующими по форме и по размеру зацепам 10 для правильного старта БЛА 1. Зацепы 10 с отверстиями 13 высвобождаются из зацепления при их проходе через ролики 4 при вылете БЛА 1 из короба 3. Ролики 4 и 5 могут быть выполнены с зубьями 12.
В рассматриваемом варианте короб 3 снабжен крышками 14 и 15 на его входе и на выходе, открываемыми за счет зубчатых передач 16, 17, 18 и 19, 20, ведущие шестеренки 16 и 19 которых закреплены соосно с роликами 4 и 5, ведомые шестеренки 18 и 20 выполнены секторными с целью ограничения движения крышек 14 и 15.
На фиг. 2 представлена схема катапульты для запуска БЛА 1 с расположением привода с вращательным движением 21 внутри короба 3. Такая конструкция полностью обеспечивает защиту установленного на катапульте оборудования при его транспортировке и запуске из транспортно-пускового контейнера от внешних механических и климатических воздействий.
Катапульта работает следующим образом.
После поступления команды о старте БЛА 1 включают электродвигатель 8, который воздействует посредством управляемой муфты 7 на ось 6 и раскручивает зубчатые ролики 5. Скорость вращения двигателя 8 может регулироваться электроприводом. Ролики 5 воздействуют на замкнутые связующие тела 9, синхронно перемещаемые на роликах 4 и 5, при этом вращение зубчатых передач 16, 17, 18 и 19, 20 приводит к открыванию крышек 14 и 15, освобождая вылет БЛА 1 из короба 3.
При перемещении замкнутых связующих тел 9 начинается движение БЛА 1 вдоль направляющих 2 за счет зацепления БЛА 1 со связующими телами 9 при помощи зацепов 10, входящих в отверстия 13 в связующих телах 9. При достижении отверстиями 13 с зацепами 10 роликов 4 за пределами направляющих 2 зацепы 10 выталкиваются из отверстий 13 под воздействием зубьев 12.
При движении БЛА 1 вдоль направляющих 2 требуется, что бы движение было равномерным. БЛА 1 снабжено выступами 22, которые скользят внутри пазов 23 направляющих 2 и ограничивают боковое смещение БЛА 1.
На фиг. 3 показана схема скольжения БЛА 1 внутри направляющих 2. БЛА 1 имеет выступы 22, которые скользят внутри пазов 23 направляющих 2 и ограничивают боковое перемещение БЛА 1. Такая конструкция повышает надежность разгона и старта БЛА, уменьшает габариты транспортно-пускового контейнера с установленной в нем катапультой за счет упрощения конструкции в части фиксации БЛА на участке его разгона и высвобождении при выходе из катапульты.
На фиг. 4 показана схема скольжения БЛА 1 внутри направляющих 2. БЛА 1 снабжен роликами 24, которые скользят внутри пазов 23 направляющих 2 и ограничивают боковое перемещение БЛА 1. Это один из возможных вариантов реализации схемы движения БЛА 1 между направляющими 2, который позволяет уменьшить силу трения между направляющими 2 и БЛА 1 при его разгоне и старте.
Это позволяет катапульте обеспечить управляемый регулируемый по ускорению пуск БЛА. Предлагаемое конструктивное решение катапульты позволяет разместить катапульту с установленным в ней БЛА в транспортно-пусковом контейнере минимальных габаритов, упростить фиксацию БЛА и исключить элементы, требующие экстренного торможения при вылете БЛА из контейнера, по сравнению с прототипом.
Промышленная применимость
Наиболее эффективно выглядит использование предложенного способа в катапультах для запуска беспилотного летательного аппарата из транспортно-пусковых контейнеров, в том числе мобильного базирования. Рассмотренный вариант выполнения изобретения может быть реализован на существующем в настоящее время оборудовании с использованием имеющихся материалов. Это показывает его работоспособность и подтверждает промышленную применимость.