RU65205U1 - PNEUMOTIC START-UP INSTALLATION - Google Patents

Abstract

Пневматика широко используется в различного рода пусковых установках беспилотных летательных аппаратов (БЛА). В настоящем изобретении предложена телескопическая пневматическая система, позволяющая существенно упростить конструкцию, и уменьшить ее габариты за счет исключения из состава установки направляющего механизма в виде «стрелы» и других вспомогательных устройств таких как: шкивные, блочные или другие преобразователи. Кроме того, предложен механизм передачи осевого усилия на вращающуюся опору и способ торможения подвижных частей за счет компрессии на конечном участке их перемещения.Pneumatics is widely used in various types of launchers of unmanned aerial vehicles (UAVs). The present invention proposed a telescopic pneumatic system that allows to significantly simplify the design and reduce its dimensions due to the exclusion from the installation of the guide mechanism in the form of a "boom" and other auxiliary devices such as: pulley, block or other converters. In addition, a mechanism is proposed for transmitting axial force to a rotating support and a method for braking the moving parts due to compression in the final portion of their movement.

Description

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.Pneumatic power plants are widely used in a variety of mechanisms: steering machines, power pneumatic cylinders, clamping devices and many others. They are distinguished by the relative simplicity of the device, high reliability, good performance. The aforementioned largely determines that pneumatics is widely used in launchers of domestic and foreign unmanned aerial vehicles (UAVs). (Aries ingenering, Span; Sagem, France; L-3BAI Aerosystems, USA) and many others.

Во всех этих установках используются механизмы, преобразующие относительно малый ход поршня в цилиндре в несколько раз большие перемещения БЛА на направляющей стартовой «стреле».In all these installations, mechanisms are used that convert the relatively small piston stroke in the cylinder several times the large displacement of the UAV on the guide starting "arrow".

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.Thus, such a starting complex usually consists of the following components: UAV, guiding starting device - “arrow”, pneumatic cylinder, travel converter (blocks, levers, cable mechanisms, etc.), carriage - device for interfacing UAV and “arrow” , compressed air cylinders, compressor, compressed air supply system. In this system, the "arrow" is a device that largely determines the dimensions of the entire installation.

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 Therefore, the ability to reduce its length, or even abandon it, is very attractive. In this utility model, it is proposed to use the telescopic principle of constructing a pneumatic mechanism to give the UAV a starting speed. Moreover, the telescopic mechanism itself is both accelerating and guiding. In the initial position, all links (cylinders entering each other) are folded and move apart under the influence of compressed air, while ensuring the corresponding stroke length and pushing force. The last cylinder is paired with a UAV

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.through a special coupling that ensures its separation at the end of the stroke. This ensures axial coupling of the "telescopic pneumatic drive - UAV" system at the launch site. To eliminate the “breaking out” moment in the interface elements, the entire “telescopic pneumatic drive - UAV” system from the start is freed from rigid connections with the launcher and freely falls under the influence of gravity, while simultaneously rotating relative to the axis of the support as shown in Figure 1. With this design of the starting device, there is no need for a starting guide (boom). This task is provided by the telescopic pneumatic actuator itself, which makes it possible to exclude the “boom”, the stroke converter, the carriage and other mechanisms from the composition of the starting complex and thereby simplify and reduce its dimensions significantly.

На Рис.1 представлена схема силовой части телескопического пневматического привода (ТПП), на которой структурно показаны элементы подачи, регулирования и питания сжатым воздухом.Figure 1 shows a diagram of the power part of a telescopic pneumatic drive (CCI), which structurally shows the elements of supply, regulation and supply of compressed air.

Где: А - начальное стартовое положение;Where: A - initial starting position;

В - конечное положение (отделение БЛА от стартового устройства)B - final position (separation of the UAV from the starting device)

К - компрессор;K - compressor;

В - баллон с сжатым воздухом;In - a cylinder with compressed air;

Р - регулятор подачи воздуха;P - air supply regulator;

V₀ - начальная скорость;V ₀ is the initial velocity;

V_k - конечная скоростьV _k - final speed

α - угол между начальным и конечным положением БЛАα is the angle between the initial and final position of the UAV

1 - замок, удерживающий БЛА в стартовом положении;1 - lock holding the UAV in the starting position;

2 - узел сопряжения БЛА и стартового механизма;2 - node interface UAV and the starting mechanism;

3 - вращающаяся опора;3 - rotating support;

4 - звено ТПП (цилиндр) в выдвинутом положении.4 - link CCI (cylinder) in the extended position.

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.Fundamentally, the power cylinders that make up the CCI can be made of any structural material. In the particular CCI under consideration, the cylinders are composite, made by winding glass, carbon, or another bundle, tape or thread. The cylinders obtained in this way most fully use the main advantages of composite materials. They have a good inner surface, light weight and easy to manufacture.

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.In the initial (starting) position “A”, the UAV is held by the lock 1 on the starting slipway. Pairing with the CCI is carried out using the intermediate sleeve 2. Since the pushing force is applied through the axis of the propeller, which rotates from the moment of start, the sleeve is designed so that transfers axial force to the rotating support so that it is carried out without rotation of the UAV.

Конструкция такой втулки показана на Рис 2.The design of such a sleeve is shown in Figure 2.

Где: 1. конечный цилиндр ТПП.Where: 1. The final cylinder of the CCI.

2. опора подшипников, воспринимающих радиальные и осевые усилия.2. bearing support, perceiving radial and axial forces.

3. конусное углубление, обеспечивающее центровку и передачу усилия от ТПП на БЛА.3. conical recess, providing alignment and transfer of force from the CCI to the UAV.

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.TPP - made in the form of several cylinders moving relative to each other, driven by compressed air and at the launch site it is paired with a UAV (position A Fig. 1). After the beginning of the movement of the "telescopic pneumatic drive - UAV" systems freely falls under the action of gravity and accelerates under the action of the CCI, simultaneously rotating about axis 3. The UAV at the same time moves to the separation point in position B (fully extended telescopic system). The UAV movement time at the launch site is small and, accordingly, the angle α between the initial and final position of the UAV is small.

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.One of the features of such a system is that it has a one-way operation, and its elements must move at sufficiently high speeds, calculated at several tens of meters per second, i.e. in the final section, they must be braked to zero speed. In order to prevent shock contact of the CCI parts, a brake device is provided, the principle of operation of which is shown in Fig. 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.When the cylinders move relative to each other, the air in the chamber 1 formed between the outer 2 and the inner cylinder 3 is displaced through the holes in the guide sleeve 4 until they are blocked by the valve washer 5. After the outlet openings are blocked, the air in the chamber 1 due to further movement of the cylinders begins to compress, creating a braking force, which is added to the compression force of the spring 6. The cylinders are sealed with seals 7.

Claims (4)

1. Пусковая установка для придания начальной скорости летательному аппарату, включающая в себя пневматический стартовый механизм, систему подачи сжатого воздуха и механизм удерживания летательного аппарата до момента старта, отличающаяся тем, что пневматический стартовый механизм выполнен в виде телескопического устройства, представляющего собой несколько скользящих друг относительно друга цилиндров, раздвигающихся под воздействием сжатого воздуха на длину, обеспечивающую заданную начальную скорость.1. Launcher for giving the initial speed to the aircraft, including a pneumatic launch mechanism, a compressed air supply system and a holding mechanism of the aircraft until the start, characterized in that the pneumatic launch mechanism is made in the form of a telescopic device, which is several sliding relative to other cylinders, moving apart under the influence of compressed air at a length that provides a given initial speed. 2. Пусковая установка по п.1, отличающаяся тем, что стартовый механизм телескопического типа и соединенный с ним беспилотный летательный аппарат с момента старта свободно падают, вращаясь относительно опорной поворотной оси.2. The launcher according to claim 1, characterized in that the telescopic-type launch mechanism and the unmanned aerial vehicle connected to it from the moment of start fall freely, rotating relative to the pivot axis. 3. Пусковая установка по п.1, отличающаяся тем, что стартовый механизм телескопического типа имеет вращающуюся втулку, осуществляющую сопряжение с беспилотным летательным аппаратом через ось воздушного винта, передающую осевое усилие и обеспечивающую его отделение на конечном участке.3. The launcher according to claim 1, characterized in that the telescopic-type launch mechanism has a rotating sleeve that interfaces with the unmanned aerial vehicle through the axis of the propeller, transmitting axial force and ensuring its separation in the final section. 4. Пусковая установка по п.1, отличающаяся тем, что торможение раздвижных цилиндров в конце рабочего хода осуществляется за счет сжатия воздуха в замкнутой камере, образованной внутренним и внешним цилиндром и соответствующими уплотнениями, обеспечивающими ее герметичность.

4. Launcher according to claim 1, characterized in that the braking of the sliding cylinders at the end of the stroke is carried out by compressing the air in a closed chamber formed by the inner and outer cylinders and corresponding seals, ensuring its tightness.