РАСКЛАДЫВАЕМАЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ ПОВЕРХНОСТЬ
SPREADING AERODYNAMIC SURFACE

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к раскладываемым (несущим и управляющим) аэродинамическим поверхностям летательных аппаратов.
Известно изобретение под названием «Механизм складывания рулей управляемой ракеты», патент РФ №2400695, МПК F42B 10/20, опубл. 2010 г., в котором описана аэродинамическая поверхность, содержащая соединенные корневую и раскладываемую части, корневая часть содержит соединенные шатун и поршень. Для работы устройства раскладывания и фиксации аэродинамической поверхности в корпусе выполнены отверстия и пазы. В отверстие корпуса вставлен штуцер, соединение корпуса и штуцера резьбовое. С другим концом штуцера соединена воздушная магистраль пневмосистемы летательного аппарата. Отверстие соединено с цилиндрической рабочей камерой, расположенной вдоль плоскости симметрии аэродинамической поверхности перпендикулярно продольной оси летательного аппарата. В рабочей камере расположен поршень с возможностью перемещения вдоль оси рабочей камеры. В состав поршня входит проушина, жестко соединенная с основной частью поршня с помощью, например, резьбового соединения. Для обеспечения герметичности в рабочей камере на поршне и в корпусе в верхней части камеры расположены резиновые и уплотнительные кольца.
В проушине выполнен паз, в который одним концом вставлен шатун. Шатун соединен с возможностью поворота как с проушиной, так и с кронштейном. Кронштейн имеет возможность поворота относительно оси раскладывания аэродинамической поверхности, расположенной перпендикулярно оси движения поршня параллельно плоскости симметрии аэродинамической поверхности. Узел фиксации аэродинамической поверхности содержит штоки, соединенные с пружинами, стаканы, обеспечивающие фиксирование пружин, втулки, тяги. Втулки жестко закреплены в отверстиях корпуса, в отверстиях втулок установлены штоки с возможностью перемещения вдоль осей втулок, пружины и тяги. Пружины установлены в сжатом состоянии. На свободных концах втулок закреплены стаканы, при этом тяги проходят через отверстия стаканов. Выступы кронштейна ограничивают перемещение штоков в сложенном положении консоли. Отверстия, выполненные в выступах кронштейна, расположены так, что при раскрытии консоли их положение соосно осям втулок и штоков, за счет чего штоки входят в отверстия.
На кронштейн установлена консоль. Кронштейн имеет симметричную вилкообразную форму и выполнен с выступами в части, соединенной с неподвижной (корневой) частью аэродинамической поверхности.
Данное техническое решение позволяет повысить эффективность устройства раскладывания и фиксации аэродинамической поверхности за счет сокращения времени раскладывания и повышения усилия раскладывания. Однако недостатком данного устройства являются неоптимальные компоновочные характеристики, обусловленные тем, что подвод рабочего тела осуществляется в штоковую полость рабочей камеры.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения, выбранным в качестве прототипа, является известный из патента РФ №2458316, МПК F42B 10/14, опубл. 2012 г., складной руль управляемой ракеты, содержащий соединенные корневую и раскладываемую части, корневая часть закреплена на поворотной оси раскладываемой поверхности и содержит установленные и соединенные осью шатун и поршень, при этом шатун установлен с возможностью поворота относительно оси, а поршень - возвратно-поступательного - движения вдоль поворотной оси.
Корневая часть соединена с раскладываемой двумя полуосями, выполнена в виде единого корпуса и имеет паз для размещения шатуна, отверстия для полуосей, продольное цилиндрическое отверстие для поршня и источник газа высокого давления. Поршень снабжен уплотнительными кольцами. Шатун установлен одним концом на оси, закрепленной поперек глухой прорези на раскладываемой части, а вторым концом - на фиксаторе, входящим в фигурный паз, выполненный в верхней части поршня в его боковых стенках. Внутри поршня установлены цилиндрический стержень, контактирующий с шатуном, и пружина, опирающаяся на дно поршня. В корневой части по обе стороны от поршня размещены два стопора, поджимаемых пружинами к ключам. В раскрытом положении руля эти стопоры удерживают раскладываемую часть руля, входя в соответствующие выемки на торцевой поверхности раскладываемой части руля.
Данная конструкция руля обеспечивает стабильную и жесткую фиксацию поворотной части руля в раскрытом положении, имеет небольшие размеры корневой части, что приводит к малым поперечным размерам рулей в сложенном (транспортном) положении. Конструкция складного руля позволяет разместить механизм его раскрытия в рулевой поверхности без значительного увеличения ее толщины и не требует дополнительных устройств для исключения самопроизвольного раскрывания и складывания рулей.
Однако складной руль имеет малое усилие раскладывания и большой ход поршня (толкателя), что увеличивает время раскладывания и усложняет компоновку аэродинамической поверхности.
Задачей предлагаемого изобретения является создание раскладываемой аэродинамической поверхности, обеспечивающей раскладывание при повышенных аэродинамических нагрузках за минимальное время и имеющей оптимальные компоновочные характеристики.
Поставленная задача решается за счет того, что раскладываемая аэродинамическая поверхность, содержащая соединенные корневую и раскладываемую части, при том, что корневая часть закреплена на поворотной оси раскладываемой аэродинамической поверхности и содержит установленные и соединенные осью шатун и поршень, которые установлены: шатун с возможностью поворота относительно оси, а поршень с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль поворотной оси, согласно изобретению снабжена соединяющими корневую и раскладываемую части кулисами, одна из которых является центральной и соединяется с шатуном осью, а другие расположены по обе стороны от нее, кулисы установлены с возможностью поворота на осях, расположенных перпендикулярно поворотной оси и параллельно хорде аэродинамической поверхности.
Применив дополнительные кулисы, связывающие корневую и раскладываемую части, и расположив их таким образом, что раскладываемая часть, совершая движение, обусловленное поворотом относительно двух осей, перемещается в рабочее положение за минимальный ход поршня, достигли того, что время раскрытия аэродинамической поверхности существенно сократилось. При этом взаимное расположение всех элементов аэродинамической поверхности таково, что они образуют компактную конструкцию, которая обеспечивает раскладывание аэродинамической поверхности при повышенных аэродинамических нагрузках. Таким образом, создали универсальную конструкцию раскладываемой аэродинамической поверхности, обеспечивающей раскладывание при повышенных аэродинамических нагрузках за минимальное время и имеющей оптимальные компоновочные характеристики.
При проведении анализа уровня техники, включающего поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявлении источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам данного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных отличительных признаков от прототипа, изложенных в формуле изобретения.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».
Для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. В результате поиска не выявлены технические решения с этими признаками. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».
На фиг. 1 представлен общий вид раскладываемой аэродинамической поверхности в исходном положении.
На фиг. 2 представлен разрез аэродинамической поверхности по центральной кулисе в исходном положении.
На фиг. 3 представлен разрез аэродинамической поверхности по кулисе в исходном положении.
На фиг. 4 представлен общий вид раскладываемой аэродинамической поверхности в разложенном состоянии.
На фиг. 5 представлен разрез аэродинамической поверхности по центральной кулисе в разложенном состоянии.
На фиг. 6 представлен разрез аэродинамической поверхности по кулисе в разложенном состоянии.
Раскладываемая аэродинамическая поверхность содержит корневую и раскладываемую части 1, 2, кулисы 3, 4, шатун 5 и поршень 6 (фиг. 1-2). Корневая часть 1 снабжена цапфой 7, являющейся поворотной осью раскладываемой аэродинамической поверхности. В корневой 1 и раскладываемой 2 частях выполнены пазы для размещения кулис 3, 4 и отверстия для осей 8-13, расположенных параллельно хорде 14 аэродинамической поверхности (условной линии, соединяющей переднюю и заднюю кромки контура профиля аэродинамической поверхности) и перпендикулярно поворотной оси, кроме того, в корневой части размещены шатун 5 и поршень 6, при этом поршень 6 располагается в рабочей камере 15, выполненной соосно цапфе 7 (фиг. 3-4). Корневая часть 1 соединена с раскладываемой частью 2 кулисами 3, 4. Кулиса 3 является центральной, две кулисы 4 расположены по обе стороны от нее. Центральная кулиса 3 соединена с корневой частью 1 - осью 8, с раскладываемой частью 2 - осью 9 с возможностью поворота относительно осей. В центральной кулисе 3 выполнен паз, в котором при помощи оси 10 закреплен шатун 5 с возможностью поворота. Шатун 5 соединяется, кроме того, с поршнем 6 осью 11 с возможностью поворота. Поршень 6 имеет возможность совершать возвратно-поступательное движение в рабочей камере 15 вдоль оси поворота аэродинамической поверхности. Кулисы 4 соединены с корневой частью 1 осью 12 и с раскладываемой частью 2 осью 13 с возможностью поворота относительно осей. В корневой части 1 установлены устройства фиксации, а в раскладываемой части 2 выполнены отверстия для штоков устройства фиксации (на фиг. не показаны).
Раскрытие аэродинамической поверхности осуществляется следующим образом.
Под действием рабочего тела (например, источника газа высокого давления) в рабочей камере 15 корневой части 1 происходит перемещение поршня 6, который через шатун 5 и оси 10 и 11 приводит во вращательное движение вокруг оси 8 центральную кулису 3 (фиг. 5). Центральная кулиса 3 в свою очередь приводит во вращательное движение раскладываемую часть 2 относительно оси 8, связанную с кулисой 3 осью 9.
Так как раскладываемая часть 2, кроме того, связана с корневой частью 1 кулисами 4 через оси 12 и 13, происходит вращательное движение относительно осей 12 кулис 4 с осью 13 (фиг. 6).
Таким образом, в то время как оси 9 и 13, связывающие кулисы 3 и 4 с раскладываемой частью, совершают вращательное движение вокруг осей 8 и 12, соответственно, раскладываемая часть 2 совершает движение, обусловленное ее поворотом вокруг осей 9 и 13, и поворачивается в полностью раскрытое положение, в котором происходит фиксация раскладываемой части относительно корневой (фиг. 4-6).
Таким образом, представленные данные свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в авиационной технике при создании раскладываемых аэродинамических поверхностей летательных аппаратов;
- для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления.
Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «промышленная применимость».