МОДУЛЬНАЯ МНОГОМЕСТНАЯ КОРАБЕЛЬНАЯ ПУСКОВАЯ УСТАНОВКА ВЕРТИКАЛЬНОГО ПУСКА
MODULAR MULTISEAT SHIP LAUNCHER FOR VERTICAL LAUNCHING

Изобретение относится к военной технике, в частности к корабельным подпалубным пусковым установкам (ПУ) вертикального пуска.
При создании корабельных ПУ необходимо учитывать возможные аварийные ситуации, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации ПУ, в том числе и в боевых условиях. К числу возможных аварийных ситуаций при эксплуатации ПУ можно отнести, например, пожар в корабельном погребе, взрыв части или полного боекомплекта, несанкционированный запуск стартового двигателя ракеты. Борьба за живучесть НК в таких ситуациях ведется комплексно: как с помощью корабельных систем, так и с помощью конструктивных мер по обеспечению безопасности ПУ и используемых в них боекомплектов. Вместе с этим к корабельным ПУ предъявляются высокие требования по защите запускаемых объектов при хранении и обеспечению безаварийного выхода их из ПУ при использовании в условиях боевого применения. Кроме того, к корабельным ПУ предъявляются высокие требования по обеспечению безопасности при воздействии поражающих факторов (артиллерийские осколки стрелковые пули).
Известна модульная многоместная корабельная пусковая установка вертикального пуска по патенту RU 113570 U1 (F41F 3/00, 2012). Известная корабельная ПУ содержит платформу, выполненную с возможностью закрепления на палубе корабля, представляющую собой сварную металлоконструкцию, включающую четыре ячейки, снабженные крышками с приводом открывания последних. ПУ также содержит опорную балку, включающую несущую раму, которая выполнена с возможностью установки на ней четырех транспортно-пусковых контейнеров (ТПК) и/или блоков ТПК, присоединительные элементы которых имитируют присоединительные элементы упомянутых одиночных ТПК. В качестве привода открывания ячейки ПУ содержат гидромеханический привод. Последний включает исполнительный гидроцилиндр с рычажным механизмом и гидроцилиндры-ледорубы. Рычажный механизм включает коромысло, которое жестко связано с валом, на котором закреплены два одноплечих рычага. Конец каждого из одноплечих рычагов шарнирно соединен с соответствующей тягой, другой конец которой образует вращательную пару с опорным элементом, закрепленным на крышке. Крышка открывается при выдвижении штока исполнительного гидроцилиндра и закрывается при перемещении штока в убранное положение. В качестве исполнительного гидроцилиндра привод открывания крышки содержит гидроцилиндр двойного действия, включающий шариковый замок. Конечное положение поршня соответствует закрытому положению крышки, при котором крышка прижата приводом к опорной поверхности платформы. Для снижения теплообмена между корабельным погребом внутренние поверхности платформы и крышек ПУ покрыты теплоизоляцией.
Однако известное устройство не решает задачу обеспечения надежности и безопасности ПУ при возможных аварийных ситуациях при ее эксплуатации.
Известна модульная многоместная корабельная пусковая установка вертикального пуска по патенту RU 2213925 C1 (F41F 3/04, B63G 1/00, 2003). Известная корабельная ПУ включает верхнее и нижнее основания, выполненные с возможностью закрепления соответственно на палубе и фундаменте корабля и установленный между ними форменный каркас, образующие ячейки для установки транспортно-пусковых контейнеров с запускаемыми объектами. Верхнее основание выполнено в виде коробчатого корпуса с перегородками, отделяющими ячейки пусковой установки одну от другой с образованием камер, и включает соединенные между собой верхнюю и нижнюю диафрагмы с отверстиями. Каждая ячейка пусковой установки снабжена закрепленной на верхнем основании защитной крышкой с приводом открывания последней. В верхнем основании в каждой ячейке пусковой установки на нижней диафрагме установлен первый стакан, в отверстии которого установлен ТПК. Корпус первого стакана у нижнего торца выполнен с обтюратором в виде кольцевой опоры для ТПК. При пуске обтюратор, выполненный в стакане верхнего основания, частично препятствует попаданию в корабельный погреб продуктов сгорания топлива. В нижнем основании в каждой ячейке ПУ соосно первому стакану установлен второй стакан, который шарнирно закреплен на корпусе нижнего основания посредством устройства амортизации с возможностью перемещения вдоль продольной оси ячейки ПУ. Внутри второго стакана смонтированы захватное устройство для фиксации ТПК от вертикальных перемещений относительно второго стакана и механизм стыковки электроразъема электрической связи корабельной системы управления стрельбой (пуском) с ТПК. Известная модульная многоместная корабельная ПУ обеспечивает возможность снижения массогабаритных показателей ПУ и приспособляемость к различным типам ТПК.
К недостаткам известной ПУ можно отнести то, что обтюратор, выполненный в стакане верхнего основания, допускает попадание в корабельный погреб продуктов сгорания топлива запускаемого объекта, что снижает гигиенические показатели. Вместе с этим описание известного устройства не содержит конструктивных мер по обеспечению безопасности ПУ при возможных аварийных ситуациях при ее эксплуатации.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков с заявляемым изобретением является модульная многоместная корабельная ПУ вертикального пуска, охарактеризованная в описании изобретения по патенту RU 2362958 C1 (F41F 3/04, 2009). Известная ПУ содержит верхнее и нижнее основания, выполненные с возможностью закрепления соответственно на палубе и фундаменте корабля, и установленный между ними форменный каркас, образующие по меньшей мере один ряд ячеек для установки транспортно-пусковых контейнеров с запускаемыми объектами. Верхнее основание выполнено в виде коробчатого корпуса с перегородками, отделяющими ячейки пусковой установки одну от другой с образованием камер. Каждая ячейка ПУ снабжена закрепленной на верхнем основании защитной крышкой с приводом открывания последней. Защитная крышка установлена посредством установленного по периметру крышки герметизирующего уплотнения. Привод открывания содержит рычажный механизм, включающий коромысло, которое своим общим шарниром соединено с первым плечом двуплечего рычага, второе плечо которого шарнирно соединено с тягой, другой конец которой образует вращательную пару с опорным элементом, установленным изнутри на защитной крышке. В верхнем основании в каждой ячейке ПУ установлен стакан, в отверстии которого посредством герметизирующего уплотнения из упругоэластичного материала устанавливается ТПК. Причем корпус стакана у нижнего торца выполнен с обтюратором в виде кольцевой опоры для ТПК. Камеры ячеек пусковой установки, составляющих единый ряд, при закрытом положении защитных крышек образуют воздуховод, выполненный с возможностью сообщения с системой вытяжной вентиляции корабля. Каждая камера выполняет роль отдельного участка воздуховода и сообщена со смежными участками воздуховода через нормально открытые отверстия воздуховода, которые выполнены в противоположных стенках камеры и снабжены поворачивающимися заслонками. Последние кинематически связаны с приводом открывания защитной крышки с возможностью закрывания соответствующих отверстий воздуховода при открывании защитной крышки. Каждая камера снабжена средствами для обеспечения, при открытом положении защитной крышки, защиты оборудования, установленного внутри камеры между стенками последней и корпусом стакана, от прямого воздействия газов стартующего запускаемого объекта. Упомянутые средства для обеспечения защиты оборудования включают пластины, которые установлены горизонтально и стационарно закреплены на корпусе верхнего основания, и выдвижные поворачивающиеся пластины, которые кинематически связаны с приводом открывания защитной крышки с возможностью перемещения в горизонтальное положение при открывании защитной крышки. Изобретение направлено на повышение безопасности эксплуатации корабельной пусковой системы. Устройство ПУ обеспечивает удаление продуктов сгорания топлива, образующихся при пуске запускаемых объектов из ТПК, установленных в ячейках ПУ, и недопущение попадания продуктов сгорания топлива в корабельный погреб.
Конструкция известной модульной многоместной корабельной ПУ вертикального пуска предполагает принятие конструктивных мер по обеспечению безопасности ПУ в случаях возможных аварийных ситуаций при ее эксплуатации. Однако в известном устройстве решение этой задачи не раскрыто.
Задачей настоящего изобретения является создание достаточно простой модульной многоместной корабельной ПУ вертикального пуска, обеспечивающей возможность повышения надежности и безопасности как самой ПУ, так и объекта-носителя.
Эта задача решается благодаря тому, что предложена модульная многоместная корабельная ПУ вертикального пуска, содержащая выполненное с возможностью закрепления на палубе корабля основание, которое выполнено с ячейками для установки ТПК, причем каждая из ячеек снабжена защитной крышкой с приводом ее открывания, которая установлена на основании посредством установленного по периметру защитной крышки герметизирующего уплотнения из упругоэластичного материала. Привод открывания содержит рычажный механизм, включающий коромысло, проходящее в процессе открывания-закрывания защитной крышки через первую и вторую мертвые точки, которое своим общим шарниром соединено шатуном с первым плечом двуплечего рычага, второе плечо которого шарнирно соединено с тягой, другой конец которой образует вращательную пару с опорным элементом, который с помощью резьбового элемента, пропущенного через защитную крышку, разъемно соединен с последней с возможностью регулировки его положения по вертикали. Тяга по длине выполнена из разъемно соединяемых частей с возможностью разъединения последних под действием головной части запускаемого объекта при аварийном выбросе последнего из ТПК в закрытом положении защитной крышки. Рычажный механизм выполнен с возможностью обеспечения в закрытом положении защитной крышки автоматического приоткрывания последней, когда давление в подкрышечном объеме превышает заданную величину, и последующего автоматического возврата защитной крышки в исходное положение при выравнивании упомянутого давления с атмосферным.
Вместе с этим упомянутые части тяги соединены между собой посредством срезных элементов.
Кроме того, в варианте выполнения пусковая установка в качестве привода открывания защитной крышки содержит гидромеханический привод.
В другом варианте выполнения пусковая установка в качестве привода открывания защитной крышки содержит электромеханический привод.
Вместе с этим привод открывания защитной крышки снабжен регулируемыми упорами, которые установлены каждый с возможностью взаимодействия с упомянутым коромыслом рычажного механизма в соответствующем крайнем положении защитной крышки.
Возможен вариант выполнения пусковой установки, при котором защитная крышка снабжена защитной облицовкой, которая включает в себя последовательно размещенные в направлении поражающего воздействия слой из высокопрочной стали, слой из теплоизоляции, слой из стеклоткани, высокотвердый слой из керамических элементов и опорный слой из стеклотекстолита, которые соединены высокоэластичным связующим.
В вышеприведенных вариантах выполнения пусковой установки каждая ячейка может быть снабжена средством для обеспечения (при необходимости) страгивания защитной крышки при открывании.
Средство для обеспечения страгивания содержит толкатель с линейным приводом, который выполнен с возможностью автоматического включения при превышении заданной величины усилия открывания защитной крышки.
В варианте выполнения пусковая установка в качестве линейного привода содержит линейный гидропривод.
В другом варианте выполнения пусковая установка в качестве линейного привода содержит линейный электропривод.
Технический результат использования изобретения состоит в том, что оно обеспечивает возможность повышения надежности и безопасности модульной многоместной корабельной пусковой установки вертикального пуска.
На фиг.1 схематично показан общий вид модульной многоместной корабельной ПУ вертикального пуска в варианте выполнения, общий вид сбоку (корабль показан в разрезе); на фиг.2 - верхнее основание ПУ, когда открыта защитная крышка одной из ячеек ПУ, общий вид; на фиг.3 - защитная крышка ячейки ПУ с приводом открывания и рычажным механизмом, а также средством для обеспечения страгивания защитной крышки при открывании, продольный разрез в закрытом положении крышки в варианте выполнения с гидромеханическим приводом открывания; на фиг.4 - защитная облицовка защитной крышки ячейки ПУ, поперечный разрез по А-А на фиг.3; на фиг.5 - защитная крышка ячейки ПУ с приводом открывания и рычажным механизмом, а также средством для обеспечения страгивания защитной крышки при открывании, продольный разрез в открытом положении крышки в варианте выполнения с гидромеханическим приводом открывания; на фиг.6 - тяга рычажного механизма с предохранительными срезными штифтами, продольный разрез по Б-Б на фиг.5.
Модульная многоместная корабельная пусковая установка вертикального пуска включает верхнее 1 и нижнее 2 основания, выполненные с возможностью закрепления соответственно на верхней палубе 3 и фундаменте 4 корабля, и установленный между ними форменный каркас 5, образующие ячейки «a» для транспортно-пусковых контейнеров 6 с запускаемыми объектами (на чертеже не показано). В варианте осуществления изобретения многоместная корабельная ПУ имеет восемь ячеек, образующих в плане (т.е. на виде сверху) два ряда по четыре ячейки в каждом ряду. Возможны варианты выполнения ПУ с другим количеством ячеек. Количество ячеек определяется классом и назначением объекта-носителя. Основание 1 выполнено в виде коробчатого корпуса 7 с перегородками, отделяющими ячейки пусковой установки одну от другой с образованием камер «b». Каждая ячейка ПУ снабжена шарнирно закрепленной на основании 1 с возможностью поворота в вертикальной плоскости индивидуальной защитной крышкой 8 с приводом 9 открывания (поворота) последней. Управление приводом 9 производится по командам корабельной системы управления стрельбой. Защитная крышка 8 установлена на основании 1 посредством установленного по ее периметру герметизирующего уплотнения 10 из упругоэластичного материала. Уплотнение 10 обеспечивает защиту находящегося внутри ячейки ПУ оборудования и ТПК от воздействия внешних климатических факторов (дождя, снега, избыточного давления водяного напора морской волны, давления потока газов от объекта, стартующего из соседней ячейки ПУ). В каждой ячейке установлен стакан (на чертеже не показано), в отверстии которого устанавливают соответствующий ТПК. Корпус стакана у нижнего торца выполнен с обтюратором в виде кольцевой опоры для ТПК. При этом ТПК в отверстии стакана устанавливают посредством соответствующего герметизирующего уплотнения (на чертеже не показано) из упругоэластичного материала, которое препятствует проникновению в подпалубное помещение (корабельный погреб) продуктов сгорания топлива, образующихся при запуске запускаемых объектов.
В варианте осуществления изобретения ПУ в качестве привода 9 открывания защитной крышки 8 содержит, например, гидромеханический привод. Возможен вариант выполнения, при котором ПУ в качестве привода открывания защитной крышки содержит электромеханический привод (на чертеже не показано). В последнем варианте повышается компактность ПУ и упрощается монтаж ПУ на объекте-носителе. Кроме того, отпадает необходимость в дополнительных корабельных помещениях для размещения оборудования и аппаратуры гидросистемы ПУ (например, насосной станции) и существенно сокращается протяженность гидравлических магистралей объекта-носителя. При этом значительно упрощается и снижается объем пуско-наладочных работ на корабле.
Привод 9 открывания включает два параллельно установленных рычажных механизма. Элементы привода 9 открывания смонтированы внутри соответствующей ячейки ПУ между стенками камеры «b» и корпусом установленного в ячейке стакана. Каждый рычажный механизм включает коромысло 11, проходящее в процессе открывания-закрывания защитной крышки через верхнюю и нижнюю (по чертежу) «мертвые точки». Коромысло 11 своим общим шарниром 12 соединено шатуном 13 с плечом «c» двуплечего рычага 14, плечо «d» которого шарнирно соединено с тягой 15, другой конец которой образует вращательную пару с опорным элементом 16. Последний с помощью резьбового элемента 17, пропущенного через защитную крышку 8 и пригоночную прокладку 18, разъемно соединен с защитной крышкой с возможностью регулировки его (т.е. элемента 16) положения по вертикали (по существу - по нормали к плоскости защитной крышки). Посредством резьбовых элементов 17 при сборке ПУ за счет упругости рычажных механизмов (в основном - двуплечих рычагов 14) защитную крышку поджимают к герметизирующему уплотнению 10 на необходимую величину, обеспечивающую надежную герметизацию проема ячейки ПУ.
Тяга 15 по длине выполнена из разъемно соединяемых частей (элементов) с возможностью разъединения последних под действием головной части запускаемого объекта при выбросе последнего из ТПК в закрытом положении защитной крышки 8 в случае возникновения аварийной ситуации на объекте-носителе (корабле). В варианте осуществления изобретения упомянутые части тяги 15 соединены между собой посредством предохранительных срезных элементов, например штифтов 19. Таким образом, благодаря возможности открывания защитной крышки ходом запускаемого объекта под действием силы тяги стартового двигателя достигается предотвращение взрыва боекомплекта в корабельном погребе и обеспечивается повышение живучести корабля.
Рычажный механизм выполнен с возможностью обеспечения в закрытом положении защитной крышки поджатия герметизирующего уплотнения 10, а также с возможностью обеспечения автоматического приоткрывания защитной крышки, когда давление в подкрышечном объеме превышает заданную величину, и последующего автоматического возврата защитной крышки в исходное положение при выравнивании упомянутого давления с атмосферным. Таким образом, защитная крышка 8 с рычажным механизмом позволяют предотвратить резкое повышение давления в подкрышечном объеме (по существу - в подпалубном помещении) в случае возникновения нештатной ситуации, например при несанкционированном запуске двигателя запускаемого объекта, и тем самым исключить возможность разрушения корпуса корабля. По существу, благодаря конструктивным особенностям выполнения рычажного механизма защитная крышка совместно с последним выполняют функцию предохранительного клапана, обеспечивающего сброс избыточного давления в подпалубном помещении (корабельном погребе).
Привод 9 открывания защитной крышки 8 снабжен регулируемыми упорами 20 и 21, которые установлены каждый с возможностью взаимодействия с коромыслом 11 соответственно в открытом и закрытом положениях (т.е. в крайних положениях) защитной крышки после перехода оси общего шарнира 12 коромысла 11 и шатуна 13 через соответствующую «мертвую точку». Благодаря переходу шарнира 12 через «мертвую точку» обеспечивается надежная фиксация рычажного механизма и соответственно защитной крышки в открытом и закрытом положениях последней. По существу, рычажный механизм закрывается на «механический замок», который в закрытом положении защитной крышки позволяет удерживать крышку, обеспечивая надежную герметизацию (уплотнение) проема ячейки ПУ, а в открытом положении защитной крышки препятствует передаче внешних нагрузок через крышку на привод 9 открывания. Таким образом, рычажный механизм обеспечивает разгрузку исполнительного гидроцилиндра привода 9 открывания в крайних положениях защитной крышки 8.
Вместе с этим каждая ячейка снабжена средством 22 для обеспечения (при необходимости) страгивания защитной крышки при открывании. Средство 22 для обеспечения страгивания содержит, например, два вертикально установленных толкателя 23 каждый с линейным приводом 24. Последний выполнен с возможностью автоматического включения при превышении заданной величины усилия открывания защитной крышки, например при обледенении. В варианте осуществления изобретения ПУ в качестве линейного привода 24 содержит, например, линейный гидропривод. Гидравлическая система ПУ выполнена таким образом, что гидропривод 24 автоматически включается в работу при давлении рабочей жидкости, например, 10 МПа. В варианте осуществления изобретения рабочий ход толкателя составляет, например, 40 мм. Линейные привода 24 установлены внутри ячейки ПУ на максимально возможном удалении от оси вращения защитной крышки.
Возможен вариант выполнения, при котором ПУ в качестве линейного привода содержит линейный электропривод (на чертеже не показано).
В варианте осуществления изобретения защитная крышка 8 снабжена многослойной защитной оболочкой, которая включает в себя последовательно размещенные в направлении поражающего воздействия слой 25 из высокопрочной стали, слой 26 из теплоизоляции, слой 27 из стеклоткани, высокотвердый слой 28 из керамических элементов и опорный слой 29 из стеклотекстолита, которые соединены высокоэластичным связующим. Таким образом обеспечивается защита ПУ при внешнем воздействии на крышку поражающих факторов, например артиллерийских осколков.
Использование модульной многоместной корабельной пусковой установки вертикального пуска осуществляется следующим образом.
Предварительно ПУ, выполненную в виде самостоятельного узла- модуля, загружают в погреб корабля. Затем нижнее и верхнее основания 2 и 1 закрепляют в заданном положении соответственно на фундаменте 4 корабля и на верхней палубе 3. При погрузке ТПК на корабль с помощью привода 9 открывают защитную крышку 8 загружаемой ячейки «а» ПУ. Транспортно-пусковой контейнер 6, предварительно доставленный к месту проведения работ, с помощью грузоподъемного средства (на чертеже не показано) опускают в проем ячейки и устанавливают на штатное место. При установке ТПК на штатное место срабатывает механизм стыковки электроразъема и ТПК подключается к корабельной системе управления пуском (на чертеже не показано). ТПК фиксируют относительно нижнего основания 2. Ячейку ПУ закрывают защитной крышкой 8. В таком виде ТПК с запускаемым объектом может находиться в ПУ корабля, не требуя обслуживания. Выгрузку ТПК из ячейки ПУ осуществляют в обратной последовательности.
В закрытом положении защитная крышка 8 фиксируется рычажной системой, которая выполнена с заданной (расчетной) жесткостью, благодаря чему обеспечивается поджатие герметизирующего уплотнения 10 крышки к верхнему основанию 1 и надежная герметизация проема ячейки ПУ. Вместе с этим обеспечивается возможность автоматического приоткрывания защитной крышки в случае возникновения нештатной ситуации, когда давление в подкрышечном объеме превышает заданную величину, и возможность последующего автоматического возврата крышки в исходное (закрытое) положение при выравнивании упомянутого давления с атмосферным давлением. Благодаря этому достигается повышение надежности ПУ.
В случае возникновения аварийной ситуации на объекте-носителе защитная крышка может быть экстренно открыта ходом запускаемого объекта действием силы тяги стартового двигателя. При силовом воздействии головной части запускаемого объекта на крышку срезаются предохранительные срезные штифты 19, соединяющие между собой элементы составной тяги 15 рычажного механизма, в результате эти элементы разъединяются, защитная крышка освобождается от фиксации и открывается ходом запускаемого объекта. Благодаря этому достигается предотвращение взрыва боекомплекта в корабельном погребе и обеспечивается повышение живучести корабля. Таким образом обеспечивается повышение безопасности эксплуатации ПУ. После замены срезных штифтов защитная крышка с рычажным механизмом могут быть вновь приведены в рабочее состояние. Возможность быстрого восстановления рабочего состояния защитной крышки в конечном счете позволяет повысить надежность ПУ.
В случае внешнего воздействия на крышку 8, например артиллерийских осколков,
происходит разрушение высокотвердого слоя 28 защитной оболочки крышки, при этом разрушаются сами осколки, теряя кинетическую энергию. Объединенный поток осколков и высокотвердого слоя распределяет давление по площади опорного слоя 29, который обладает энергоемкостью, определяемой его прочностными и упруго-вязко-пластическими характеристиками, достаточной для проявления способности уравновешивать работой своей деформации энергию потока обломков. Таким образом, пусковая установка обеспечивает защиту ТПК от поражающих факторов в боевых условиях.
При пуске запускаемого объекта из ТПК 6, загруженного в ячейку ПУ, посредством приводов 9 открывают защитную крышку 8 соответствующей ячейки ПУ. При открывании защитной крышки в случае превышения заданной величины усилия открывания крышки, например при обледенении, для страгивания последней автоматически включаются линейные привода 24, перемещающие толкатели 23. Толкатели 23 входят во взаимодействие с ответной поверхностью крышки и создают дополнительное усилие при открывании крышки. В открытом положении крышки по сигналу от корабельной системы управления стрельбой, в соответствии с циклограммой запуска объектов, через электроразъем подается сигнал на включение автономных источников питания запускаемого объекта и от бортовой системы управления запускается двигатель. После выхода запускаемого объекта из ТПК посредством приводов 9 закрывают защитную крышку 8, которая автоматически фиксируется в закрытом положении с помощью рычажных механизмов. При этом каждый из рычажных механизмов благодаря особенности его конструктивного исполнения закрывается на «механический замок», что позволяет разгрузить соответствующий исполнительный гидроцилиндр привода 9. Таким образом в закрытом положении защитной крышки обеспечивается надежная герметизация проема ячейки ПУ.
Таким образом, благодаря особенности исполнения модульной многоместной корабельной пусковой установки вертикального пуска изобретение позволяет повысить надежность и безопасность пусковой установки.