КАТАПУЛЬТА ДЛЯ ВЗЛЕТА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Полезная модель относится к области авиационной техники, конкретно к стартовым пусковым установкам летательных аппаратов (далее - ЛА) и предназначена для взлета ЛА в полевых условиях.
Известные устройства для запуска ЛА характеризуются следующим образом. Они содержат разгонную тележку, перемещающуюся по направляющим катапульты, на которую в стартовом положении устанавливается летательный аппарат. Кроме того, катапульта содержит пусковую установку и тормозное устройство.
Известны устройства пуска летательного аппарата, где для разгона ЛА используют пусковые установки с пневматическими (см. патент RU №2344971, В64F 1/06, от 05.04.2007 г.), грузодинамическими, резиноаммортизационными (пусковая установка для запуска израильского ЛА BirdEye 400), Маховиковыми (см. патент US 4678143) типами силовых приводов. Такие пусковые установки применяются для взлета малоразмерных и легких ЛА.
Так, недостатками пневматической пусковой установки является то, что ее конструкция предполагает использование воздушных компрессоров, систем осушки воздуха и других агрегатов пневмосистем, эксплуатация которых представляет существенную трудоемкость, кроме того, требуются большие временные затраты на заправку пневмосистемы сжатым воздухом.
Для того чтобы осуществить взлет ЛА весом более 500 килограмм с необорудованных площадок в полевых условиях используют в основном стартовые ускорители. Однако такие устройства запуска ЛА обладают следующими недостатками: сопутствующий значительный разброс тяги пороховых ускорителей (до 30% в диапазоне температур ±50°С), их высокая стоимость, сложность особых условий хранения и транспортировки агрегатов.
Наиболее близким к предлагаемому устройству катапульты является устройство катапульты (см. патент US 4678143, В64F 1/06 от 7.07.1987 г.), содержащее корпус, направляющую, установленную на направляющей каретку с узлом для стыковки с летательным аппаратом, барабан с намотанным тросом трансмиссии, соединенным одним концом с кареткой, электродвигатель.
Недостатком этой катапульты является то, что для передачи вращательного движения имеющегося маховика требуется применение фрикционной муфты, которая должна обеспечить постоянную величину момента сил трения между ведущими и ведомыми дисками фрикциона в течение времени разгона ЛА. Однако известно, что коэффициент трения может изменяться в зависимости от ряда факторов, в том числе от температуры трущихся поверхностей, относительной скорости ведущего и ведомого дисков, наличия влаги на трущихся поверхностях. Учитывая, что разгон ЛА в пределах катапульты длится в течение десятых долей секунды, обеспечить в течение этого времени постоянную величину передаваемого фрикционной муфтой крутящего момента, а, следовательно, и силы, разгоняющей ЛА, технически сложно - для этого применяют следящую систему контроля ускорения ЛА с быстродействующим приводом включения фрикциона. В любом случае, размеры катапульты, определяемые дистанцией разгона, должны быть увеличены с учетом возможной нестабильности разгоняющей силы и в то же время, гарантированного непревышения предельно допустимой продольной перегрузки ЛА.
Кроме того, для сохранения готовности катапульты к пуску необходимо поддерживать вращение маховика с заданной угловой скоростью, что требует дополнительных затрат энергии и ресурса агрегатов пусковой установки. Отмеченные недостатки приводят к уменьшению надежности устройства катапульты.
Предлагаемая полезная модель направлена на устранение перечисленных недостатков и получение технического результата, заключающегося в улучшении эксплуатационных характеристик и в повышении надежности устройства катапульты для взлета летательного аппарата.
Для достижения технического результата, катапульта для взлета летательного аппарата содержащая корпус, направляющую, установленную на направляющей каретку с узлом для стыковки с летательным аппаратом, барабан с намотанным тросом трансмиссии, соединенным одним концом с кареткой, электродвигатель, тормозное устройство, муфту сцепления, согласно полезной модели, снабжена червячным редуктором, соединяющим барабан с намотанным тросом трансмиссии с валом электродвигателя, фиксатором стартового положения, соединенными с барабаном двумя коническими бобинами со спиральными канавками на конических поверхностях, двумя пружинами, одни концы которых соединены с корпусом, а другие с двумя полиспастами, через которые проходят тросы, одни концы которых соединены с корпусом, а другие концы соединены с коническими бобинами и расположены в спиральных канавках, при этом, второй конец троса трансмиссии соединен с барабаном.
Признаки, характеризующиеся снабжением устройства червячным редуктором, соединяющим барабан с намотанным тросом трансмиссии с валом электродвигателя, обеспечивают необходимый крутящий момент на валу барабана при небольшой потребности мощности электродвигателя.
Признаки, характеризующиеся снабжением устройства фиксатором стартового положения, обеспечивают неподвижное положение каретки при воздействии нагрузки, создаваемой взведенными тяговыми пружинами в предстартовом состоянии и разблокирование движения каретки при старте ЛА.
Признаки, характеризующиеся снабжением устройства соединенными с барабаном двумя коническими бобинами со спиральными канавками на приложенной к каретке с ЛА, а также минимальную дистанцию разгона ЛА до наперед заданной скорости за счет движения с постоянным ускорением, соответствующим предельно допустимой продольной перегрузке.
Признаки, характеризующиеся снабжением устройства двумя пружинами, одни концы которых соединены с корпусом, а другие с двумя полиспастами, через которые проходят тросы, одни концы которых соединены с корпусом, а другие концы соединены с коническими бобинами и расположены в спиральных канавках обеспечивают создание тяговой силы, разгоняющей ЛА и позволяют получить необходимую дистанцию хода каретки, приводящей в движение ЛА, увеличить величину движения каретки относительно величины перемещения двух пружин без кратного увеличения диаметра барабана и дополнительных тяговых характеристик пружин на преодоление инерции барабана.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, представленными на фиг.1-2.
фиг.1 - принципиальная схема катапульты (вид сверху);
фиг.2 - принципиальная схема катапульты (вид сбоку).
Катапульта для взлета летательного аппарата, содержит корпус 1, направляющую 2, установленную на направляющей каретку 3, с узлом 4 для стыковки с летательным аппаратом, барабан 5 с намотанным тросом 6 трансмиссии, соединенным одним концом 7 с кареткой 3, электродвигатель 8, тормозное устройство, состоящее из двух пружин 9, одни концы которых 10 соединены с корпусом 1, а другие концы 11 с перемычкой 12, муфтой 13, соединяющей барабан 5 с червячным редуктором 14.
Согласно полезной модели устройство снабжено червячным редуктором 14, соединяющим барабан 5 с намотанным на него тросом 6 трансмиссии с валом 15 электродвигателя 8, фиксатором стартового положения 16, соединенными с барабаном 5 коническими бобинами 17 со спиральными канавками 18 на конических поверхностях 19, двумя пружинами 20, одни концы 21 которых соединены с корпусом 1, а другие концы 22 с двумя полиспастами 23, через которые проходят тросы 24, одни концы 25 которых соединены с корпусом 1, а другие концы 26 - с коническими бобинами 17 и расположены в спиральных канавках 18. При этом второй конец 27 троса 6 трансмиссии соединен с барабаном 5.
Полезная модель осуществляется следующим образом.
В процессе старта усилие предварительно растянутых до максимальной эксплуатационной нагрузки пружин 20 через полиспасты 23 передается с помощью тросов 24 барабану 5. Законцовки барабана 5 выполнены в виде бобин конической формы, на поверхности которых имеются канавки под трос в форме конической спирали. Благодаря этому плечо действия силы, вращающей барабан, увеличивается по мере уменьшения остаточной силы упругой деформации тяговых пружин 20 в процессе разгона ЛА, при этом момент силы, вращающей барабан 5, остается постоянным.
При вращении барабана 5 под действием тяговых пружин 20, трос 6 наматывается на барабан 5, приводя в движение каретку 3, которая посредством узла 4 стыковки с ЛА передает разгоняющее усилие на ЛА. Величина разгоняющей силы при этом остается постоянной. При разгоне ЛА каретка 3 тянет за собой трос 28, который при этом сматывается с барабана 5.
В конце установленной дистанции разгона ЛА каретка 3 достигает перемычки 12, посредством которой вводятся в действие тормозные пружины 9. Каретка 3 тормозится, в то время как ЛА, продолжающий движение, освобождается от связи с узлом 4 и начинает самостоятельный полет.
Тормозные пружины 9 обеспечивают остановку каретки 3 и связанных с ней движущихся деталей катапульты: барабана 5, тяговых пружин 20, роликов трансмиссии (на фигурах не обозначены). После остановки каретка 3 автоматически фиксируется посредством стопора обратного хода 29. Тяговые пружины 20 при этом остаются в частично нагруженном состоянии (в той мере, сколько требуется для поддержания натяжения тросов 24), а тормозные пружины 9 остаются под рабочей нагрузкой.
Приведение катапульты, в стартовое положение осуществляется взводным устройством 30, передающим крутящий момент электродвигателя 8 барабану 5 с помощью червячного редуктора 14. Взводное устройство является реверсивным и имеет муфту сцепления 13 для отключения червячного редуктора 14 от связи с барабаном 5 на период старта. После выполнения старта и остановки каретки 3 в зафиксированном послестартовом положении, червячный редуктор 14 включается в рабочее положение в режиме реверса для разгрузки стопора обратного хода каретки 29. Затем взводное устройство 30 переключается в режим взведения катапульты, при этом тросы 24 наматываются на конические бобины 17, растягивая через полипасты 23 тяговые пружины 20, а трос 28 наматывается на цилиндрическую часть барабана 5, при этом тормозные пружины 9 разгружаются, а каретка 3 перемещается в стартовое положение, в котором она фиксируется с помощью замка-фиксатора 16.
В описанном положении катапульта готова к применению.
Разгон ЛА для взлета осуществляется путем отключения червячного редуктора 14 и разблокирования замка-фиксатора 16.