Анализ существующих схем катапульт

1.2. Анализ существующих схем катапульт

В состав катапульты входят:

-   источник энергии (пороховой газогенератор или баллон со сжатым газом);

-  подводящие трубопроводы (в некоторых случаях они могут отсутствовать);

-  один или несколько силовых цилиндров работающих совместно, ведущий ракету;

- тормозное устройство.

Типовые схемы катапультных устройств показаны на рисунке 4. Простейшая схема - рисунок 4а. В ней используется:

-  два одноступенчатых цилиндра тянущего типа 1;

-  штоки 2 соединены поперечной балкой - траверсой 3;

- газы из газогенератора (ГГ) или пневмобаллона подаются в цилиндры через отверстия 4;

- траверса непосредственно толкающая разгоняемый объект 5. Помимо простоты, к достоинствам данной схемы следует отнести то,

что штоки работают на растяжение, поэтому они не могут потерять продольную устойчивость и не нуждаются в дополнительном усилении. Основной недостаток:

-рабочий ход не превышает 0.45 от длины контейнера или объекта (в противном случае катапультное устройство в исходном положении будет выступать за габариты контейнера).

Другой недостаток связан с подачей газа от ГГ в штоковую полость. Это приводит к увеличению тепловых потерь (они происходят одновременно через внутреннюю поверхность цилиндра и наружную  поверхность  штока),  к увеличению  площадей  на которых осаждается нагар пороховых газов, а также к уменьшению полезной площади поршня

Пусковое устройство

Пусковое устройства предназначено для подготовки и проведения пуска БЛА на стартовой позиции. Пневматическое пусковое устройство состоит из:

•         Пневмоцилиндра;

•         Штока-толкателя;

•         Узла складывания;

•         Направляющей;

•         Стартового замка;

•         Ложа;

Воздушного компрессора;

В толкающей схеме - рисунок 46 с одноступенчатыми цилиндрами 1 к верхней части каждого штока 2 крепятся короткие поперечные траверсы 6, которые посредством тяг 7 соединяются с нижней основной траверсой 3. Толкающая схема свободна от ряда недостатков тянущей схемы, но имеет более сложную конструкцию. Штоки в этой схеме работают на сжатие, поэтому, во избежание потери продольной устойчивости, их диаметр должен быть увеличен. Ее достоинством является возможность увеличения рабочего хода цилиндров: если их начальная длина (когда цилиндр находится в сложенном состоянии) равна свободной длине контейнера, их ход может достигать 0,9 от длины контейнера. Однако обеспечить такой большой ход достаточно сложно из-за проблем с обеспечением устойчивости штока, длина которого в этом случае также соизмерима с длиной контейнера.

В катапультах кроме одноступенчатых цилиндров могут применяться и многоступенчатые (телескопические) цилиндры. Такие цилиндры имеют значительно более сложную конструкцию, чем одноступенчатые, но в отличие от них телескопические цилиндры обеспечивают рабочий ход, который может превышать длину контейнера. Такие схемы могут применяться в случаях, когда из-за ограничений по продольным перегрузкам схемы с одноступенчатыми цилиндрами не могут обеспечить необходимую скорость выброса разгоняемого объекта. Основную проблему, как и в предыдущем случае, представляет обеспечение устойчивости сжатых штоков.

На рисунок 4в представлена схема катапульты с двумя двухступенчатыми телескопическими цилиндрами. Такая схема при размерах, показанных на рисунке, позволяет обеспечить рабочий ход до 0,85-0,9 от длины контейнера. Следует отметить, что уменьшение эффективной площади поршней по мере выдвигания штоков у многоступенчатых телескопов, для большинства обычных цилиндров рассматривается как существенный недостаток, так как приводит к уменьшению развиваемого усилия. Для газовой катапульты уменьшение площади можно компенсировать увеличением давления за счет подбора заряда ГГ. Однако при этом невозможно исключить ударные нагрузки при переходе со ступени на ступень.

В рассмотренных схемах катапульт используются длинные силовые цилиндры, в которых необходимо выдержать достаточно жесткие ограничения на внутренний размер цилиндра. Этих недостатков лишена скальчатая схема - рисунок 4г. В этой схеме шток 1 (он же играет роль поршня) не взаимодействует с внутренними поверхностями цилиндра, поэтому жесткие требования к внутреннему диаметру цилиндра 2 отсутствуют. Для направления движения штока служит направляющая втулка 3. Газ поступает в цилиндры через отверстия 4. Скальчатая схема может быть только одноступенчатой и применяться только на катапультах толкающего типа. Существенным недостатком такой схемы является то, что шток сначала подвергается воздействию горячих газов и только потом, разогретый и покрытый нагаром входит в направляющую втулку. Это может привести к задирам или к заклиниванию.

Обеспечить рабочий ход близкий к длине контейнера можно при использовании схем с полиспастом - рисунок 4д. В этих схемах могут использоваться как тянущие, так и толкающие одноступенчатые силовые цилиндры. Схема с полиспастом позволяет использовать только один цилиндр 1. На конце штока 5 крепится поперечная траверса 8, на концы которой насаживаются подвижные блоки 7. Неподвижные блоки б насаживаются на ось, закрепленную на дне контейнера. С нижних блоков троса идут к верхним блокам 9 и далее крепятся к основной траверсе 10. Полиспаст может увеличить ход траверсы по сравнению с ходом цилиндра в целое число раз. Поэтому, применяя шестикратный полиспаст и цилиндр с рабочим ходом равным всего 0,166 от длины контейнера, можно получить рабочий ход катапульты практически равный длине контейнера.

Основной недостаток полиспастных катапульт - упругая податливость тросов, которая может привести к колебаниям ускорения при разгоне объекта.