Стартовое устройство
LAUNCH DEVICE

Предлагаемое устройство относится к стартовым устройствам (катапультам) и может использоваться для запуска разнообразных объектов из стационарных и мобильных установок носителей различных классов (морских, авиационных, наземных).
Наиболее эффективно применение устройства в качестве запуска беспилотных летательных аппаратов.
Известно стартовое устройство (см. пат. РФ №1327441, МПК B64F 1/06, F15B 15/02, Кирпикин Ф.И., Кирпикин А.Ф., опубл. 27.12.1995 г.), в котором в качестве разгонного стартового механизма применяют эластичную гидрокамеру, охваченную прядями тяговых элементов, составленных из гибких и упругих нитей, соединенных без их отрыва с рамой и стартовой кареткой. Натяжением гибких и упругих нитей создают ускорение разгона стартовой каретки и установленного на ней запускаемого объекта.
Недостатком устройства является конструктивная сложность, незначительный разгонный путь, сложность хранения, транспортировки, установки и низкие технические характеристики.
Известно стартовое устройство БПЛА (см. Справочное пособие «Беспилотные летательные аппараты», г. Воронеж, Научная книга, 2015 г., стр. 521-522), в котором запуск объектов осуществляют из переносной пусковой трубы по типу миномета. После пуска из трубы БПЛА автоматически раскрывает свое оперение и консоли крыла по принципу «перочинный нож». Посадку БПЛА Switchblade осуществляет «на брюхо» методом продольного скольжения. Данное устройство повышает мобильность, упрощает хранение, транспортировку и установку.
Однако данная схема не предусматривает раскрытие крыла большого удлинения, что ограничивает возможности его использования и снижает скрытность работы устройства.
Известно стартовое устройство с размещением БПЛА разведки и целеуказания типа KZO разработки немецкого концерна STN Ftlas (Справочное пособие «Беспилотные летательные аппараты», г. Воронеж, Научная книга, 2015 г., стр. 182-185).
Система старта, транспортирования и хранения БПЛА - контейнерная. Контейнер размещается на колесном автомобильном шасси. Старт БПЛА KZO осуществляется из наклонной контейнерной пусковой установки с помощью стартового ракетного двигателя (РД).
Схема запуска ракетных двигателей проточная (открыты передняя и задняя крышки контейнера пусковой установки).
Сложенное транспортное положение крыльев, а раскрытие консолей крыла БПЛА KZO (https://wikipedia.org/wiki/KZO) из сложенного транспортного положения в полетную конфигурацию осуществляется внутри контейнера пусковой установки до запуска стартового ракетного двигателя.
Данное устройство не позволяет разместить БПЛА с крылом большого удлинения в малогабаритном транспортно-пусковой контейнер (ТПК), что ограничивает его размещение на авиационном и морском носителе. Ограничивает также возможности оперативного выбора стартовой позиции.
Схема компоновки БПЛА в ТПК, являющимися многоразовыми, применение стартового ракетного двигателя, обладают коротким ресурсом эксплуатации и не обеспечивают скрытность запуска объекта.
Наиболее близким из существующих по техническому решению является пусковая установка (см. патент RU №2714616, МПК В64С 39/02, В64С 3/38, В64С 3/56, Леонов А.Г., Зимин С.Н., Измалкин О.С., Асатуров С.М., опубл. 19.02.2020 г., Бюл. №5) для многоразового беспилотного летательного аппарата в транспортно-пусковом контейнере.
БПЛА содержит стартово-разгонную ступень (СРС), которую отделяют после раскрытия и фиксации полетного положения оперения и корневых частей консолей крыла БПЛА.
В транспортно-пусковом контейнере (ТПК) на внутренней цилиндрической поверхности корпуса установлены направляющие с опорными накладками. Выполнены с возможностью перемещения по ним БПЛА.
Размещение запускаемого объекта в малогабаритном ТПК с минимальными ограничениями по базированию позволяет оперативно использовать многоразовый БПЛА стратегического назначения на любых типовых авиационных, морских и наземных носителях.
Однако применение в ТПК направляющих для БПЛА может привести к механическому повреждению ТПК и БПЛА и не позволяет использовать БПЛА с другими массогабаритными характеристиками, что ограничивает функциональные возможности устройства.
Применение в БПЛА стартово-разгонной ступени в виде реактивного двигателя существенно усложняет конструкцию запускаемого объекта, снижает долговечность устройства и не обеспечивает скрытность процесса запуска.
Задачей изобретения является повышение эффективности работы стартового устройства путем устранения возможности механических повреждений запускаемого объекта в процессе транспортировки и запуска, универсальности применения путем расширения типов запускаемых объектов по массогабаритным характеристикам, а также обеспечение скрытности процесса работы устройства.
Поставленная задача достигается тем, что в стартовом устройстве, содержащем транспортно-пусковой контейнер с установленным в нем запускаемым объектом и разгонное устройство, в корпусе контейнера установлен торообразный пневматический привод разгонного устройства, выполненный с возможностью охватывания запускаемого объекта, наружная оболочка которого закреплена по периметру на внутренней поверхности контейнера в области торцевого края контейнера в направлении запуска, а внутренняя оболочка в средней части соединена с тягой по оси привода в направлении, противоположном направлению запуска и выполнена с возможностью фиксации осевого перемещения привода.
В стартовом устройстве с целью повышения безопасности и надежности работы путем обеспечения постоянного начального стартового силового воздействия на запускаемый объект, полностью охваченный торообразной оболочкой, на внутренней поверхности контейнера в области торцевого края корпуса контейнера в направлении противоположном запуску может быть установлена стартовая втулка, выполненная с возможностью взаимодействия с торообразной камерой в исходном положении запускаемого объекта.
В стартовом устройстве, с целью повышения точностных характеристик направления разгона запускаемого объекта, корпус контейнера может быть выполнен телескопическим.
Пример предлагаемого устройства представлен на чертежах, где показаны этапы подготовки (фиг. 1) и этапы работы стартового устройства (фиг. 2).
В стартовом устройстве (фиг. 1, а) телескопический контейнер выполнен из корпуса 1, на котором установлена подвижная направляющая 2. Внутри контейнера установлена торообразная герметичная гибкая оболочка 3 привода разгонного устройства запускаемого объекта 4, образующая камеру, выполненную с возможностью соединения и источником питания воздухом.
По оси устройства установлена тяга 5, с одной стороны намотанная на вал 6, с другой - закрепленная на оболочке 3. На корпусе 1 установлен фиксатор 7, выполненный с возможностью фиксации и расфиксации вала 6. Вал не зафиксирован от поворота.
Камерный торобразный привод работает по способу (см. пат. РФ №2586379 МПК B25J 13/00, F01В 19/00, F04В 43/00, Сысоев С.Н., опубл. 10.06.2016 г., Бюл. №16). Принцип работы заключается в использовании эффективной площади камеры для реализации направления и величины силового воздействия на подвижный элемент. Эффективная площадь камеры зависит от соотношения ее торцевых кольцеобразных поверхностей. Если они одинаковы, то при любой величине давления рабочей среды в камере. А она будет неподвижна.
0
Для установки запускаемого объекта 4 в контейнер (фиг. 1, б) в камере А создают давление воздуха р, величина которого достаточна для формирования торовой формы камеры. При этом наружный диаметр торцевой поверхности со стороны пуска больше, чем с противоположной. Так как эффективная площадь левой торцевой поверхности камеры больше, чем правой, то камера выворачивается влево, вытягивая трос 5, занимая крайнее левое положение.
Затем вводят запускаемый объект в камеру (фиг. 1, в). Установка запускаемого объекта может продолжаться намоткой троса 5 на вал 6 (фиг. 1, г).
1
Конечное положение запускаемого объекта 4 достигается тогда, когда он будет полностью охвачен торообразной камерой 3 (фиг. 1, д). Силовое взаимодействие оболочки 3 с стартовой втулкой уменьшает наружный диаметр правой торцевой кольцевой поверхности камеры. Это приводит к возникновению силы F выталкивания камерой запускаемого объекта, который удерживается тягой, фиксатором 7 от поворота вала 6.
Устройство подготовлено к транспортировке. Величина давления воздуха в камере А может быть повышена в зависимости от условий внешних силовых воздействий возможных транспортных ускорений для предотвращения повреждений запускаемого объекта.
ст
2
Для работы стартового устройства выдвигают подвижную направляющую 2, а в камере А повышают давление воздуха до давления p, позволяющего развить требуемое ускорение разгона запускаемого объекта (фиг. 2, а). При этом на запускаемый объект действует выталкивающая сила F, которая удерживается тягой, положение которой зафиксировано фиксатором 7.
2
3
4
При расфиксации вала 6 и тяги 7 под действием выталкивающей силы F торообразная камера начинает выворачиваться, перемещая запускаемый объект влево. Увеличивается эффективная площадь левой торцевой поверхности камеры, что увеличивает тяговое усилие до F (фиг. 2, б) разгонного привода, а далее до максимального F (фиг. 2, в).
После выхода запускаемого объекта из камеры (фиг. 2, г) эффективная площадь камеры и соответственно тяговое усилие становятся равными нулю.
Таким образом, стартовое устройство устраняет возможность механических повреждений запускаемого объекта в процессе транспортировки и запуска. Универсальность устройства обеспечивается путем расширения типов запускаемых объектов по массогабаритным характеристикам. Отсутствие необходимости применения разгонного ракетного двигателя упрощает БПЛА, а также обеспечивает скрытность процесса работы устройства.
Моделирование, макетирование, проведенные натурные исследования предлагаемого устройства подтвердили его работоспособность, эффективность и промышленную применимость.