Устройство запуска беспилотных летательных аппаратов

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ЗАПУСКА БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Томило Вячеслав Анатольевич Францкевич Владимир Антонович Замыслов Александр Сергеевич Левкович Виктор Владимирович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство запуска беспилотных летательных аппаратов, состоящее из основания с регулируемым углом наклона со смонтированными на нем направляющей, по которой перемещается каретка, устанавливаемая в исходное положение с помощью съемной лебедки,упругими элементами, закрепленными на основании и с помощью троса присоединенными к каретке, отличающееся тем, что дополнительно содержит механизм предварительного натяжения, упругие элементы выполнены в виде плоских пружин типа рессор, а трос снабжен полиспастным механизмом.(56) 1. Патент Российской Федерации 66733 1, МПК 64 1/06, 2007. 2. Патент КНР 201694394 , МПК 64 1/06, 2011. 3. Патент США 2289766,244-63./.14,1942. 4. Патент США 6851647 1, МПК 64 1/06, 2005 (прототип). 82522012.06.30 5. Гудков С.И. Механические свойства стали при низких температурах (справочник). М. Металлургия, 1967. - 267 с. 6. Сорокин В.Г., Волосникова А.В., Вяткин С.А. и др. Марочник сталей и сплавов / Под общ. ред. В.Г. Сорокина. - М. Машиностроение, 1989. - 640 с. Полезная модель относится к области авиации, более конкретно к катапультам для взлета преимущественно малоразмерных беспилотных летательных аппаратов (БЛА). Существует достаточно большое количество типов устройств, которые могут быть применены для разгона и запуска БЛА самолетного типа с массой порядка 20 кг. К ним можно отнести схемы, использующие различные пневматические и гидравлические цилиндры 1, как использующие полиспастные системы, так и без них, схемы с использованием всевозможных резиновых, полимерных накопителей энергии 2, а также схемы с использованием энергии взрыва пороха и горючих газов 3. Некоторые из вышеприведенных типов устройств обладают сложностью как конструкции, так и в эксплуатации, так как требуют дополнительного оборудования в виде компрессоров или гидростанций. Другие, например устройства с использованием резиновых и полимерных накопителей энергии, не обеспечивают стабильности параметров разгона с изменением температуры и вследствие старения эластичных материалов изменяют свои энергосиловые характеристики при длительном хранении устройства. Для устройств с применением энергии взрыва характерен высокий уровень шума, который является демаскирующим фактором и загрязнителем окружающей среды. Наиболее близким к заявляемому техническому решению является портативное устройство для запуска малоразмерных летательных аппаратов 4, состоящее из основания с регулируемым углом наклона, на котором смонтированы направляющая из жесткого материала, лебедка, подсоединенная к направляющей, один или больше упругих элементов,где один конец каждого упругого элемента регулируемо подсоединен к направляющей, и каретка, имеющая возможность перемещения, причем каретка подсоединена к лебедке и к другому концу каждого упругого элемента. Для осуществления запуска БЛА с использованием вышеприведенного устройства необходимо с помощью лебедки переместить каретку в исходное положение. Параллельно с перемещением каретки произойдет растяжение упругих элементов. Далее каретка фиксируется, а в необходимый момент происходит ее расфиксация, растянутые упругие элементы возвращаются в исходное состояние, а накопленная в них потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию движения каретки, с которой осуществляется пуск БЛА. Недостатком указанного устройства является применение в качестве упругого элемента жгута из латекса, который в требуемом интервале температур (от -40 до 60 С) не обеспечивает стабильных условий разгона и запуска БЛА. Кроме того, с течением времени эластичные свойства жгута изменяются, а сравнительно низкая способность применяемых упругих элементов накапливать энергию приводит к увеличению габаритных размеров устройства в рабочем состоянии. Также свойства латекса изменяются под воздействием солнечного света, кислорода, высокой температуры, продуктов нефтепереработки и различных растворителей, а также при длительном хранении. Кроме того, в конце разгона каретки происходит падение ускорения. Задачей настоящей полезной модели является повышение стабильности параметров энергосиловых характеристик устройства запуска БЛА в требуемом интервале температур. Поставленная задача решается тем, что устройство запуска беспилотных летательных аппаратов, состоящее из основания с регулируемым углом наклона со смонтированными на нем направляющей, по которой перемещается каретка, устанавливаемая в исходное по 2 82522012.06.30 ложение с помощью съемной лебедки, упругими элементами, закрепленными на основании и с помощью троса присоединенными к каретке, дополнительно содержит механизм предварительного натяжения, упругие элементы выполнены в виде плоских пружин, а трос снабжен полиспастным механизмом. Сущность заявляемого технического решения заключается в стабилизации работы упругих элементов устройства в заданном интервале температур за счет применения в качестве упругих элементов плоских пружин. В качестве упругих силовых элементов применяются плоские пружины типа рессор, работающие в условиях осевого нагружения. Как показывает общий опыт в области автомобилестроения и наш собственный опыт в области разработки технологии производства автомобильных рессор, наиболее подходящими материалами для изготовления плоских упругих элементов являются рессорнопружинные стали. Данные стали работоспособны в необходимом диапазоне температур 5, 6, длительное время не теряют своих упругих свойств под воздействием циклических нагрузок. В то же время они производятся в необходимом сортаменте и относительно недороги. Заявляемое техническое решение поясняется чертежами (фиг. 1 - 3). На фиг. 1 приведен общий вид устройства запуска БЛА, где 1 - основание устройства,2 - каретка, 3 - направляющая, 4 - механизм фиксации и спуска, 5 - приводной трос, 6 подвижная система блоков полиспаста, 7 - неподвижная система блоков полиспаста, 8 подвижная опора блока упругих элементов, 9 - упругие элементы, 10 - механизм предварительного натяжения, 11 - демпфирующие устройства, 12 - каретка подвижной опоры,13 - направляющие уголки. На фиг. 2 приведен общий вид блока упругих элементов, где 14 - подшипники. На фиг. 3 изображен график зависимости усилия нагружения плоской пружины от хода сжатия из первого этапа испытаний. Заявляемое устройство работает следующим образом. С помощью съемной лебедки(на фигурах не показана) каретка 2 приводится в исходное положение, в котором фиксируется механизмом 4. При данном положении каретки она через приводной трос 5 устанавливает минимальное межцентровое расстояние между подвижной 6 и неподвижной 7 системами блоков полиспаста. Так как подвижная система блоков полиспаста закреплена на подвижной опоре 8 блока упругих элементов, упругие элементы 9 находятся в максимально сжатом состоянии. После срабатывания спускового механизма 4 каретка расфиксируется и перестает удерживать подвижную опору блока упругих элементов. Под воздействием силы, создаваемой сжатыми упругими элементами, подвижная опора начинает двигаться и через приводной трос полиспаста разгоняет каретку с ускорением, задаваемым характеристиками упругих элементов. При этом за счет мультиплицирующего действия полиспаста скорость движения каретки превышает скорость движения системы подвижных блоков. Движение подвижной опоры 8 осуществляется на подшипниках 14 в направляющих уголках 13. Для предотвращения поломок от жесткого удара в конце разгона служат демпфирующие устройства 11. Применение механизма предварительного натяжения 10 позволяет регулировать силу, воздействующую на подвижные блоки полиспаста, а следовательно, ускорение и скорость движения каретки. Испытания заявляемого устройства проводились в два этапа. На первом этапе испытывали упругие элементы, а на втором - устройство в целом. Испытания упругих элементов проводили следующим образом. Испытуемый упругий элемент располагается на испытательном стенде. Концы упругого элемента жестко соединены с площадками, которые имеют возможность перемещения, как показано на фиг. 2. К одному из концов упругого элемента прилагается осевая нагрузка. Усилие нагружения фиксируется с помощью динамометра, а ход сжатия - шкалой, расположенной на основании испытательного стенда. Результаты испытаний приведены в табл. 1 и на фиг. 3. 3 82522012.06.30 Таблица 1 Зависимость усилия деформирования упругого элемента от хода сжатия Ход сжатия , мм Усилие деформирования , кг 1 0 2 10 850 3 20 1225 4 30 1390 5 40 1480 6 50 1540 7 60 1570 8 70 1615 9 80 1630 10 90 1655 11 100 1660 Как видно из полученных результатов, кривая зависимости усилия от хода сжатия имеет нелинейный характер. Основное нарастание усилия сжатия происходит на первых 15-20 хода и достигает 75-80 от максимального. При последующем увеличении хода сжатия усилие растет незначительно и практически линейно. Такое свойство плоских упругих элементов позволяет после предварительного поджатия на 15-20 хода производить разгон с практически равномерным ускорением. Это выгодно отличает данную конструкцию от прототипа, который имеет линейную зависимость усилия растяжения от хода, что приводит к резкому снижению усилия, а следовательно, и ускорения в конце разгона. Таким образом, использование механизма предварительного натяжения позволяет производить разгон БЛА с равномерным ускорением. На втором этапе были проведены сравнительные испытания заявляемого технического решения и прототипа. В качестве параметра испытаний принято относительное изменение скорости БЛА в момент отрыва от каретки в зависимости от температуры. Результаты испытаний приведены в табл. 2. Таблица 2 Сравнение относительного изменения скорости заявляемого технического решения и прототипа в требуемом интервале температур Температура испыСкорость заявляемого технического Скорость прототипа,таний, С решения,60 90 9740 95 10020 100 100 0 105 100-40 120 102 Таким образом, использование заявляемого технического решения позволяет повысить стабильность параметров энергосиловых характеристик устройства запуска БЛА в требуемом интервале температур. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5