PL235570B1 - Mechanizm zwalniania rakiety ze stanowiska startowego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest mechanizm zwalniania rakiety ze stanowiska startowego służący do powstrzymywania ruchu rakiety w prowadnicy stanowiska startowego przed osiągnięciem ustalonej wartości ciągu, przeznaczony zwłaszcza dla stanowisk startowych rakiet eksperymentalnych i badawczych, w tym rakiet sondujących atmosferę.

Z opisu patentowego GB2146415 znana jest wyrzutnia rakietowa z urządzeniem do zwalniania rakiety podczas uruchamiania, zawierająca liniowe prowadnice z osadzonym suwliwie wózkiem i obrotowe ramię sprzęgające rakietę z wózkiem. Ramię jest podparte jest jednym końcem o wybranie w zewnętrznej strukturze rakiety a drugim o rygiel zamocowany do wózka. Ponadto w skład urządzenia wchodzi wysuwany element dociskowy utrzymujący rakietę w stałym położeniu, zamocowany do stanowiska wyrzutni za wózkiem. Podczas startu element dociskowy przytrzymujący rakietę jest wycofywany, a rakieta przemieszcza się wraz z wózkiem w liniowych prowadnicach aż do odblokowania ramienia w wyniku zwolnienia rygla przez klinowy zderzak zamocowany do stanowiska wyrzutni przed wózkiem. Długość drogi przebytej przez rakietę w prowadnicach urządzenia startowego od zwolnienia docisku do odryglowania ramienia blokującego jest zaprojektowana tak, aby wystarczyła do właściwego wystrzelenia rakiety.

Z opisu patentowego US3076385 znana jest belka startowa wyposażona w przednie i tylne prowadnice liniowe ze sprężynowym zatrzaskiem blokady zwalnianym za pomocą dźwigni dwustronnej usytuowanej za wylotem dyszy rakiety. Zatrzask jest zwalniany po pokonaniu siły napięcia sprężyny pod wpływem naporu gazów wylotowych działających na dźwignię dwustronną podczas startu rakiety.

W przypadku niektórych konstrukcji rakiet, zwłaszcza wykorzystujących równolegle stopnie napędowe w postaci kilku silników działających równocześnie, lub których charakterystyka pracy silnika startowego, nie została wystarczająco zbadana, mechanizm zwalniania rakiety powinien zapewniać, aby rakieta opuściła stanowisko startowe tylko wtedy, gdy osiągnie odpowiednio wysoką, czyli wystarczającą do stabilnego lotu wartość ciągu. W wyniku usterki, niedopatrzenia lub niekorzystnego zbiegu okoliczności może się zdarzyć, że zakładana wartość ciągu zostanie uzyskana w czasie znacząco dłuższym niż oczekiwany, lub też wystąpi asymetria ciągu, tzn. jego wektor nie będzie przechodził przez środek ciężkości rakiety, wprowadzając dodatkowy moment mogący spowodować nieakceptowalne odchylenie trajektorii. Jeżeli rakieta nie jest wyposażona w system automatycznej lub zdalnej destrukcji, wymienione wyżej sytuacje mogą stanowić potencjalne niebezpieczeństwo. Jeżeli ciąg rakiety będzie większy niż jej ciężar, ale jednocześnie zbyt mały by nadać rakiecie odpowiednią prędkość na końcu prowadnicy, rakieta po zejściu z niej może zboczyć z zakładanej trajektorii, co zazwyczaj oznacza niepowodzenie misji.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego mechanizmu zwalniania rakiety, który będzie zapobiegał niebezpiecznym sytuacjom wymienionym powyżej.

Mechanizm zwalniania rakiety ze stanowiska startowego, złożony ze wspornika podtrzymującego rakietę na stanowisku startowym i obrotowych ramion zamocowanych do belki startowej, powstrzymujących ruch rakiety po prowadnicy stanowiska startowego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że ramiona są zamocowane obrotowo do przeciwległych boków belki startowej, przy czym każde ramię jest zaparte przednim końcem o zewnętrzną strukturę rakiety, a tylnym końcem jest podparte po przeciwnej stronie belki startowej przez element blokujący jego obrót w postaci trawersu, który to trawers jest połączony przegubowo w swoim środku długości z dolnym końcem wałka zamocowanego przesuwnie do belki startowej, a górny koniec wałka jest przymocowany do pirotechnicznego mechanizmu zwalniającego zawieszonego na belce tensometrycznej przymocowanej nieruchomo do belki startowej, zaś wspornik podtrzymujący rakietę jest wyposażony w elementy sprężyste generujące docisk rakiety do przednich końców ramion.

Korzystnym jest, jeżeli ramiona są zamocowane do boków belki startowej za pośrednictwem nieruchomych sworzni.

Korzystnym jest, jeżeli wałek jest zamocowany do belki startowej za pośrednictwem łożysk liniowych.

Korzystnym jest, jeżeli poniżej trawersu jest zamocowany do belki, startowej amortyzator ograniczający jego przemieszczenie wraz 2 wałkiem po zwolnieniu rakiety.

Korzystnym jest, jeżeli belka tensometryczna jest przymocowana do belki startowej za pośrednictwem nieruchomej półki nośnej.

PL 235 570 B1

W korzystnym wykonaniu, wspornik podtrzymujący rakietę ma ramiona zamocowane do belki startowej za pośrednictwem bazy ruchomej w kierunku równoległym do prowadnicy stanowiska startowego, która to baza jest podparta w podstawie wspornika na elemencie sprężystym w postaci co najmniej jednej sprężyny.

Korzystnym jest, jeżeli ramiona wspornika są zaopatrzone od strony rakiety w elementy dociskowe zamocowane na śrubach regulacyjnych.

Korzystnym jest, jeżeli baza i podstawa wspornika są zamocowane nastawnie do belki startowej za pośrednictwem pasowanych sworzni montażowych osadzonych w bokach profilu ceowego zamocowanego nieruchomo do belki startowej, przy czym baza jest zaopatrzona w podłużne otwory na sworznie montażowe, zapewniające przemieszczenie bazy w kierunku równoległym do prowadnicy stanowiska startowego.

Korzystnym jest, jeżeli każda sprężyna jest osadzona pomiędzy bazą a podstawą wspornika na pręcie prowadzącym zamocowanym nieruchomo do podstawy, przy czym baza ma od strony pręta prowadzącego podłużne gniazdo o większej średnicy, zapewniające swobodne przemieszczenie bazy względem pręta prowadzącego.

Mechanizm według wynalazku umożliwia zablokowanie ruchu rakiety znajdującej się na prowadnicy stanowiska startowego. Zwolnienie blokady następuje w momencie przekroczenia zdefiniowanej wcześniej wartości siły z jaką rakieta napiera na elementy mechanizmu.

Wynalazek jest objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia fragment belki startowej z mechanizmem blokującym ruch rakiety w perspektywie, fig. 2 przedstawia fragment belki startowej ze wspornikiem podtrzymującym rakietę na stanowisku startowym, a fig. 3 przedstawia bazę i podstawę wspornika w widoku z przodu, a fig. 4 przedstawia bazę i podstawę wspornika w przekroju A-A z fig. 3.

Mechanizm zwalniania rakiety ze stanowiska startowego składa się ze wspornika podtrzymującego rakietę na stanowisku startowym i obrotowych ramion 3 zamocowanych do belki startowej 2, powstrzymujących ruch rakiety po prowadnicy stanowiska startowego. Ramiona 3 są zamocowane obrotowo do przeciwległych boków belki startowej 2, przy czym każde ramię 3 jest zaparte przednim końcem, usytuowanym od strony prowadnicy, o zewnętrzną strukturę 1 rakiety, a tylnym końcem jest podparte po przeciwnej stronie belki startowej 2 przez element blokujący jego obrót w postaci trawersu 5. Wspornik podtrzymujący rakietę jest wyposażony w elementy sprężyste generujące docisk rakiety do przednich końców ramion 3.

Ramiona 3 są zamocowane do boków belki startowej 2 za pośrednictwem nieruchomych sworzni 4. Każde ramię 3 ma symetrycznie ukształtowane końce względem płaszczyzny symetrii przechodzącej przez ich oś obrotu. Przy takim ukształtowaniu siła przyłożona do jednego końca ramienia 3 powodować będzie wystąpienie siły reakcji na drugim końcu ramienia w stosunku 1:1. Przednie końce ramion 3, znajdujące się po stronie prowadnicy stanowiska startowego, mogą być podparte o takie elementy struktury zewnętrznej 1 rakiety jak półki wystające poza obrys korpusu lub wnęki wchodzące we wnętrze tego obrysu. Tylne końce ramion 3 są podparte o prostopadle ustawiony względem nich trawers 5. Gdy trawers 5 nie może się przemieszczać, blokuje on obrót opartych o niego ramion 3, które z kolei blokują ruch postępowy rakiety 1 wzdłuż prowadnicy stanowiska startowego. Połączenie przegubowe między trawersem 5 a wałkiem 6 pozwala na równomierne rozłożenie sity naporu na oba ramiona 3, kompensując niewielkie różnice wynikające na przykład z nieidealnego wykonania elementów mechanizmu, rakiety, lub innych składników stanowiska startowego.

Trawers 5 jest połączony przegubowo w swoim środku długości z dolnym końcem walka 6 zamocowanego przesuwnie do belki startowej 2 za pośrednictwem łożysk liniowych 7. Oś wałka 6 jest ustawiona równolegle do prowadnicy stanowiska startowego. Górny koniec wałka 6 jest przymocowany za pomocą połączenia gwintowego do urządzenia PMZ - pirotechnicznego mechanizmu zwalniającego 8 zawieszonego na belce tensometryczne] 9 przymocowanej nieruchomo do belki startowej 2 za pośrednictwem nieruchomej półki nośnej 10. Poniżej trawersu 5 jest zamocowany do belki startowej 2 amortyzator 13 ograniczający przemieszczenie trawersu 5 wraz z wałkiem 6 po zadziałaniu urządzenia PMZ i zwolnieniu rakiety.

Wspornik podtrzymujący rakietę ma ramiona 14b zamocowane do belki startowej 2 za pośrednictwem bazy 14a ruchomej w kierunku równoległym do prowadnicy stanowiska startowego. Baza 14a jest podparta w podstawie 14h wspornika na elemencie sprężystym w postaci co najmniej jednej sprężyny 14f. Ramiona 14b wspornika są zaopatrzone od strony rakiety w elementy dociskowe zamocowane na śrubach regulacyjnych 14c. Baza 14a i podstawa 14h wspornika są zamocowane nastawnie

PL 235 570 B1 do belki startowej 2 za pośrednictwem pary pasowanych sworzni montażowych 14d osadzonych w bokach profilu ceowego 2a zamocowanego nieruchomo do belki startowej 2. Podstawa 14h jest zamocowana nieruchomo, natomiast baza 14a jest zaopatrzona w podłużne otwory 14aa na sworznie montażowe 14d, zapewniające przemieszczenie bazy 14a w kierunku równoległym do prowadnicy stanowiska startowego. Każda sprężyna 14f jest osadzona pomiędzy bazą 14a a podstawą 14h wspornika na pręcie prowadzącym 14g zamocowanym nieruchomo do podstawy 14h, przy czym baza 14a ma od strony pręta 14g podłużne gniazdo 14ab o większej średnicy, zapewniające swobodne przemieszczenie bazy 14a względem pręta prowadzącego 14g. Zadaniem prętów prowadzących 14f jest uniemożliwienie wystąpienia przemieszczeń sprężyn 14f w kierunku prostopadłym do ich osi podłużnej. Dzięki wyfrezowanym w bazie 14a podłużnym otworom 14aa możliwy jest ograniczony ruch kompensacyjny bazy 14a w kierunku wzdłużnym profilu ceowego 2a. Same sworznie montażowe 14d są blokowane za pomocą zawleczek sprężystych 14e. Sprężyny 14f umożliwiają ograniczony ruch bazy 14a pod wpływam ciężaru rakiety, a także zabezpieczające rakietę 1 przed doznaniem obciążeń udarowych podczas startu.

Urządzenie PMZ zawiera w sobie ładunek pirotechniczny, który po odpaleniu powoduje zerwanie połączenia dolnej części korpusu PMZ z wałkiem 6. Górna część korpusu PMZ ma gwintowany otwór, który pozwała na przykręcenie do niego belki tensometrycznej 9. Przewód ładunku pirotechnicznego oraz przewód, belki tensometrycznej 9 podłączone są do osobnego, elektronicznego Urządzenia Kontroli Startu (UKS), które odpowiada za realizację sekwencji startowej. UKS odbiera i przetwarza sygnał z belki tensometrycznej 9 oraz odpowiada za wysłanie elektrycznego impulsu inicjującego ładunek pirotechniczny. UKS zaprogramowane jest tak, że po odczytaniu ustalonego poziomu sygnału i/lub jego przebiegu z belki tensometrycznej 9, który odpowiada ustalonej wartości ciągu, wyzwala ładunek pirotechniczny umieszczony w urządzeniu PMZ.

Zainicjowanie ładunku pirotechnicznego w urządzeniu PMZ skutkuje uwolnieniem wałka 6 i jego przemieszczeniem wraz z trawersem 5 w kierunku amortyzatora 13. Kiedy trawers 5 zaczyna się przemieszczać, ramiona 3 wykonują jednocześnie obrót. Sprężyny naciągowe 12 przymocowane do ramion 3 wymuszają ich obrót do pozycji równoległej względem prowadnicy, tym samym eliminując ryzyko zderzenia stateczników rakiety z ramionami 3. Dalszy obrót ramion 3 wynikający z nabytego momentu pędu, ograniczony jest gumowymi stoperami 11 zamocowanymi w miejscu dobranym tak, aby ramiona 3 zatrzymać po 1/4 pełnego obrotu. Z kolei trawers 5 uderza w amortyzator 13 wypełniony masą bitumiczną na bazie kauczuku butylowego, co skutecznie eliminuje możliwość odbicia i ponownego uderzenia o ramiona 3. Zastosowanie amortyzatora 13 z masą bitumiczną zamiast gumy wynika z dużo większej prędkości trawersu 5 niż obracającego się ramienia 3.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Mechanizm zwalniania rakiety ze stanowiska startowego, złożony ze wspornika podtrzymującego rakietę na stanowisku startowym i obrotowych ramion zamocowanych do belki startowej, powstrzymujących ruch rakiety po prowadnicy stanowiska startowego, znamienny tym, że ramiona (3) są zamocowane obrotowo do przeciwległych boków belki startowej (2), przy czym każde ramię (3) jest zaparte przednim końcem o zewnętrzną strukturę (1) rakiety, a tylnym końcem jest podparte po przeciwnej stronie belki startowej (2) przez element blokujący jego .obrót w postaci trawersu (5), który to trawers (5) jest połączony przegubowo w swoim środku długości z dolnym końcem wałka (6) zamocowanego przesuwnie do belki startowej (2), a górny koniec wałka (b) jest przymocowany do pirotechnicznego mechanizmu zwalniającego (8) zawieszonego na. belce tensometrycznej (9) przymocowanej nieruchomo do belki startowej (2), zaś wspornik podtrzymujący rakietę jest wyposażony w elementy sprężyste generujące docisk rakiety do przednich końców ramion (3).
2. 2. Mechanizm według zastrz. 1, znamienny tym, że ramiona (3) są zamocowane do boków belki startowej (2) za pośrednictwem nieruchomych sworzni (4).
3. 3. Mechanizm według zastrz. 1, znamienny tym, że wałek (6) jest zamocowany do belki startowej (2) za pośrednictwem łożysk liniowych (7).
4. 4. Mechanizm według zastrz. 1, znamienny tym, że poniżej trawersu (5) jest zamocowany do belki startowej (2) amortyzator (13) ograniczający jego przemieszczenie wraz z wałkiem (6) po zwolnieniu rakiety.

   PL 235 570 B1
5. 5. Mechanizm według zastrz. 1, znamienny tym, że belka tensometryczna (9) jest przymocowana do belki startowej (2) za pośrednictwem nieruchomej półki nośnej (10).
6. 6. Mechanizm według zastrz. 1, znamienny tym, że wspornik podtrzymujący rakietę ma ramiona (14b) zamocowane do belki startowej (2) za pośrednictwem bazy (14a) ruchomej w kierunku równoległym do prowadnicy stanowiska startowego, która to baza (14a) jest podparta w podstawie (14h) wspornika na elemencie sprężystym w postaci co najmniej jednej sprężyny (14f).
7. 7. Mechanizm według zastrz. 6, znamienny tym, że ramiona (14b) wspornika są zaopatrzone od strony rakiety w elementy dociskowe zamocowane na śrubach regulacyjnych (14c),
8. 8. Mechanizm według zastrz. 6, znamienny tym, że baza (14a) i podstawa (14h) wspornika są zamocowane nastawnie do belki startowej (2) za pośrednictwem pasowanych sworzni montażowych (14d) osadzonych w bokach profilu ceowego (2a) zamocowanego nieruchomo do belki startowej (2), przy czym baza (14a) jest zaopatrzona w podłużne otwory (14aa) na sworznie montażowe (14d), zapewniające przemieszczenie bazy (14a) w kierunku równoległym do prowadnicy stanowiska startowego.
9. 9. Mechanizm według zastrz. 6, znamienny tym, że każda sprężyna (14f) jest osadzona pomiędzy bazą (14a) a podstawą (14h) wspornika na pręcie prowadzącym (14g) zamocowanym nieruchomo do podstawy (14h), przy czym baza (14a) ma od strony pręta prowadzącego (14g) podłużne gniazdo (14ab) o większej średnicy, zapewniające swobodne przemieszczenie bazy (14a) względem pręta prowadzącego (14g).