Пристрій для утримання ракети на пусковій установці

Винахід відноситься до ракетного обладнання, а більш конкретно - до пускових установок і може використовува тися для утримання моноблочної ракети середнього класу під час пуску. Відомим є пристрій для утримання ракети на пусковій установці, який містить корпус, шарнірно закріплений на ньому двоплечий кронштейн стояння (двоплечий опорний важіль), верхнє плече якого контактує з опорним вузлом ракети (вантажем), а нижнє його плече за допомогою вертикальної тяги (серги) зв'язане з пневмоциліндром (приводом) (див. авт. св. СРСР №512093, МПК В60Р7/00, 1974р.). Запропонований пристрій забезпечує встановлення ракети на пускову установку і відведення двоплечого кронштейна стояння під час пуску для запобігання його зіткнення з ракетою. Недоліком відомого пристрою є його низькі експлуатаційні якості, такі як: - невисока вітрова стійкість ракети на пусковій установці, тому що відсутнє кріплення від вертикальних переміщень ракети; - невисока надійність пристрою, тому що для швидкого відведення важкого двоплечого кронштейна стояння (вагою 3-5т) від ракети, яка стартує, потрібен потужний привод. Найближчим до запропонованого по технічному рішенню є вибраний як прототип пристрій для утримання ракети на пусковій установці за авт. св. СРСР №1081076, МПК B64D1/02, 1982р. Цей пристрій містить раму з корпусом, шарнірно закріплений у його прорізі двоплечий кронштейн стояння (двоплечий захват), верхнє плече якого контактує з опорним вузлом ракети (вантажоопорним елементом), нижнє його плече зв'язане з противагою (приводом), а на двоплечому кронштейні стояння шарнірно закріплений двоплечий важіль, одно плече якого зв'язане з корпусом за допомогою шарнірної тяги, а друге його плече за допомогою вертикального упора контактує з башмаком (нижньою ланкою) відкидного механізму, шарнірно закріпленим на опорному вузлі ракети і з'єднаним з ним за допомогою двох шарнірних ланок, на яких за допомогою піроболтів закріплена планка, а на верхньому плечі двоплечого кронштейна стояння виконана радіальна напрямна, в якій встановлений рухомий фіксатор. У запропонованому пристрої рухомий фіксатор встановлюється вручну. Для забезпечення автоматизації процесу фіксації ракети, на двоплечому кронштейні стояння співвісно з двоплечим важелем закріплюється додатковий двоплечий важіль, на радіальній напрямній закріплюється гідроциліндр, при цьому верхнє плече додаткового двоплечого важеля з'єднано з штоком гідроциліндра і рухомим фіксатором, а нижнє його плече взаємодіє з упором, змонтованим на двоплечому важелі (див. авт. св. СРСР №981044, МПК В60Р7/06, 1981р.). Запропонований пристрій забезпечує встановлення ракети на пускову установку, кріплення ракети від вертикальних переміщень під дією вітру і надійне відведення двоплечого кронштейна стояння. Між рухомим фіксатором і виступом на опорному вузлі ракети передбачається зазор, що дозволяє під час повороту двоплечого кронштейна стояння виходити йому із зчеплення з опорним вузлом ракети на зразок зубчастого колеса. Недоліком відомого пристрою є його невисокі експлуатаційні якості, такі як: - невисока довговічність пристрою, тому що під час відведення двоплечого кронштейна стояння він зазнає зіткнення з корпусом з великою силою; - невисока надійність пристрою, тому що він підлягає дії навколишнього середовища (волога, пил) і дії гарячих газів, які витикають з рушійної установки ракети під час пуску. В основу винаходу поставлена задача створення удосконаленої конструкції пристрою для утримання ракети на пусковій установці, яка б дозволила забезпечити підвищення його експлуатаційних якостей шляхом уведення в нього нових елементів і технічних рішень, таких як: - наявність двох шарнірних важелів, за допомогою яких противага закріплюється на корпусі з утворенням вертикального паралелограмного механізму, розташованого у площині повороту двоплечого кронштейна стояння, що дозволяє раціонально розташувати противагу і забезпечити мінімальні габарити корпусу; - наявність шарнірно закріпленого на корпусі вертикального демпфера з п'ятою, яка взаємодіє з нижньою поверхнею противаги і з'єднана за допомогою горизонтальної тяги з вертикальною тягою, що дозволяє виключити зіткнення противаги з корпусом і забезпечити прикладення зусилля від противаги вздовж осі демпфера на всьому протязі його ходу; - наявність додаткового гідроциліндра, циліндр якого закріплюється на корпусі за допомогою горизонтальної осі і вертикального амортизатора з можливістю повороту у площині паралелограмного механізму, а на кінці його штока виконується опорна сфера, яка взаємодіє зі сферичним вкладишем двоплечого кронштейна стояння, що дозволяє забезпечити як висування двоплечого кронштейна стояння із корпусу, так і відведення штока додаткового гідроциліндра перед пуском ракети для підвищення надійності відведення двоплечого кронштейна стояння від ракети; - планка споряджається вушками, які співвісно встановлені на спільній осі двох шарнірних ланок, а на планці над піроболтами монтується кожух, що дозволяє запобігти пошкодженню елементів пристрою і ракети у результаті відділення планки від шарнірних ланок і розльоту елементів піроболтів після їх спрацювання; - наявність захисної кришки для прорізу корпусу, яка виконується з двох частин - нижньої і верхньої, та допоміжного двоплечого важеля, шарнірно закріпленого на корпусі, при цьому нижня частина захисної кришки закріплюється на нижній поверхні верхнього плеча двоплечого кронштейна стояння за допомогою допоміжних пружинних амортизаторів, а її верхня частина шарнірно закріплюється на корпусі, причому одне плече допоміжного двоплечого важеля з'єднується з додатковим пружинним амортизатором, закріпленим на корпусі, а друге його плече взаємодіє з опорною поверхнею на другому плечі двоплечого важеля і з'єднується за допомогою важільного механізму з верхньою частиною захисної кришки, що дозволяє закривати проріз корпусу і захищати пристрій від дії як гарячих струменів газів, які витикають з рушійної установки ракети під час пуску, так і атмосферних опадів під час ховання пристрою; - верхній кінець пневмоциліндра закріплюється на корпусі, а нижній його кінець контактує з кронштейном противаги, що дозволяє створювати велике початкове прискорення відведення двоплечого кронштейна стояння при порівняно невеликій вазі і габаритах пристрою; - поверхня верхнього плеча двоплечого кронштейна стояння, яка контактує з опорним вузлом ракети, виконується циліндричної форми, а її поздовжня вісь орієнтована перпендикулярно радіальній напрямній, що дозволяє забезпечити мінімальне поперечне зусилля на ракету, тому що верхнє плече плавно перекочується по плоскій поверхні опорного вузла ракети під час повороту двоплечого кронштейна стояння; - на плечі двоплечого важеля, з'єднаного з шарнірною тягою, монтується поперечний упор, який взаємодіє з бічним упором, змонтованим на корпусі, що дозволяє забезпечити точне розташування двоплечого кронштейна стояння для встановлення ракети; - вертикальний упор двоплечого важеля виконується у вигляді напівсферичного опорного елемента, розташованого у сферичній заглибині двоплечого важеля, при цьому у напівсферичному опорному елементі і двоплечому важелі виконуються співвісні вертикальні отвори, у яких розташований кріпильний гвинт, що дозволяє напівсферичному опорному елементу переміщуватися і забезпечувати рівномірний розподіл зусилля від двоплечого важеля на башмак відкидного механізму. Поставлена задача вирішується таким чином, що запропонований пристрій для утримання ракети на пусковій установці, який містить раму з корпусом, шарнірно закріплений у його прорізі двоплечий кронштейн стояння, верхнє плече якого контактує з опорним вузлом ракети, нижнє його плече за допомогою вертикальної тяги зв'язане з противагою і пневмоциліндром, а на двоплечому кронштейні стояння змонтована вісь, на якій співвісно закріплені двоплечий важіль і додатковий двоплечий важіль, одно плече двоплечого важеля зв'язане з корпусом за допомогою шарнірної тяги, а друге його плече за допомогою вертикального упора контактує з башмаком відкидного механізму, шарнірно закріпленим на опорному вузлі ракети і з'єднаним з ним за допомогою двох шарнірних ланок, на яких за допомогою піроболтів закріплена планка, а на верхньому плечі двоплечого кронштейна стояння виконана радіальна напрямна, у якій встановлений рухомий фіксатор, і закріплений гідроциліндр, при цьому рухомий фіксатор і шток гідроциліндра з'єднані з верхнім плечем додаткового двоплечого важеля, а нижнє його плече взаємодіє з упором, змонтованим на двоплечому важелі, він споряджений двома шарнірними важелями, за допомогою яких противага закріплена на корпусі з утворенням вертикального паралелограмного механізму, розташованого у площині повороту двоплечого кронштейна стояння. Пристрій споряджений шарнірно закріпленим на корпусі вертикальним демпфером з п'ятою, яка взаємодіє з нижньою поверхнею противаги і з'єднана за допомогою горизонтальної тяги з вертикальною тягою. Пристрій споряджений додатковим гідроциліндром, циліндр якого закріплений на корпусі за допомогою горизонтальної осі і вертикального амортизатора з можливістю повороту у площині паралелограмного механізму, а на кінці його штока виконана опорна сфера, яка взаємодіє зі сферичним вкладишем двоплечого кронштейна стояння. Планка споряджена вушками, які співвісно встановлені на спільній осі двох шарнірних ланок, а на планці над піроболтами змонтований кожух. Пристрій споряджений захисною кришкою для прорізу корпусу, яка виконана з двох частин - нижньої і верхньої, та допоміжним двоплечим важелем, шарнірно закріпленим на корпусі, при цьому нижня частина захисної кришки закріплена на нижній поверхні верхнього плеча двоплечого кронштейна стояння за допомогою допоміжних пружинних амортизаторів, а її верхня частина шарнірно закріплена на корпусі, причому одне плече допоміжного двоплечого важеля з'єднано з додатковим пружинним амортизатором, закріпленим на корпусі, а друге його плече взаємодіє з опорною поверхнею на другому плечі двоплечого важеля і з'єднано за допомогою важільного механізму з верхньою частиною захисної кришки. Верхній кінець пневмоциліндра закріплений на корпусі, а нижній його кінець контактує з кронштейном противаги. Поверхня верхнього плеча двоплечого кронштейна стояння, яка контактує з опорним вузлом ракети, виконана циліндричної форми, а її поздовжня вісь орієнтована перпендикулярно радіальній напрямній. На плечі двоплечого важеля, з'єднаного з шарнірною тягою, змонтований поперечний упор, який взаємодіє з бічним упором, змонтованим на корпусі. Вертикальний упор двоплечого важеля виконаний у вигляді напівсферичного опорного елемента, розташованого у сферичній заглибині двоплечого важеля, при цьому у напівсферичному опорному елементі і двоплечому важелі виконані співвісні вертикальні отвори, у яких розташований кріпильний гвинт. Для пояснення конструкції пристрою і його роботи додаються креслення і його детальний опис. На кресленнях зображено: - на фіг.1 - загальний вид пускової установки (вид зверху); - на фіг.2 - загальний вид ракети; - на фіг.3 - розріз Б-Б фіг.2 (розташування опорних вузлів ракети); - на фіг.4 - вид В фіг.3 (загальний вид опорного вузла ракети); - на фіг.5 - розріз А-А фіг.1 (загальний вид пристрою до встановлення ракети на пускову установку); - на фіг.6 - розріз Г-Г фіг.4 (загальний вид пристрою під час встановлення ракети на пускову установку); - на фіг.7 - розріз Д-Д фіг.4 (загальний вид пристрою перед пуском); - на фіг.8 - розріз Г-Г фіг.4 (загальний вид відкидного механізму перед пуском); - на фіг.9 - розріз Г-Г фіг.4 (загальний вид відкидного механізму після пуску); - на фіг.10 - вид Ж фіг.6 (вид двоплечого кронштейна стояння збоку); - на фіг.11 - розріз Е-Е фіг.7 (поперечний розріз двоплечого важеля); - на фіг.12 - виносний елемент И фіг.8 (вертикальний упор). Запропонований пристрій складається з рами 1, на якій встановлено чотири корпуси 2 з захисними кришками 3 на прорізах 4 (фі г.7). Рама 1 з корпусами 2 утворює пускову установку. У корпусі 2 змонтовані (фіг.5-7): - на осі 5 двоплечий кронштейн стояння 6 з сферичним вкладишем 7 і вертикальною тягою 8; - на горизонтальній осі 9 - додатковий гідроциліндр 10 з вертикальним амортизатором 11 і опорною сферою 12; - вертикальний гідравлічний демпфер 13 з п'ятою 14 на штоку і горизонтальною тягою 15; - два шарнірних важеля 16 і 17 з противагою 18 і кронштейном 19; - допоміжний двоплечий важіль 20 з важільним механізмом 21 і додатковим пружинним амортизатором 22; - пневмоциліндр 23, верхня частина 24 захисної кришки 3, шарнірна тяга 25, накладка 26 і бічний упор 27. На верхньому плечі двоплечого кронштейна стояння 6 змонтовані опора 28 (фіг.10) з циліндричною поверхнею 29 відносно поздовжньої осі 30, радіальна напрямна 31 з рухомим фіксатором 32 (ригелем), гідроциліндр 33 зі штуцером 34, нижня частина 35 захисної кришки 3 з допоміжними пружинними амортизаторами 36 тарільчатого типу (за патентом Англії №1.099.472, кл.F2Н, 1968р.) і вісь 37. На осі 37 співвісно закріплені двоплечий важіль 38 і додатковий двоплечий важіль 39. Одно плече двоплечого важеля 38 з'єднано з шарнірною тягою 25 і споряджено поперечним упором 40, а на другому його плечі змонтовані вертикальний упор 41 і опорна поверхня 42. Верхнє плече додаткового двоплечого важеля 39 з'єднано з рухомим фіксатором 32 і штоком гідроциліндра 33, а нижнє його плече взаємодіє з упором 43 на двоплечому важелі 38. Усі циліндричні поверхні 29 розташовуються у горизонтальній площині 44. Вертикальний упор 41 (фіг.12) складається з стакана 45, у сферичній заглибині 46 якого розташований напівсферичний опорний елемент 47. Стакан 45 кріпиться на двоплечому важелі 38 за допомогою гайки 48, а напівсферичний опорний елемент 47 кріпиться у стакані 45 за допомогою кріпильного гвинта 49, встановленого у співвісних вертикальних отворах 50 і 51, та гайки 52. На двоплечому кронштейні стояння 6 встановлюється ракета 53 (фіг.2), на якій змонтовані чотири опорних вузла 54, хвостовий відсік 55, рушійна установка 56 і обтічник 57. На кожному опорному вузлі 54 (фіг.4) змонтовані виступ 58, дві похилі напрямні 59 і відкидний механізм 60. Відкідний механізм 60 (фіг.8, 9) складається з башмака 61, двох шарнірних ланок 62 і 63, які з'єднані за допомогою осі 64 і планки 65 з піроболтами 66, вушками 67 й кожухом 68. По поверхні 69 (фіг.1) пускової установки прокладена залізнична колія 70 для установника ракети 53. Робота запропонованого пристрою здійснюється наступним чином. Як приклад розглянута ракета-носій за патентом України №49669А, МПК B64G1/00, F42B15/00, 2002р. Перед пуском запропонований пристрій знаходиться у ви хідному стані (фіг.5). Установник доставляє ракету 53 по залізничній колії 70 до пускової установки і піднімає ракету 53 у вертикальне положення. За допомогою додаткового гідроциліндра 10 двоплечий кронштейн стояння 6 повертають на осі 5 вниз і висувають його назовні. При цьому: - опорна сфера 12 контактує зі сферичним вкладишем 7; - вертикальна тяга 8 переміщує противагу 18 вліво, у результаті чого кронштейн 19 переміщує шток пневмоциліндра 23 усередину; - горизонтальна тяга 15 витягує шток вертикального демпфера 13 з п'ятою 14;. - двоплечий важіль 38 визволяє допоміжний двоплечий важіль 20, у результаті чого додатковий пружинний амортизатор 22 через важільний механізм 21 відкриває верхню частину 24 захисної кришки 3; - поперечний упор 40 контактує з бічним упором 27 (фіг.11), у результаті чого двоплечий важіль 38 і шарнірний важіль 16 утворюють максимальний кут ~170°, а площина вертикального упора 41 співпадає з горизонтальною площиною 44. Потім у поршневу порожнину гідроциліндра 33 через штуцер 34 подають масло під тиском і його шток повертає додатковий двоплечий важіль 39 вгору, при цьому його верхнє плече переміщує вгору р ухомий фіксатор 32, а його нижнє плече контактує з упором 42. У результаті цього двоплечий важіль 38 трохи повертається і вертикальний упор 42 переміщується вище горизонтальної площини 44 на 30-40мм (фіг.6). За допомогою установника ракету 53 опускають. Башмак 61 опорного вузла 54 ракети 53 контактує з вертикальним упором 41. Двоплечий важіль 38 починає повертатися і повертає додатковий двоплечий важіль 39, який переміщує шток гідроциліндра 33 усередину. Поршневі порожнини усіх гідроциліндрів 33 пускової установки з'єднані і в них підтримується задана величина тиску, яка створює зусилля на вертикальні упори 41, яке складає 30-40% ваги "сухої" ракети. Це зусилля полегшує центрування ракети 53 відносно опор 28 двоплечих кронштейнів стояння 6 за допомогою похилих напрямних 59 (фіг.4). З'єднання поршневих порожнин гідроциліндрів 33 забезпечує рівномірне опускання усіх опорних вузлів 54 ракети 53. Після контакту опорних вузлів 54 ракети 53 з циліндричними поверхнями 29 опор 28, вертикальні упори 41 співпадають з горизонтальною площиною 44 опор 28 (фіг.6, 8). Потім у штокову порожнину гідроциліндра 33 подають тиск і рухомий фіксатор 32 переміщують вниз по радіальній напрямній 31, при цьому зазор між рухомим фіксатором 32 і виступом 58 опорного вузла 54 (фіг.4) складає ~1мм. Рухомий фіксатор 32 обмежує вертикальне переміщення опорного вузла 54 під час дії на ракету 53 вітру зі швидкістю до 20м/с. Двоплечий важіль 38 і шарнірна тяга 25 перешкоджають повороту двоплечого кронштейна стояння 6, а відкидний механізм 60 перешкоджає повороту двоплечого важеля 38. Від сферичного вкладишу 7 відводять опорну сферу 12 за допомогою штока додаткового гідроциліндра 10. У порожнині пневмоциліндра 23 створюють тиск. Після заправлення ракети 53 компонентами палива виконують її п уск. Для цього запускають рушійну установку 56 на попередній ступінь тяги і контролюють параметри рушійної установки 56. Якщо параметри у нормі, то видають команду на переведення рушійної установки 56 на головний ступінь тяги (за патентом України №47296А, МПК B64G5/00, F41F3/00, 2001р.). Після цієї команди через 0,2-0,3 секунди, коли тяга досягне 92-98% стартової ваги ракети 53, видають команду на підривання піроболтів 66 (піроболти за книгою К.С. Колесников и др. "Динамика разделения ступеней летательных аппаратов", М., "Машиностроение", 1977, с.21-22 рис. 1.16). Коли тяга досягне 100%, ракета 53 починає підйом. При цьому: - двоплечий кронштейн стояння 6 разом з нижньою частиною 35 захисної кришки 3 починає повертання на осі 5 під дією противаги 18 і зусилля пневмоциліндра 23. Під час підйому ракети 53 на висоту 80-100мм опора 28 виходить із зчеплення з опорним вузлом 54. Загальний кут повороту двоплечого кронштейна стояння 6 складає 45°; - двоплечий важіль 38 повертається на осі 37, а шарнірна тяга 25 повертається вправо; - противага 18 опускається спочатку на п'яту 14 вертикального демпфера 13, а потім на накладку 26; - опорна поверхня 42 двоплечого важеля 38 контактує з допоміжним двоплечим важелем 20, у результаті чого під дією додаткового пружинного амортизатора 22 верхня частина 24 захисної кришки 3 закривається (фіг.5); - з порожнини пневмоциліндра 23 скидають тиск. Для забезпечення рівномірного навантаження двоплечого кронштейна стояння 6 передбачається два двоплечих важеля 38 (фіг.10), два пневмоциліндра 23, два кронштейна 19 і два допоміжних двоплечих важеля 20. Таким чином, запропонований пристрій, який має просту і надійну конструкцію, забезпечує багаторазове його використання.