ПНЕВМОТЕЛЕСКОПИЧЕСКАЯ ПУСКОВАЯ УСТАНОВКА

Пневматические силовые установки широко используются в самых различных механизмах: рулевые машины, силовые пневмоцилиндры, прижимные устройства и много других. Их отличает относительная простота устройства, высокая надежность, хорошие эксплуатационные характеристики. Сказанное во многом определяет то, что пневматика широко используется в стартовых устройствах отечественных и зарубежных беспилотных летательных аппаратов (БЛА). (Aries ingenering, Span; Sagem, France; L-3BAI Aerosystems, USA) и много других.
Во всех этих установках используются механизмы, преобразующие относительно малый ход поршня в цилиндре в несколько раз большие перемещения БЛА на направляющей стартовой «стреле».
Таким образом, такой стартовый комплекс обычно состоит из следующих составных элементов: БЛА, направляющее стартовое устройство - «стрела», пневмоцилиндр, преобразователь хода (блоки, рычаги, тросовые механизмы и т.п.), каретка - устройство сопряжения ДПЛА и «стрелы», баллоны со сжатым воздухом, компрессор, система подачи сжатого воздуха. В этой системе «стрела» - устройство во многом определяющее габариты всей установки.
Поэтому возможность сократить ее длину, или вообще от нее отказаться является весьма привлекательной. В настоящей полезной модели предлагается использовать для придания БЛА стартовой скорости телескопический принцип построения пневматического механизма. При этом сам телескопический механизм является как ускоряющим, так и направляющим. В исходном положении все звенья (входящие друг в друга цилиндры) находятся в сложенном состоянии и раздвигаются под воздействием сжатого воздуха, обеспечивая при этом соответствующие длину хода и толкающее усилие. Последний цилиндр сопряжен с БЛА
через специальную муфту, обеспечивающую его отделение в конце рабочего хода. Таким образом обеспечивается осевое сопряжение системы «телескопический пневматический привод - БЛА» на стартовом участке. Для исключения «выламывающего» момента в элементах сопряжения вся система «телескопический пневматический привод - БЛА» с момента старта освобождается от жестких связей с пусковой установкой и свободно падает под воздействием силы тяжести, одновременно вращаясь относительно оси опоры так, как это показано на Рис 1. При такой конструкции стартового устройства нет необходимости в стартовой направляющей (стреле). Эту задачу обеспечивает собственно телескопический пневматический привод, что позволяет исключить из состава стартового комплекса «стрелу», преобразователь хода, каретку и другие механизмы и тем самым существенно его упростить и уменьшить габариты.
На Рис.1 представлена схема силовой части телескопического пневматического привода (ТПП), на которой структурно показаны элементы подачи, регулирования и питания сжатым воздухом.
Где: А - начальное стартовое положение;
В - конечное положение (отделение БЛА от стартового устройства)
К - компрессор;
В - баллон с сжатым воздухом;
Р - регулятор подачи воздуха;
0
V - начальная скорость;
k
V - конечная скорость
α - угол между начальным и конечным положением БЛА
1 - замок, удерживающий БЛА в стартовом положении;
2 - узел сопряжения БЛА и стартового механизма;
3 - вращающаяся опора;
4 - звено ТПП (цилиндр) в выдвинутом положении.
Принципиально силовые цилиндры, входящие в состав ТПП могут быть выполнены из любого конструкционного материала. В конкретной, рассматриваемой ТПП цилиндры композиционные, изготовленные намоткой стекло, угле- или другим жгутом, лентой или нитью. Цилиндры, полученные таким способом наиболее полно используют основные преимущества композиционных материалов. Они имеют хорошую внутреннюю поверхность, малый вес и просты в изготовлении.
В исходном (стартовом) положении «А» БЛА удерживается на стартовом стапеле замком 1. Сопряжение с ТПП осуществляется с помощью промежуточной втулки 2. Так как толкающее усилие прилагается через ось воздушного винта, который вращается с момента старта, то втулка выполнена таким образом, что передает осевое усилие на вращающуюся опору так, что оно осуществляется без вращения БЛА.
Конструкция такой втулки показана на Рис 2.
Где: 1. конечный цилиндр ТПП.
2. опора подшипников, воспринимающих радиальные и осевые усилия.
3. конусное углубление, обеспечивающее центровку и передачу усилия от ТПП на БЛА.
ТПП - выполнен в виде нескольких перемещающихся относительно друг друга цилиндров, приводимых в действие сжатым воздухом и на участке старта сопряжена с БЛА (положение А Рис.1). После начала движения систем «телескопический пневматический привод - БЛА» свободно падает под действием силы тяжести и разгоняется под действием ТПП, одновременно вращаясь относительно оси 3. БЛА при этом перемещается до точки отрыва в положение В (полностью выдвинутая телескопическая система). Время движения БЛА на стартовом участке мало и соответственно угол α между начальным и конечным положением ДПЛА мал.
Одной из особенностей такой системы является то, что она одностороннего действия, а ее элементы должны двигаться с достаточно большими скоростями, исчисляемыми несколькими десятками метров в секунду, т.е. на конечном участке они должны быть заторможены до нулевой скорости. С целью предотвращения ударного соприкосновения частей ТПП предусмотрено тормозное устройство, принцип действия которого показан на Рис.3.
При движении цилиндров относительно друг друга воздух, находящийся в камере 1, образованной между внешним 2 и внутренним цилиндром 3 вытесняется через отверстия в направляющей втулке 4 до тех пор, пока они не будут перекрыты клапанной шайбой 5. После перекрытия выходных отверстий воздух в камере 1 за счет дальнейшего перемещения цилиндров начинает сжиматься, создавая тормозное усилие, которое складывается с усилием сжатия пружины 6. Цилиндры герметизируются уплотнениями 7.