RU229606U1 - Универсальная катапульта для запуска БЛА - Google Patents

Abstract

Универсальная катапульта для запуска БЛА относится к авиационному оборудованию для запуска беспилотных летательных аппаратов самолетного типа. Катапульта отличается тем, что содержит газогенератор. Газогенератор содержит камеру сгорания (1), агрегат (4) подачи жидкого моторного топлива, агрегат (3) подачи воздуха, главный клапан (2) с пневмоприводом и управляющий клапан (14). Газогенератор производит газ в камере сгорания (1) в замкнутом объеме при закрытом главном клапане (2). Газ производится как результат реакции жидкого моторного топлива и воздуха. Катапульта отличается тем, что газогенератор связан через быстроразъемное соединение (5) с рабочим цилиндром (7). Катапульта отличается тем, что рабочий цилиндр (7) содержит дроссельную шайбу-адаптер (6) и арматуру плавного разгона, включающую прочный корпус (9) и форсунки (8). Форсунки равномерно разнесены по длине и окружности рабочего цилиндра (7). Катапульта отличается тем, что в рабочий цилиндр (7) вместо поршня вставлен реактивный ускоритель (10). Катапульта при осуществлении пуска фиксируется на поверхности передними опорами (13) и задними упорами (12) с сошниками. Полученный в газогенераторе газ, открытием главного клапана (2), подается в рабочий цилиндр (7) через арматуру плавного разгона. Давление газа, созданное в рабочем цилиндре (7), выталкивает ускоритель (10) с прикрепленным БЛА (16). Реактивный ускоритель (10) после открытия главного клапана (2) во время движения по рабочему цилиндру (7) заправляется газом избыточного давления. Заправка происходит через заправочный патрубок (11), вставленный через критическое сечение сопла реактивного ускорителя (10). После выброса ускорителя (10) из рабочего цилиндра (7) начинается истечение газа с созданием реактивной тяги. С окончанием запаса газа в реактивном ускорителе (10) и прекращением реактивной тяги происходит отсоединение от БЛА (16). Ускоритель (10) после падения используется заново. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Полезная модель относится к авиационному оборудованию, в частности оборудованию для запуска беспилотных летательных аппаратов (БЛА) самолетного типа.

Универсальная катапульта для запуска БЛА (далее катапульта) содержит источник газа в виде газогенератора, связанного через быстроразъемное соединение (5) с рабочим цилиндром (7), содержащим дроссельную шайбу-адаптер (6) и арматуру плавного разгона, поршень с толкателем в виде реактивного ускорителя (10), вставленного в рабочий цилиндр (7), передние опоры (13) и задние упоры (12) с сошниками.

Катапульта отвечает такому условию как высокая энерговооруженность.

Известны и широко применяются пусковые, стартовые устройства (катапульты) для запуска БЛА самолетного типа, преимущественно легкого класса (взлетной массой до 25 кг) такие как:

- пневматическая катапульта, использующая энергию сжатого воздуха или азота [патент РФ №76434, F41B 3/02, 20.09.2008]. Недостатком этой модели является использование баллонов с газом, существенно увеличивающих массу и ограничивающих автономность катапульты в полевых условиях и то, что разгон БЛА в катапульте, содержащей рабочий цилиндр с поршнем и толкателем, происходит лишь в пределах длины рабочего цилиндра, и то что в катапульте предусмотрено устройство торможения поршня и толкателя, что снижает энерговооруженность из-за расхода сжатого воздуха;

- катапульта, использующая энергию гибких упругих связей (резиновая) (патент РФ на изобретения №2466909, опубл. 20.11.2012). Недостатком этой модели является существенное ухудшение упругости резиновых жгутов в зависимости от температуры окружающей среды (твердеют на морозе, слишком мягкие в жару);

- наиболее близким аналогом является патент РФ на изобретения №2813138, опубл. 06.02.2024, где согласно изобретению, поршень выполнен в виде цилиндрической стрелы, выходящей за пределы рабочего цилиндра с возможностью ее отстрела с закрепленным на нем летательным аппаратом. Существенным недостатком является то что цилиндрическая стрела после вылета из рабочего цилиндра и до отделения от БЛА, выполняет пассивную функцию, по сути - балласта, не увеличивая кинетическую энергию летательного аппарата;

Задачей полезной модели является повышение энерговооруженности, т.е. возможности увеличения скорости БЛА самолетного типа при разгоне без увеличения длины катапульты.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежом:

Фиг.1 - катапульта с БЛА вид сверху.

Чтобы обеспечить высокую мощность, т.е. возможность придать летательному аппарату высокое взлетное, но не неразрушающее его ускорение, источником газа избыточного давления служит газогенератор, производящий газ, как продукт реакции жидкого моторного топлива и сжатого воздуха.

Газогенератор, имеющий в своем составе камеру сгорания (1), образующую единый блок с нормально закрытым главным клапаном (2), управляющим клапаном (14), агрегатом (3) подачи воздуха, агрегатом (4) подачи жидкого моторного топлива собирается воедино через быстроразъемное соединение (5) с рабочим цилиндром (7), выполненным в форме тубуса открытого со стороны выхода и имеющего дно со стороны соединения с газогенератором. Раздельное существование частей катапульты позволяет вручную перемещать катапульту в полевых условиях, что повышает автономность, а также упрощает замену дроссельной шайбы-адаптера (6) на входе в рабочий цилиндр (7), на дроссельную шайбу-адаптер с иным проходным сечением, соответствующим иному расходу газа, при иной массе запускаемого БЛА.

Функцию поршня в рабочем цилиндре, выполняет реактивный ускоритель (10) цилиндрической формы с соплом Лаваля, выталкиваемый из рабочего цилиндра (7) давлением газа из газогенератора и продолжающий реактивное движение и разгон, присоединенного БЛА после выброса из катапульты, за счет истечения газа через сопло Лаваля до завершения реактивного движения после исчерпания газа, что повышает энерговооруженность. Газ из газогенератора заправляется в реактивный ускоритель (10) во время нахождения и движения по рабочему цилиндру (7) через заправочный патрубок (11), выполненный в виде трубки, соединяющей объем между газогенератором и дном рабочего цилиндра (7) с внешней стороны и внутреннюю полость реактивного ускорителя (10), последовательно и соосно проходя сквозь дно рабочего цилиндра (7) и критическое сечение сопла реактивного ускорителя (10), достигая его заглушенного конца, чем обеспечивается возможность запуска реактивного ускорителя, т.е. повышение энерговооруженности. Чтобы ускорение не приобрело для БЛА разрушительный характер, подача газа в рабочий цилиндр (7) осуществляется через арматуру плавного разгона, обеспечивающую подачу газа, через форсунки (8) равномерно разнесенные по длине и окружности рабочего цилиндра (7), с целью поддержания ускорения в пределах заданного значения по мере продвижения реактивного ускорителя (10) по рабочему цилиндру (7).

Рабочий цикл катапульты начинается с подачи воздуха агрегатом (3) подачи воздуха в камеру сгорания (1) газогенератора. Т.к. главный клапан (2) нормально закрыт, в камере сгорания (1) образуется замкнутый объем, куда и подается воздух до давления в диапазоне 4-5 МПа, после чего вручную, удалением блокиратора (15) привода агрегата подачи жидкого моторного топлива, инициируется подача жидкого моторного топлива. Привод агрегата (4) подачи жидкого моторного топлива - пневматический, с использованием давления сжатого воздуха, а затем, давления образуемых продуктов сгорания топливовоздушной смеси, подает в камеру сгорания (1) заранее выделенный объем жидкого моторного топлива (соответствующий стехиометрическому соотношению с массой воздуха в камере сгорания (1)). Т.к. температура сжатого воздуха выше температуры самовоспламенения жидкого моторного топлива, получаемая топливовоздушная смесь самовоспламеняется и сгорая, по мере поступления жидкого моторного топлива в камеру сгорания (1), давление продуктов сгорания увеличивается до заданного (в диапазоне 30-50 МПа), чем обеспечивается высокая энерговооруженность катапульты. После завершения подачи порции жидкого моторного топлива подается сигнал на управляющий клапан (14), открывающий главный клапан (2), и продукты сгорания через дроссельную шайбу-адаптер (6), через полость между рабочим цилиндром (7) и прочным корпусом (9) и далее через форсунки (8), поступают в рабочий цилиндр (7), увеличивая давление и выталкивая, находящийся в рабочем цилиндре (7) реактивный ускоритель (10) с прикрепленным БЛА. Одновременно с этим происходит заправка реактивного ускорителя (10) продуктами сгорания через заправочный патрубок (11) во время движения по рабочему цилиндру (7), далее, при выходе реактивного ускорителя (10) за границу среза рабочего цилиндра (7) начинается истечение, заправленного в реактивный ускоритель (10) газа через сопло, с созданием реактивной тяги и передачей вектора сопутного усилия прикрепленному БЛА (16), до окончания истечения газа из реактивного ускорителя (10) и отсоединения. Упавший реактивный ускоритель (10) используется заново.

Т.о. можно выделить следующие существенные признаки рассматриваемой полезной модели катапульты, обеспечивающие энерговооруженность:

- наличие газогенератора, производящего газ путем сжигания жидкого моторного топлива в сжатом воздухе в камере сгорания при закрытом главном клапане с пневмоприводом, запитанным от сжатого воздуха (газа) из газогенератора;

- наличие реактивного ускорителя, работающего на газе из газогенератора;

- наличие быстроразъемного соединения между газогенератором и рабочим цилиндром;

- наличие дроссельной шайбы-адаптера, с возможностью замены, на входе в рабочий цилиндр;

- наличие арматуры плавного разгона, обеспечивающей полость между рабочим цилиндром и прочным корпусом, для постепенно увеличивающейся подачи газа в рабочий цилиндр по мере продвижения реактивного ускорителя по рабочему цилиндру, через форсунки, разнесенные по длине и окружности рабочего цилиндра.

Claims (5)

1. Универсальная катапульта для запуска БЛА, включающая источник газа избыточного давления, рабочий цилиндр, поршень, вставленный в рабочий цилиндр, узел заправки газом избыточного давления, передние опоры, задние упоры, отличающаяся тем, что в качестве источника газа применен газогенератор, для производства газа из жидкого моторного топлива и воздуха, содержащий камеру сгорания (1), главный клапан (2) с пневмоприводом, управляющий клапан (14), агрегат (3) подачи воздуха и агрегат (4) подачи жидкого моторного топлива, а поршень, вставленный в рабочий цилиндр (7), выполнен в виде пустотелого реактивного ускорителя (10) цилиндрической формы с соплом Лаваля с торца одной стороны и заглушенного с торца противоположной стороны.

2. Универсальная катапульта по п.1, отличающаяся тем, что газогенератор соединен через быстроразъемное соединение (5) с рабочим цилиндром (7).

3. Универсальная катапульта по п.1, отличающаяся тем, что на входе в рабочий цилиндр (7) расположена дроссельная шайба-адаптер (6).

4. Универсальная катапульта по п.1, отличающаяся тем, что содержит арматуру плавного разгона, выполненную с возможностью подачи газа в рабочий цилиндр (7) и выполненную установкой снаружи рабочего цилиндра и соосно ему, прочного корпуса (9) в виде обечайки цилиндрической формы с образованием полости между наружной поверхностью рабочего цилиндра (7) и внутренней поверхностью прочного корпуса (9) форсунок (8), равномерно разнесенных по длине и окружности рабочего цилиндра (7).

5. Универсальная катапульта по п.1, отличающаяся тем, что реактивный ускоритель выполнен с возможностью заправки газом избыточного давления через заправочный патрубок (11), выполненный в виде трубки, соединяющей объем между газогенератором и дном рабочего цилиндра (7) с внешней стороны и внутреннюю полость реактивного ускорителя (10), последовательно и соосно проходя сквозь дно рабочего цилиндра (7) и критическое сечение сопла реактивного ускорителя (10).