пневмоамортизатор для десантирования грузов

Формула изобретения

Пневмоамортизатор для десантирования грузов, содержащий основание с закрепленными на нем надувными оболочками со щелями, отличающийся тем, что он выполнен из ряда основных и дополнительных оболочек, сообщающихся между собой щелями расчетного размера, зависящего от действующей нагрузки, при этом пневмоамортизатор снабжен каркасом, составленным из передней, задней и продольных балок, адаптированных к габаритам и конструкции груза, где передняя и задняя балки снабжены ответными с десантируемым грузом узлами крепления, а основание выполнено многорамным с лыжами и опорами качения, причем каждая из рам снабжена совместными с основными оболочками отверстиями, сообщающими их внутренние полости с атмосферой, обеспечивающими вместе со щелями превышение скорости падения давления в основных оболочках над скоростью падения давления в дополнительных оболочках, при этом основные оболочки прикреплены своими верхними частями к каркасу и нижними - к многорамному основанию, а каркас с основанием связаны посредством тросовых расчалок, обеспечивающих устойчивость к горизонтальным смещениям.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к авиации, а именно к парашютно-десантной технике, преимущественно к парашютно-бесплатформенным системам, и может быть использовано при проведении аварийно-спасательных работ в зонах ликвидации последствий аварий и катастроф, а также при проведении войсковых операций любого масштаба.

Основными проблемами при десантировании грузов и техники с борта летательного аппарата являются следующие:

- проблема безопасного отделения десантируемого груза от борта самолета и его спуска с уменьшенной вертикальной скоростью;

- проблема кратковременного энергичного торможения спуска в момент контакта десантируемого груза с землей (водой) без разрушения и поломок с допустимыми перегрузками;

- проблема ликвидации горизонтальных скоростей смещения десантируемого груза в момент его касания поверхности земли (воды), ведущими к опрокидыванию груза;

- проблема сокращения массы и объемов оборудования, обеспечивающего безаварийное приземление (приводнение) десантируемого груза, его компактное размещение в габаритах груза;

- проблема независимости от источников сжатого воздуха и полноты наполнения оболочек амортизирующих систем, надежности их срабатывания в момент касания земной или водной поверхности десантируемым грузом.

Известны несколько подходов к решению данных проблем.

Так известен пневматический амортизатор для десантирования грузов с летательных аппаратов (патент США №2964139, НКИ 188-87, МКИ B64D 1/14, B64D 1/00, 01.05.57 г.), содержащий платформу с установленным на ней десантируемым грузом, которая прикреплена к стропам парашютной системы. К нижней плоскости платформы прикреплены верхние части надувных оболочек с донными отверстиями, закрытыми обратными клапанами. Оболочки в ненадутом состоянии складываются под платформой и закрепляются. Нижние части оболочек соединены попарно жесткими основаниями с впускными отверстиями, сообщающими внутренние полости оболочек с атмосферой. Перед приземлением закрепленные оболочки освобождаются от фиксации и увлекаемые массой жестких оснований расправляются, наполняясь воздухом.

Недостатками данного устройства является наличие грузовой платформы значительной массы, ведущей к увеличению площади парашютной системы, а также отсутствие единого основания и средств устранения горизонтальных смещений груза при приземлении, ведущими к его опрокидыванию и поломке в условиях сноса груза ветром. Эта конструкция не обеспечивает высоких эксплуатационных характеристик и надежности.

Известен также демпфер для смягчения удара приземляющегося объекта (патент РФ №2158698 от 12.03.99 г., кл. B64D 1/14, B64G 1/62), который содержит газонепроницаемую эластичную оболочку с внутренней полостью, заполненной воздухом. Внутренняя полость оболочки разделена газонепроницаемой эластичной вертикальной перегородкой на две камеры равного объема. Каждая камера снабжена, по меньшей мере, одним регулируемым клапаном, разъемными соединениями и стяжками. Стяжки прикреплены одним концом посредством разъемных соединений к перегородке соответственно вдоль ее верхней и нижней кромок, а другим - к оболочке.

Недостатком такого демпфера является необходимость его заполнения воздухом под избыточным давлением от компрессора или баллона, что усложняет подготовку демпфера для его использования и ограничивает высоту сброса десантируемой техники ввиду действия низких температур на систему заполнения.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению по совокупности существенных признаков является амортизирующее устройство (патент США №2713466 от 31.01.49 г., НКИ 244-138, МКИ B64D 1/14, B64D 1/00), содержащее множество перфорированных с мембранами надувных оболочек, размещенных между десантируемым грузом и основанием. Оболочки имеют возможность самозаполняться воздухом через донные отверстия с обратными клапанами. Нижние части оболочек при срабатывании устройства способны отсоединяться от основания под действием горизонтальных смещений. Устройство в сложенном состоянии выступает за габариты десантируемого груза и оснащено специальными удерживающими створками, которые необходимо каждый раз после использования менять.

Основными недостатками данного устройства является большое количество заменяемых после применения элементов, сложность их установки и настройки.

Задачами, на решение которых направлено предлагаемое изобретение, являются: повышение безопасности отделения десантируемого груза от борта самолета, при котором узлы и сама амортизирующая система не выступают за габариты десантируемого груза, а после отделения груза от борта самолета принимают необходимые характеристики, в том числе снижающие вертикальную скорость и возможность опрокидывания груза. Кроме того, ставится задача обеспечения кратковременного энергичного торможения спуска десантируемого груза с допустимыми значениями перегрузок, при которых гарантируется полная сохранность груза, работоспособность экипажа, находящегося внутри десантируемого груза, и его готовность к выполнению наземных задач.

Третьей задачей является создание такой конструкции пневмоамортизатора (амортизирующей системы), которая ликвидировала бы горизонтальные скорости смещения десантируемого груза в момент его касания поверхности земли (воды), приводящие к деформации оболочек пневмоамортизатора и его опрокидыванию.

Четвертой задачей является создание такой амортизирующей системы, которая могла бы в походном положении компактно складываться и размещаться, например, под днищем между гусеницами боевой машины десанта или вездехода и т.д., а при десантировании выполнять свои функции поглощения энергии при касании земной (водной) поверхности.

Пятой задачей является создание пневмоамортизатора с надежным, независимым от бортовых (внешних) источников сжатого воздуха, наполнением оболочек.

Поставленные задачи решаются в результате того, пневмоамортизатор для десантирования грузов, содержащий основание с закрепленными на нем надувными оболочками со щелями, выполнен из ряда основных и дополнительных оболочек, сообщающихся между собой щелями расчетного размера, зависящего от действующей нагрузки, при этом пневмоамортизатор снабжен каркасом, составленным из передней, задней и продольных балок, адаптированных к габаритам и конструкции груза, где передняя и задняя балки снабжены ответными с десантируемым грузом узлами крепления, а основание выполнено многорамным с лыжами и опорами качения, причем каждая из рам снабжена совместными с основными оболочками отверстиями, сообщающими их внутренние полости с атмосферой, обеспечивающими вместе со щелями превышение скорости падения давления в основных оболочках над скоростью падения давления в дополнительных оболочках, при этом основные оболочки прикреплены своими верхними частями к каркасу и нижними - к многорамному основанию, а каркас с основанием связаны посредством расчалок, обеспечивающих устойчивость к горизонтальным смещениям.

Каркас, мягкие оболочки и основание при транспортировке имеют возможность быть компактно прижатыми друг к другу, а при десантировании удаляться друг от друга, образуя объем, заполненный воздухом, устойчивый к горизонтальным смещениям в пределах длин расчалок между каркасом и основанием.

Таким образом, заявляемая конструкция пневмоамортизатора соответствует критерию изобретения «новизна». Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими защищенными патентами техническими решениями в данной области техники, не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень». Заявляемое решение пригодно к осуществлению промышленным путем.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где

- на Фиг.1 - общий вид пневмоамортизатора в готовом к работе состоянии;

- на Фиг.2 - общий вид пневмоамортизатора в сложенном состоянии;

- на Фиг.3 - общий вид многорамного основания;

- на Фиг.4 - общий вид мягкой основной и дополнительной оболочек в готовом к работе состоянии;

- на Фиг.5 - момент отделения десантируемой техники от самолета;

- на Фиг.6 - процесс наполнения основных куполов парашютной системы и начало заполнения пневмоамортизатора для десантирования грузов;

- на Фиг.7 - спуск десантируемой техники посредством основных куполов парашютной системы с заполненным пневмоамортизатором под днищем;

- на фиг.8 - сход десантируемой техники с пневмоамортизатора после приземления для выполнения наземных задач.

Предлагаемое изобретение «Пневмоамортизатор для десантирования грузов» в соответствии с конструктивными решениями содержит: ряд мягких основных оболочек 1 с дополнительными мягкими оболочками 2. Верхние части мягких оболочек 1 крепятся к каркасу, образованному передней балкой 3, задней балкой 4 и продольными балками 5. Передняя и задняя балки 3 и 4 выполнены с ответными с десантируемым грузом узлами крепления. Нижние части мягких оболочек 1 прикреплены к многорамному основанию 6. Нижние части мягких оболочек 1 снабжены впускными отверстиями 7, которые совпадают с отверстиями того же размера 8, выполненными в многорамном основании 6, сообщающими внутренние полости 9 оболочек 1 с атмосферой. Многорамное основание 6 состоит из нескольких рам 10, которые одной стороной крепятся к лыжам 11, а другой стороной соединены между собой опорами качения 12. Каждая лыжа 11 снабжена кронштейнами 13.

Боковые поверхности 14 основных мягких оболочек 1 и поверхности 15 дополнительных мягких оболочек 2 снабжены отверстиями, выполненными в форме щелей 16 расчетного размера, и усилены воротниками 17 и 18. Верхняя часть мягких основных оболочек 1 содержит чехлы 19, 20, через которые пропускаются продольные балки 5. Оболочки 1 оснащены шнуровыми кольцами 21 и шнуровыми кольцами с клевантами 22 для подвязки их к нижнему основанию 6.

Пневмоамортизатор имеет тросы расчековки 23, а также боковые расчалки 24, центральные расчалки 25 и перемычку 26. Расчалки 24, 25 и перемычки 26 служат для предотвращения смещения многорамного основания 6 и оболочек 1 при приземлении (приводнении) десантируемого груза со сносом.

Мягкие основные оболочки 1 вместе с дополнительными оболочками 2 в ненаполненном воздухом состоянии имеют возможность компактно складываться в плоский пакет 27 вместе с передней балкой 3, задней балкой 4 и продольными балками 5, а также основанием 6 (Фиг.2). Пневмоамортизатор, сложенный в виде плоского пакета 27, крепится к днищу сбрасываемого груза 28. При этом передняя балка 3 соединена с передним кронштейном груза, задняя балка 4 установлена на кронштейне буксировочного узла груза. Основание 6 с уложенными оболочками 1 и 2 прижато к днищу груза и удерживается в таком положении с помощью специальных фиксаторов, расположенных на передней балке 3 и кронштейнов, расположенных на задней балке 4.

Десантируемый груз 28 доставляется на землю посредством парашютной системы 29, состоящей из вытяжного парашюта 30, дополнительного вытяжного парашюта 31, основного парашюта 32, тормозного парашюта 33, тросовой системы 34.

Пневмоамортизатор для десантирования грузов работает следующим образом.

Пневмоамортизатор для десантирования грузов, подготовленный для десантирования, крепится к днищу груза 28. Его передняя балка 3 соединена с передним узлом крепления груза 28. Задняя балка 4 установлена на буксировочном узле крепления груза 28. Многорамное основание 6 с уложенными мягкими оболочками 1, 2 прижато к днищу груза 28 и удерживается в таком положении фиксаторами передней балки 3 и кронштейнами задней балки 4. Десантируемый груз 28, подготовленный для десантирования, устанавливается лыжами 11 многорамного основания 6 на роликовые дорожки носителя и фиксируется на монорельсе узлами крепления передней 3 и задней балки 4, а также специальным замком крепления, принадлежащим носителю.

Под действием тяги наполнившегося вытяжного парашюта 30 (Фиг.5) десантируемый груз 28 выходит из носителя по роликам рольгангового оборудования. При выходе груза 28 из грузолюка рычаги задней балки 4 ударяются о закатные ролики носителя и вводят в действие парашютную систему 29. Вытяжной парашют 30 и дополнительный вытяжной парашют 31 вытягивают купола тормозных 33 и основных 32 парашютов на полную длину. После наполнения куполов основных парашютов 32 происходит снижение груза 28 с необходимой (допустимой) скоростью. Под действием массы десантируемого груза 28 натягивается тросовая система 34, связанная с тросами расчековки 23, и происходит расчековка пневмоамортизатора, уложенного плоским пакетом 27 под днищем груза 28. Основание пневмоамортизатора 6, отделяясь от передней 3 и задней 4 балок, расправляет тем самым уложенные мягкие основные 1 дополнительные 2 оболочки, прикрепленные к основанию 6 посредством шнуровки через кольца 21 и кольца с клевантами 22. Под действием своей массы, основание 6 обеспечивает самонаполнение воздухом через впускные отверстия 7 в оболочках и отверстия 8 в основании 6 внутренних полостей 9 основных 1 и дополнительных 2 оболочек. При этом обеспечивается дополнительный приток воздуха как от вертикально-набегающего потока воздуха, так и от засасывания воздуха через отверстия, выполненные в форме щелей 16 расчетного размера, зависящего от действующей нагрузки. Пневмоамортизатор в результате его наполнения принимает форму и объем, показанный на Фиг.1; 4; 7, а его мягкие оболочки 1, 2 в момент приземления груза 28 способны поглощать большую часть кинетической энергии, обеспечивая его мягкое приземление.

В момент соприкосновения системы «десантируемый груз-пневмоамортизатор» с землей (водой) начинается обжатие (деформация) оболочек 1, 2 через впускные отверстия 7, 8, начинает интенсивно выходить воздух, формируя под основанием 6 воздушную подушку. Одновременно обжатие и рост давления в оболочках 1, 2 заставляет перетекать воздух из оболочек 1 в оболочки 2 через щели 16, разгружая тем самым оболочки 1. По мере гашения скорости приземления груза 28 уменьшается расход воздуха как в оболочках 1, так и в оболочках 2, но в оболочках 1 расход воздуха значительно выше, чем в оболочках 2, и потому давление в оболочках 1 значительно меньше, чем в оболочках 2. Поскольку основные оболочки 1 находятся в центральной части пневмоамортизатора, а дополнительные оболочки 2, наполненные воздухом под большим давлением, на периферии, то дополнительные оболочки 2 удерживают десантируемый груз 28 от возможного опрокидывания, создавая момент противоположного знака.

Боковые поверхности 14 основных оболочек 1 и поверхности 15 дополнительных оболочек 2, снабженные щелями расчетного размера 16, испытывающими значительные нагрузки в момент приземления груза 28, усилены воротниками 17 и 18.

Для предотвращения возможного смещения основания 6 и оболочек 1 в горизонтальной плоскости, ведущего к возможному опрокидыванию десантируемого груза 28 в условиях десантирования со сносом, применены расчалки 24, 25, выполненные из троса, и перемычки 26, выполненные из специальной ленты.

После приземления десантируемого груза 28 из его кабины включается автоотцепка на основе пиротехнических устройств и производится отсоединение парашютной системы 29. Затем экипаж переходит на свои штатные места, запускает двигатель, и десантируемый груз 28 движется вперед, при этом от днища отделяется пневмоамортизатор и все его элементы. Десантируемый груз 28 готов к выполнению наземных задач.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, чтобы обеспечить повышение эффективности пневмоамортизатора независимо от внешних (бортовых) источников сжатого воздуха, с мягким приземлением десантируемого груза при меньших площадях парашютной системы. Этот результат достигается выполнением пневмоамортизатора из ряда мягких оболочек 1, донные части которых оснащены впускными отверстиями 7, обеспечивающими самозаполнение воздухом основных оболочек 1, и дополнительных мягких оболочек 2, оснащенных щелевыми отверстиями расчетного размера 12, сообщающихся с основными оболочками 1.

Выполнение пневмоамортизатора из ряда мягких оболочек 1, 2 с возможностью их самозаполнения позволяет полностью отказаться от систем принудительного наполнения оболочек, что в целом позволяет удешевить устройство и исключить элементы возможного отказа.

Выполнение донных частей мягких оболочек 1 и основания 6 с впускными отверстиями 7, 8 позволяет кроме впуска-выпуска через них воздуха еще и получить «эффект перфорации», создающий добавочное аэродинамическое сопротивление десантируемому грузу 28 и, как следствие, некоторое уменьшение вертикальной скорости его снижения. Выполнение пневмоамортизатора из ряда мягких оболочек 1, прикрепленных своими верхними частями к каркасу (3, 4, 5), нижними частями к многорамному основанию 6, позволяет в ненаполненном их состоянии компактно складываться в виде плоского пакета 27 и размещаться, например, под днищем боевой машины десанта, вездехода и т.д. между гусеницами, не выступая за их габариты. Такая конструкция повышает безопасность отделения десантируемого груза 28 от носителя.

Использование одних и тех же отверстий 7, 8 для наполнения пневмоамортизатора и выпуска воздуха в момент его касания земли под действием массы десантируемого груза 28 позволяет запасать в оболочках 1 объемы воздуха, необходимые для кратковременного формирования мощных воздушных струй, реакция которых оказывает тормозящее действие на груз 28, равноценное по величине создаваемому импульсу пиротехническими тормозными устройствами.

При использовании данного пневмоамортизатора для десантирования груза 28 на водную поверхность его эффективность еще более возрастает за счет кратковременной герметизации отверстий 7, 8 впуска-выпуска и образования мощной пеновоздушной подушки, которая поглощает кинетическую энергию приводняющегося груза 28.

Применение в конструкции пневмоамортизатора боковых расчалок 24 обеспечивает параллельность движения груза 28 относительно основания 6 в момент его срабатывания и предотвращает смещение основания 6 при приземлении (приводнении) груза 28 с боковым сносом.

Применение в конструкции центральных расчалок 25 предотвращает смещение основания 6 из-под днища груза 28 при приземлении (приводнении) его с продольным сносом.

Перемычки 26 предотвращают смещение оболочек 1 по продольным балкам 5 в ту или иную сторону.

Таким образом, создана конструкция пневмоамортизатора для десантирования грузов, обеспечивающая более высокую безопасность и надежность доставки груза с борта носителя на землю за счет применения группы мягких оболочек с самонаполнением в процессе снижения десантируемого груза на земную (водную) поверхность, с разной скоростью падения давления в их полостях при контакте с землей.

В данной конструкции пневмоамортизатора отсутствует опасность разрыва оболочек до их контакта с земной (водной) поверхностью, задержки или отказа системы их наполнения.

Повышается технологичность обслуживания пневмоамортизатора, сокращается время на его подготовку к применению и ремонт в полевых условиях. Благодаря компактности пневмоамортизатора и независимости его от источников сжатого воздуха, обеспечивается монтаж, демонтаж и замена в полевых условиях.

Пневмоамортизатор не влияет на безопасность эксплуатации носителя и не требует специальных мер.

Конструкция пневмоамортизатора позволяет расширить его сферу применения, как в оборонных структурах, так и в гражданском секторе экономики.

Предлагаемое изобретение находится на стадии опытно-конструкторской разработки, выпущены рабочие чертежи, пригодно к осуществлению промышленным путем.