RU182299U1

RU182299U1 - Pneumatic catapult with compensating brake

Info

Publication number: RU182299U1
Application number: RU2017135913U
Authority: RU
Inventors: Сергей Васильевич Колчин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ОРИОН-Р"
Priority date: 2017-10-09
Filing date: 2017-10-09
Publication date: 2018-08-13

Abstract

Пневматическая катапульта предназначена для запуска легких летательных аппаратов. Катапульта содержит разгонную тележку (1), установленную на направляющей (2), и соединенное тросом (7) с пневматическим разгонным приводом (3) тормозное устройство. Для снижения ударных нагрузок на узлы устройства, повышения надежности, рабочего ресурса и удобства использования катапульты в поршне (8) установлен балластный груз (9), выравнивающий массы движущихся в противоположных направлениях частей катапульты. Тормозное устройство состоит из идентичных тормозных блоков (4а) и (4б), одновременно взаимодействующих с тележкой и поршнем. Для приведения разгонной тележки и поршня в движение к исходному состоянию используются пружины (5) тормозных блоков и пневматический клапан сброса давления (12). 1 ил.

The pneumatic catapult is designed to launch light aircraft. The catapult contains an accelerating trolley (1) mounted on a guide (2), and a brake device connected by a cable (7) to a pneumatic accelerating drive (3). To reduce shock loads on the nodes of the device, increase reliability, service life and ease of use of the catapult, a ballast weight (9) is installed in the piston (8), leveling the masses of the parts of the catapult moving in opposite directions. The brake device consists of identical brake blocks (4a) and (4b), simultaneously interacting with the trolley and piston. To bring the accelerating cart and piston into motion, the springs (5) of the brake blocks and the pneumatic pressure relief valve (12) are used. 1 ill.

Description

Заявленное техническое решение относится к области авиационной техники, конкретно к стартовым пусковым установкам летательных аппаратов (далее - ЛА) и предназначена для взлета ЛА в полевых условиях.The claimed technical solution relates to the field of aeronautical engineering, specifically to the launching launchers of aircraft (hereinafter - aircraft) and is intended for take-off aircraft in the field.

Известные устройства для запуска ЛА характеризуются следующим образом. Они содержат разгонную тележку, на которую в стартовом положении устанавливается летательный аппарат. Разгонная тележка перемещается по направляющей, ускорение ее осуществляется силовым разгонным приводом. По окончании разгона разгонная тележка останавливается с помощью тормозного устройства.Known devices for launching aircraft are characterized as follows. They contain an accelerating carriage on which the aircraft is mounted in the starting position. The accelerating trolley moves along the guide; its acceleration is carried out by the power accelerating drive. At the end of acceleration, the accelerating trolley is stopped using a brake device.

Известна катапульта с гидравлическим силовым приводом (см. патент GB №480692, B64F 1/06 от 25.02.1938). В ней поршень силового разгонного привода с обеих сторон через направляющие ролики соединяется через разгонный и тормозной тросы с разгонной тележкой. Поршень через разгонный трос передает на тележку разгонное усилие, а через тормозной трос в конце разгона тормозит движущиеся части катапульты (в их числе тросы, направляющие ролики и разгонная тележка). Недостатком известного устройства является сложность тормозного устройства и передача тормозного импульса на опорную поверхность через узлы катапульты: тормозной трос и заднюю опору. Малая длина участка торможения приводит к большим перегрузкам, вызывающим сильный износ этих узлов. Ударный характер процесса торможения снижают надежность и рабочий ресурс катапульты в целом.Known catapult with hydraulic power drive (see GB patent No. 480692, B64F 1/06 of 02.25.1938). In it, the piston of the power acceleration drive on both sides through the guide rollers is connected through the acceleration and brake cables to the acceleration trolley. The piston through the booster cable transfers accelerating force to the trolley, and through the brake cable at the end of acceleration it brakes the moving parts of the catapult (including cables, guide rollers and the booster truck). A disadvantage of the known device is the complexity of the braking device and the transmission of the brake pulse to the supporting surface through the nodes of the catapult: brake cable and rear support. The short length of the braking section leads to large overloads, causing severe wear of these components. The shock nature of the braking process reduces the reliability and working life of the catapult as a whole.

Для взлета малоразмерных и легких ЛА массой свыше 10 кг чаще всего используют пусковые установки с пневматическим силовым разгонным приводом. Тормозное устройство может использовать пневматический тормоз (см. патент RU №66733, B64F 1/06, от 05.04.2007 г.), пружинные или эластичные буферные элементы (см. патент RU №23731 17, B64F 1/06, от 16.05.2008 г.). Все они снабжены односторонними устройствами торможения, которые после схода ЛА с направляющей гасят накопленный механический импульс движущейся массы узлов катапульты путем передачи его через опоры катапульты на опорную поверхность. Возникающие при этом ударные нагрузки требуют конструктивного усиления деталей катапульты, ухудшают массогабаритные характеристики устройства, снижают надежность и рабочий ресурс катапульты.For take-off of small and light aircraft weighing over 10 kg, launchers with a pneumatic power acceleration drive are most often used. The brake device may use a pneumatic brake (see patent RU No. 66733, B64F 1/06, 04/05/2007), spring or elastic buffer elements (see patent RU No. 23731 17, B64F 1/06, 05/16/2008 g.). All of them are equipped with one-way braking devices, which, after the aircraft leaves the guide, absorb the accumulated mechanical impulse of the moving mass of the catapult nodes by transferring it through the catapult supports to the supporting surface. The resulting shock loads require structural reinforcement of the details of the catapult, worsen the weight and size characteristics of the device, reduce the reliability and working life of the catapult.

Наиболее близкой к предлагаемой является катапульта для взлета летательного аппарата (см. патент RU №2497725, B64F 1/06, от 05.06.2012 г.), содержащая направляющую, разгонную тележку, соединенную тросом с пневматическим разгонным устройством и тормозное устройство. В процессе торможения тормозной импульс от тележки и поршня передается через тормозные элементы из эластичного материала на опорную поверхность через опоры катапульты. Недостатком этого устройства являются высокие тормозные ударные нагрузки, воздействующие на трос и опоры катапульты, что ухудшает ее надежность и рабочий ресурс, необходимость их конструктивного усиления приводит к ухудшению массогабаритных характеристик.Closest to the proposed one is a catapult for take-off of an aircraft (see patent RU No. 2497725, B64F 1/06, dated 05/06/2012), containing a guide, an accelerating trolley connected by a cable to a pneumatic accelerating device and a brake device. During braking, the brake impulse from the truck and piston is transmitted through the brake elements from an elastic material to the supporting surface through the supports of the catapult. The disadvantage of this device is the high brake shock loads acting on the cable and supports of the catapult, which degrades its reliability and operating life, the need for their structural reinforcement leads to a deterioration in weight and size characteristics.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение является снижение ударных нагрузок на узлы устройства, повышении надежности, рабочего ресурса и удобства использования катапульты.The problem to which the invention is directed is to reduce shock loads on the nodes of the device, increasing reliability, working life and ease of use of the catapult.

Данная задача решается за счет того, что катапульта для взлета летательного аппарата, содержащая направляющую, разгонную тележку, соединенную силовым тросом с пневматическим разгонным приводом, и тормозное устройство, отличается тем, что пневматический разгонный привод снабжен дополнительным клапаном сброса давления, масса движущихся по направлению взлета летательного аппарата частей катапульты и масса частей, двигающихся в обратном направлении, уравнена с помощью балластного груза, установленного в поршне силового разгонного привода, а тормозное устройство выполнено в виде идентичных конструктивно жестко связанных пружинных тормозных узлов, один из которых установлен в конце направляющей и принимает тормозной импульс от разгонной тележки, а другой, установленный в конце силового привода, одновременно принимает противоположно направленный тормозной импульс от поршня.This problem is solved due to the fact that the catapult for take-off of the aircraft, containing a guide, an acceleration trolley connected by a power cable to a pneumatic acceleration drive, and a brake device, is characterized in that the pneumatic acceleration drive is equipped with an additional pressure relief valve, the mass moving in the direction of take-off of the aircraft of the catapult parts and the mass of the parts moving in the opposite direction, is equalized with the help of a ballast weight installed in the piston of the power acceleration drive yes, and the brake device is made in the form of identical structurally rigidly connected spring brake assemblies, one of which is installed at the end of the guide and receives a brake impulse from the accelerating cart, and the other, installed at the end of the power drive, simultaneously receives an oppositely directed brake impulse from the piston.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является снижение ударных нагрузок на узлы устройства, повышение надежности, рабочего ресурса и удобства использования катапульты. Для получения указанного технического результата подбором соответствующего расстояния по силовому тросу между тележкой и поршнем катапульты обеспечивается одновременная их встреча с жестко связанными тормозными устройствами. При этом в процессе торможения осуществляется компенсация импульсов движущихся в противоположных направлениях масс узлов катапульты, разгружающая силовой трос и опору катапульты, а благодаря пружинным свойствам тормозных узлов часть механической энергии возвращается тележке и поршню для их отката в направлении исходного состояния.The technical result provided by the given set of features is to reduce shock loads on the nodes of the device, increasing reliability, working life and ease of use of the catapult. To obtain the specified technical result, the selection of the corresponding distance along the power cable between the trolley and the piston of the catapult ensures their simultaneous meeting with rigidly connected brake devices. In this case, during braking, the pulses of the catapult nodes moving in opposite directions are compensated, unloading the power cable and the catapult support, and thanks to the spring properties of the brake nodes, part of the mechanical energy is returned to the carriage and piston to roll back to the original state.

Предлагаемая катапульта работает следующим образом. На фиг. 1 схематично показан начальный этап ускорения разгонной тележки (1), установленной на направляющей (2). Предварительно рабочая камера пневматического разгонного привода (3) через клапан впуска (11) по управляющему сигналу контроллера (15) соединяется с источником сжатого воздуха. Пневматическое давление воздействует на поршень (8), в котором установлен балластный груз (9). Полость разгонного привода с обратной стороны поршня соединена с атмосферой через вентиляционные (13) и дренажные (14) отверстия. Возникающее при этом на поршне усилие через силовой трос (7), проложенный в направляющих роликах (10) передается на разгонную тележку. Происходит разнонаправленное ускоренное движение тележки и поршня, которые в конце разгона одновременно подходят к тормозным блокам (4а) и (4б). Тормозных блоков может быть и более, чем два, необходимым условием для реализации предложенного устройства является идентичность механических характеристик тормозных узлов, взаимодействующих в процессе торможения с тележкой и поршнем. В предложенной на фиг. 1 конструкции тормозных блоков механический импульс движущихся частей катапульты поглощается возвратной пружиной сжатия (5) и эластичным демпфирующим элементом (6). Силовой трос при этом пропущен через центр тормозного блока (4б). После соприкосновения разгонной тележки с тормозным блоком летательный аппарат (на фиг. 1 не показан) сходит с тележки и начинает подъем. Продолжая свое движение, на тормозные блоки давят одинаковые массы, сосредоточенные в тележке, с одной стороны, и в поршне с балластным грузом, с другой. Равные и противоположно направленные механические импульсы компенсируют друг друга через массивную и прочную конструкцию направляющей и разгонного привода. Как силовой трос, так и опоры катапульты освобождаются при этом от ударных нагрузок. Для исключения в этот момент пневматического воздействия сжатого воздуха на поршень в корпусе разгонного привода устроены дренажные отверстия (14), которые соединяют рабочую полость с атмосферой после того, как поршень подходит к тормозному блоку. Контроллер при этом закрывает клапан впуска, отсекая, таким образом, источник давления и открывает клапан сброса остаточного давления в атмосферу. Механический импульс разогнанных масс вначале сжимает возвратную пружину, а затем и эластичный демпфирующий элемент. После остановки тележки и поршня энергия сжатых пружин приводит их в обратное движение, направленное к исходному состоянию катапульты. Для того чтобы в рабочей полости не создавалось противодействующее давление, контроллер держит клапан сброса (12) в открытом состоянии на все время возврата устройства в исходное состояние.The proposed catapult operates as follows. In FIG. 1 schematically shows the initial stage of acceleration of the accelerating cart (1) mounted on the guide (2). Preliminarily, the working chamber of the pneumatic accelerating drive (3) is connected to the compressed air source through the intake valve (11) by the control signal of the controller (15). Pneumatic pressure acts on the piston (8) in which the ballast weight (9) is installed. The cavity of the accelerating drive on the reverse side of the piston is connected to the atmosphere through ventilation (13) and drainage (14) openings. The force arising at the same time on the piston through the power cable (7), laid in the guide rollers (10) is transmitted to the accelerating trolley. There is a multidirectional accelerated movement of the bogie and piston, which at the end of acceleration simultaneously approach the brake blocks (4a) and (4b). There can be more than two brake blocks, a prerequisite for the implementation of the proposed device is the identity of the mechanical characteristics of the brake assemblies that interact during braking with the trolley and piston. In the embodiment of FIG. 1 of the design of the brake blocks, the mechanical impulse of the moving parts of the catapult is absorbed by a return compression spring (5) and an elastic damping element (6). The power cable is then passed through the center of the brake unit (4b). After the accelerating carriage comes into contact with the brake unit, the aircraft (not shown in Fig. 1) leaves the carriage and starts to rise. Continuing its movement, the same masses are pressed on the brake blocks, concentrated in the trolley, on the one hand, and in the piston with ballast weight, on the other. Equal and oppositely directed mechanical impulses compensate each other through the massive and robust design of the guide and the accelerating drive. Both the power cable and the catapult supports are freed from shock loads. To exclude at this moment the pneumatic effect of compressed air on the piston, drainage holes (14) are arranged in the accelerator housing, which connect the working cavity to the atmosphere after the piston approaches the brake unit. The controller thus closes the inlet valve, thus cutting off the pressure source and opens the valve for dumping the residual pressure into the atmosphere. The mechanical impulse of the dispersed mass first compresses the return spring, and then the elastic damping element. After the carriage and the piston stop, the energy of the compressed springs brings them into reverse movement, directed to the initial state of the catapult. In order to prevent counter pressure in the working cavity, the controller keeps the relief valve (12) open for the entire time the device returns to its original state.

Claims

A catapult for take-off of an aircraft, comprising a guide, an acceleration trolley connected by a power cable to a pneumatic acceleration drive, and a brake device, characterized in that the pneumatic acceleration drive is equipped with an additional pressure relief valve, the mass of the parts of the catapult moving in the direction of take-off of the aircraft and the mass of parts, moving in the opposite direction, is equalized with the help of a ballast weight installed in the piston of the power accelerating drive, and the braking device is made in in the form of identical structurally rigidly connected spring brake assemblies, one of which is installed at the end of the guide and receives the brake impulse from the accelerating cart, and the other, installed at the end of the power drive, simultaneously receives the opposite direction of the brake impulse from the piston.