Энергоёмкий пневмоамортизатор для десантирования грузов (варианты)

Группа изобретений относится к парашютно-десантной технике. Пневмоамортизатор содержит мягкую оболочку с выпускными клапанами. При этом выпускной клапан снабжен концентрично размещенной с наружной стороны оболочки, по меньшей мере, одной мягкой выпускной камерой с выпускным клапаном, обеспечивающими герметичность до посадки. Предусмотрены три альтернативных варианта устройства. Технический результат заключается в повышении энергоемкости, эффективности, надежности и устойчивости без опрокидывания десантируемого объекта, в универсальности применения пневмоамортизатора, в повышении КПД, в снижении полетной массы и стоимости средств десантирования за счет сокращения количества парашютов, и др. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Область техники, к которой относится группа изобретений

Группа изобретений относится к авиации, а именно к парашютно-десантной технике, к платформенным и бесплатформенным средствам десантирования, к устройствам для смягчения удара и для снижения перегрузок при парашютном приземлении объектов, десантируемых из летательных аппаратов: вооружения, боеприпасов, гражданской техники, воинских и гуманитарных грузов; в космической технике (в надувных тормозных устройствах: для многоразового использования возвращаемых ступеней ракет, в том числе - для многоразовых перспективных ракет-носителей; возвращаемых космических аппаратов (ВКА); при мягкой посадке космических аппаратов (КА) на поверхность планет; и в других случаях); для нужд Воздушно-десантных войск (ВДВ) МО РФ в средствах десантирования объектов боевой и специальной военной техники (БСВТ): бронетранспортеров (БТР), самоходных артиллерийских орудий (САО), боевых машин десанта (БМД) и др., - для мягкой посадки объектов с экипажем и боевым расчетом внутри; и для десантирования других объектов.

Энергоемкий пневмоамортизатор может использоваться для десантировании объектов на сушу, на «смешанные поверхности» (талая вода плюс земля, неглубокая вода плюс земля, заболоченная поверхность, и на другие поверхности), и на воду (преимущественно для объектов с положительной плавучестью).

Энергоемкий пневмоамортизатор может использоваться для парашютного и беспарашютного низковысотного десантирования объектов на сушу, на воду и на «смешанные поверхности» из летательных аппаратов, и для аварийной посадки летательных аппаратов (военных и гражданских), включая беспилотные летательные аппараты (на воду - преимущественно с положительной плавучестью); и для десантирования других объектов.

Энергоемкий пневмоамортизатор может использоваться также в других устройствах и в других случаях для смягчения удара и снижения перегрузок.

Кроме существующих в настоящее время объектов для парашютного десантирования из летательных аппаратов (например, самолетов) с использованием пневмоамортизатора для парашютного десантирования для нужд ВДВ МО РФ разрабатываются новые объекты, которые проходят соответствующие циклы наземных (копровых, стендовых и других), полигонных (летных) и других испытаний.

(Термин «посадка» означает все виды десантирования объектов: на сушу, на воду, на «смешанные поверхности», на снег и на другие, приведенные в настоящем описании поверхности, кроме мест, оговоренных особо).

Уровень техники

Типовая конструкция пневмоамортизатора, например, принудительного наполнения содержит мягкую герметичную оболочку закрытого типа, наполненную воздухом (или газом) расчетным избыточным давлением, с выпускными клапанами, обеспечивающих герметичность оболочки до приземления (приводнения). Пневмоамортизатор самонаполняемый содержит мягкую оболочку открытого типа с впускными и выпускными клапанами, самонаполняемую набегающим потоком воздуха при снижении объекта. В пневмоамортизаторах с комбинированным наполнением для самонаполняемых оболочек используются системы дополнительного поддува в оболочки или в их дополнительные камеры из баллонов со сжатым газом или воздухом, может также применяться газогенератор или иной источник газа.

Смягчение удара и снижение перегрузок достигается за счет того, что при парашютном приземлении объекта происходит высокоскоростное нагружение мягких оболочек с их обжатием, сопровождаемое поглощением кинетической энергии объекта в момент его приземления за счет производимой работы по сжатию воздуха (или газа).

При повышении давления воздуха в оболочках до заданного, срабатывают выпускные клапаны воздуха (или газа), сообщающие полости оболочек с атмосферой, с последующим истечением воздуха (газа) через выпускные клапаны по заданному закону.

К основным недостаткам пневмоамортизаторов, используемых, например, для парашютного десантирования грузов, следует отнести, в частности, недостаточные фактические: энергоемкость, надежность (устойчивость к опрокидыванию), соответственно, эффективность, и др.

К энергоемким относятся амортизаторы, которые в момент приземления способны поглотить большую часть кинетической энергии груза, спускающегося на парашюте, чтобы конечная заданная скорость приземления (торможения) не превышала допустимую.

На надежность, на устойчивость, на безопасное и сохранное приземление объектов на средствах десантирования с использованием пневмоамортизаторов могут отрицательно влиять, в совокупности или по отдельности, по меньшей мере, следующие факторы:

- высокое исходное положение центра масс десантируемого объекта относительно нижней части пневмоамортизатора в наддутом положении, соприкасающейся с поверхностью площадки приземления (приводнения);

- склонность к заваливанию на бок и к опрокидыванию приземляемого объекта на средствах десантирования при боковом сносе при заданной тактико-техническим заданием (ТТЗ) максимальной скорости ветра в приземном слое воздуха 15 м/с;

- посадка на неподготовленную площадку с уклоном до 6°;

- несрабатывание одного или нескольких выпускных клапанов на одной из двух или на двух из двух оболочек, следствием чего является подскок, отскок и др. объекта с последующей потерей его устойчивости;

- ненаполнение или разрушение более одного парашюта основной парашютной системы (ОПС) при снижении (для многокупольных парашютных систем), что повышает заданную скорость снижения объекта, и, как следствие, повышает заданные вертикальную и горизонтальную составляющие скорости снижения объекта на парашютной системе;

- конструктивное несовершенство и нештатная работа выпускных клапанов;

- низкий коэффициент полезного действия (КПД) пневмоамортизатора.

Кроме того, например, пневмоамортизатор принудительного наполнения начинает эффективную работу по смягчению удара и по снижению перегрузок непосредственно в момент контакта его нижней части с поверхностью посадки, что отрицательно влияет на устойчивость объекта из-за его высокого заданного исходного положения общего центра масс в начале эффективной работы, в том числе - по сравнению, например, с другими типами пневмоамортизаторов.

Также, например, пневмоамортизаторы принудительного наполнения, используемые в настоящее время, в частности, в ВДВ МО РФ для парашютного десантирования, в связи с тенденциями увеличения массы и номенклатуры десантной техники (на гусеничном и колесном ходу) и более высокими требованиями к качеству посадки на различные поверхности, в настоящее время практически полностью исчерпали свои потенциальные возможности по реализации основных технических характеристик, задаваемых ТТЗ: например, энергоемкость и устойчивость без опрокидывания объекта при посадке с боковым сносом при приземном ветре до 15 м/с на поверхность/площадку приземления (приводнения), включая снег, «смешанные поверхности» и т.д.

В частности, исчерпаны возможности, обусловленные геометрическими характеристиками существующих конструкций оболочек пневмоамортизатора и режимом их функционирования с выпускными клапанами (циклограмма работы): одновременное срабатывание и на полный расход для всех клапанов.

Прямое увеличение геометрических характеристик пневмоамортизатора (например, его высоты) или увеличение числа парашютов технически неэффективно и нецелесообразно, поскольку, во-первых: из-за повышения высоты положения центра масс резко снижается устойчивость объекта при его приземлении (приводнении), во-вторых: увеличивается общая масса средств десантирования и снижается надежность многокупольных парашютных систем (например, в части необеспечения стопроцентного полного раскрытия всех парашютов или неполное раскрытие их части при превышении определенного количества парашютов в многокупольной парашютной системе).

При посадке объекта с одновременным срабатыванием всех клапанов (если клапан постоянного сечения или не соответствует заданному переменному сечению) и на полный расход происходит быстротекущий неуправляемый или частично управляемый выпуск воздуха с практически мгновенным вытеснением его из оболочек: общее время цикла работы пневмоамортизатора T_Σ ≈ 0,1…0,3 с, не более.

За такой быстротекущий, практически мгновенный выход воздуха из оболочек, например, объемом в несколько десятков кубических метров воздуха (газа), пневмоамортизатор не успевает в полном объеме совершить заданную ТТЗ полезную работу по смягчению удара, по снижению перегрузок и по обеспечению устойчивости объекта.

Причина, в частности - из-за отсутствия в конструкции оболочек элементов, могущих эффективно повышать устойчивость объекта, особенно при посадке с боковым сносом, а также из-за отсутствия элементов, эффективно управляющих давлением воздуха в оболочках пневмоамортизатора при посадке (работа по вытеснению воздуха при обжатии оболочек). Коэффициент полезного действия (КПД) такого пневмоамортизатора невысок (≈30…35%).

Процесс приземления при этом может сопровождаться в ряде случаев резкими ударами объекта о поверхность/площадку приземления (приводнения), а также может привести к запредельным или недопустимым перегрузкам десантируемого объекта, превышающих заданные ТТЗ, или к наклону объекта с его заваливанием на 90° (на бок), или опрокидыванием на 180°.

Так, например, результаты летных испытаний десантируемого объекта при его парашютном десантировании показали случай, когда применяемый в его средствах десантирования пневмоамортизатор принудительного наполнения, содержащий две мягкие герметичные оболочки с выпускными клапанами воздуха, не обеспечил устойчивое, без переворачивания приземление в средней части заданного тактико-техническим заданием (ТТЗ) диапазона скорости ветра у поверхности площадки приземления (посадки).

Кроме того, результаты летных испытаний показали случаи превышения вертикальной скорости снижения объекта перед приземлением и превышение перегрузок на его корпусе при приземлении выше максимально допустимых значений, заданных в ТТЗ, по причине не наполнения основных куполов двумя или тремя парашютами ОПС в процессе снижения, что свидетельствует, в частности, об отсутствии у пневмоамортизатора необходимого (заданного) запаса энергоемкости и надежности.

Причиной вышеуказанных случаев явилось то, что в результате поглощения пневмоамортизатором части кинетической энергии объекта, спускающегося на парашюте, в момент приземления (торможения), меньше заданной, заданная вертикальная скорость снижения в момент приземления превысила допустимую. При этом горизонтальная составляющая скорости снижения также превысила предельную, заданную ТТЗ, что в совокупности:

- привело к потере устойчивости объекта в первом случае;

- привело к перегрузкам выше максимально допустимых, заданных ТТЗ, во вторых случаях.

Причины: недостаточная энергоемкость, надежность и устойчивость, отсутствие управляемого выпуска воздуха из оболочек пневмоамортизатора и средств для обеспечения устойчивости, и др.

При потере объектом устойчивости с заваливанием его на 90° (на бок) или опрокидыванием на 180° не может быть обеспечена его полная сохранность, может быть травмирован экипаж, находящийся внутри десантируемой техники, снижается или исключается готовность объекта к выполнению поставленных задач, в том числе - боевых, и т.п.

Раскрытие изобретения (варианты).

Задачей настоящей группы изобретений является устранение вышеуказанных недостатков.

Поставленная задача решена тем, что выпускной клапан оболочки снабжен концентрично размещенной с ее наружной стороны, по меньшей мере, одной мягкой выпускной камерой (например, энергетической формы) с выпускным клапаном, с обеспечением заданного управляемого выпуска воздуха (газа) из оболочек в выпускные камеры и из них - в атмосферу (повышение работы, затрачиваемой на вытеснение воздуха из оболочек пневмоамортизатора в процессе посадки объекта), с реализацией заданной циклограммы работы, с обеспечением герметичности до посадки, и с обеспечением устойчивости объекта при посадке.

Выпускные камеры по бокам пневмоамортизатора служат для увеличения его энергоемкости и устойчивости (для предохранения объекта от опрокидывания) за счет увеличения опорной площади пневмоамортизатора (путем увеличения его ширины) и создания устойчивых энергоемких валов из оболочек по бокам объекта, и для обеспечения заданного управляемого выпуска воздуха из оболочек при посадке (заданное срабатывание выпускных клапанов на выпускных камерах).

При этом при контакте нижней поверхности пневмоамортизатора с поверхностью приземления обеспечивается высокоскоростное снижение высоты исходного общего центра масс объекта до заданной величины, обеспечивающей «исходную устойчивость объекта».

При снижении оболочки наддуты воздухом до заданного давления.

В процессе посадки увеличивается опорная площадь пневмоамортизатора (за счет увеличения его ширины), происходит создание и поддержание устойчивых энергоемких валов из оболочек по бокам объекта, обеспечивается эффективный управляемый выпуск воздуха, что, в совокупности, обеспечивает заданную энергоемкость, надежность и заданную устойчивость объекта, как в первый момент посадки (при контакте амортизатором поверхности посадки), так и при окончательной посадке.

Новым с положительным эффектом является то, что энергоемкий пневмоамортизатор, содержащий мягкую оболочку с выпускными клапанами, снабжен концентрично размещенной с наружной стороны оболочки, по меньшей мере, одной мягкой выпускной камерой с выпускным клапаном с обеспечением заданного управляемого выпуска воздуха, обеспечивающих увеличение опорной площади объекта за счет увеличения его ширины и формирование устойчивых энергоемких валов из наружных объемов оболочек по бокам объекта, обеспечивающих герметичность до посадки и устойчивость объекта на всех этапах посадки.

Оболочки и выпускные клапаны выполнены таким образом, чтобы при первоначальном контакте нижней поверхностью пневмоамортизатора с поверхностью посадки (в том числе - при посадке с боковым сносом) произошло заданное смягчение удара и гарантированное срабатывание выпускных клапанов с заданным выпуском воздуха в выпускную камеру, без опрокидывания объекта. Например, при спуске объекта оболочки наддуты до заданного давления и выступают с внешних сторон (по бокам) объекта на заданную величину.

Мягкая выпускная камера выполнена энергоемкой формы и заданного объема. При контакте с поверхностью посадки обеспечиваются повышенная опорная площадь пневмоамортизатора за счет увеличения его ширины, и устойчивые объемные энергоемкие валы по бокам объекта, с реализацией управляемого выпуска воздуха (газа) из оболочек, обеспечивающих устойчивость объекта при парашютной посадке (приземление, приводнение, и др.).

При контакте нижней поверхности пневмоамортизатора площадки посадки (начало работы пневмоамортизатора) с частичным обжатием оболочек и срабатыванием их клапанов (или посадка с уже наполненной воздухом выпускной камерой), с высокоскоростным истечением воздуха из оболочек в выпускные камеры реализуется следующее:

1. Высокоскоростное снижение исходной высоты пневмоамортизатора и положения центра масс объекта до заданных значений, обеспечивающих устойчивость на начальном этапе обжатия оболочек, с увеличением суммарной опорной площади (за счет увеличения ширины) пневмоамортизатора, с наполнением энергоемких выпускных камер (например, в виде шарового сегмента), могущих воспринимать высокую силовую нагрузку любого направления, обеспечивающих устойчивость объекта при посадке.

Пневмоамортизатор может также использоваться без снижения его исходной высоты и, соответственно, без снижения высоты положения центра масс объекта при посадке до заданных значений, обеспечивающих устойчивость объекта при посадке (то есть, пневмоамортизатор может иметь при этом заданную устойчивость в первый момент посадки без предварительного обжатия оболочек пневмоамортизатора). При этом исходная высота пневмоамортизатора, положение высоты центра масс объекта и другие параметры изначально, до посадки, должны быть равны заданным, обеспечивающим устойчивость объекта на начальном этапе и при окончательной посадке.

2. Частично реализуется амортизирующий эффект.

3. Частично снижаются вертикальная и горизонтальная составляющие скорости снижения объекта.

При последующем обжатии оболочек при срабатывании клапанов выпускных камер с выпуском воздуха из них в атмосферу:

1. Реализуется силовое противодействие от возможного наклона с опрокидыванием объекта за счет реактивного действия мощных струй воздуха из выпускных камер со стороны наклона объекта в сторону, противоположную опрокидыванию в совокупности с реакцией-противодействием любого направления от поверхности контакта энергоемких выпускных камер с площадкой посадки.

2. Реализуются условия для формирования объемных энергоемких валов из наружных объемов оболочек совместно с выпускными камерами по бокам десантируемого объекта, и их формирование - за счет реализации оптимального соотношения заданных объемов выпускных камер и наружных объемов оболочек, и давлений выпуска воздуха сначала из оболочек в выпускные камеры, а затем - из выпускных камер в атмосферу.

3. Реализуется поддержание в стабильном (устойчивом) состоянии объемных энергоемких валов из наружных объемов оболочек совместно с выпускными камерами по бокам десантируемого объекта, препятствующих его опрокидыванию, за счет реализации заданных давлений выпуска воздуха из оболочек в выпускные камеры и из них - в атмосферу, и - реализации заданной перегрузки при этом.

4. Реализация амортизирующего эффекта с обеспечением заданных ТТЗ характеристик: перегрузки, удар, устойчивость, приземление без подскока, отскока и без опрокидывания объекта, и иных.

Технический результат заключается в обеспечении эксплуатационных характеристик пневмоамортизатора: энергоемкости, эффективности и надежности (устойчивости объекта к опрокидыванию), а также в повышении его технических характеристик (ТХ):

- расширение диапазона (ТХ ТТЗ) применения энергоемкого пневмоамортизатора: посадка на сушу, посадка на воду, на «смешанные поверхности», посадка на неподготовленную площадку с уклоном до 6°, посадка на фирн и лед, на площадку, имеющую подлесок, и т.д.;

- универсальность применения энергоемкого пневмоамортизатора для разных поверхностей посадки.

Также, в частности, технический результат заключается в:

- снижении полетной массы объекта и стоимости средств десантирования за счет сокращения количества парашютов ОПС;

- снижении исходной высоты положения центра масс объекта до заданной величины, обеспечивающих устойчивость объекта в момент его контакта с поверхностью посадки и при окончательной посадке, с сохранением заданных ТТЗ параметров посадки;

- увеличении заданной скорости снижения или полетной массы объекта (при соблюдении сохранения заданных ТТЗ параметров посадки), что, в свою очередь, позволит снизить массу и стоимость ОПС;

- повышении КПД пневмоамортизатора.

В зависимости от заданных ТТЗ параметров посадки: могут быть реализованы соответствующие параметры пневмоамортизатора:

- исходная высота и ширина наддутого пневмоамортизатора;

- исходное давление воздуха в оболочках пневмоамортизатора;

- давление воздуха в оболочках при выходе объекта из летательного аппарата и при срабатывании выпускных клапанов оболочек и выпускных камер (при начальном обжатии оболочек), и при посадке (при конечном обжатии оболочек), и другие параметры;

- геометрические и технические характеристики устойчивых объемных энергоемких валов по бокам объекта (например, размеры и давление внутри энергоемких валов), и другие параметры пневмоамортизатора.

При этом исходная высота пневмоамортизатора (h_ам.) (так называемая «высота устойчивости») может быть реализована как с учетом его предварительного обжатия до достижения заданного давления срабатывания выпускных клапанов (начало эффективной работы, при котором создается давление воздуха в пневмоамортизаторе, обеспечивающее амортизирующий эффект), так и без предварительного обжатия, когда начало эффективной работы происходит непосредственно при контакте нижней поверхности пневмоамортизатора с поверхностью посадки (реализация исходной «высоты устойчивости» пневмоамортизатора при снижении объекта).

Также, заданная исходная высота положения центра масс объекта (Н_ц.м.) может быть снижена за счет снижения исходной высоты энергоемкого пневмоамортизатора (h_ам).

Техническое решение имеет три варианта исполнения и их частные случаи выполнения.

Технический результат по первому варианту обеспечивается тем, что энергоемкий пневмоамортизатор содержит мягкую оболочку с выпускными клапанами. Выпускной клапан снабжен концентрично размещенной с наружной стороны оболочки, по меньшей мере, одной мягкой выпускной камерой с выпускным клапаном, обеспечивающими герметичность до приземления.

Устройство по первому варианту имеет следующие частные случаи выполнения.

Выпускная камера выполнена в виде шарового сегмента заданного радиуса и высоты.

Выпускная камера выполнена из материала мягкой оболочки.

Выпускная камера прикреплена к оболочке при помощи сшивных нитей мягкой оболочки, обеспечивающих герметичность до приземления.

Выпускная камера прикреплена к оболочке быстрокрепящим элементом, обеспечивающим герметичность до приземления.

Выпускная камера прикреплена к оболочке при помощи водонепроницаемой герметичной застежки-молнии, обеспечивающей герметичность до приземления.

Технический результат по второму варианту обеспечивается тем, что энергоемкий пневмоамортизатор содержит мягкую оболочку с выпускными клапанами. Выпускной клапан снабжен концентрично размещенной с наружной стороны оболочки мягкой выпускной камерой в виде трубчатого элемента, например, различной конфигурации, с выпускными клапанами, выполненными в виде, по меньшей мере, одной тарированной сострочки поперек трубчатого элемента, обеспечивающими герметичность до приземления.

Устройство по второму варианту имеет следующие частные случаи выполнения.

Трубчатый элемент выполнен из материала мягкой оболочки.

Тарированные сострочки трубчатого элемента выполнены из сшивных нитей мягкой оболочки, обеспечивающих герметичность до приземления.

Трубчатый элемент прикреплен к оболочке при помощи сшивных нитей мягкой оболочки, обеспечивающих герметичность до приземления.

Трубчатый элемент прикреплен к оболочке при помощи быстрокрепящих элементов, обеспечивающих герметичность до приземления.

Трубчатый элемент прикреплен к оболочке при помощи водонепроницаемой герметичной застежки-молнии, обеспечивающей герметичность до приземления.

Технический результат по третьему варианту обеспечивается тем, что энергоемкий пневмоамортизатор содержит мягкую оболочку с выпускными клапанами. Выпускной клапан снабжен, по меньшей мере, одной мягкой выпускной камерой с выпускными клапанами, размещенной с наружной стороны оболочки, выполненной в виде объединенной камеры для группы выпускных клапанов на оболочке, обеспечивающих герметичность до приземления.

Устройство по третьему варианту имеет следующие частные случаи выполнения.

Выпускная объединенная камера разделена перегородками на части, каждая из частей которых объединяет группу из выпускных клапанов и выпускных камер на оболочке.

Выпускная объединенная камера и перегородки выполнены из материала мягкой оболочки, обеспечивающего герметичность до приземления.

Выпускная объединенная камера прикреплена к оболочке при помощи сшивных нитей мягкой оболочки, обеспечивающих герметичность до приземления.

Выпускная объединенная камера прикреплена к оболочке при помощи быстрокрепящих элементов, обеспечивающих герметичность до приземления.

Выпускная объединенная камера прикреплена к оболочке при помощи водонепроницаемой герметичной застежки-молнии, обеспечивающей герметичность до приземления.

Перегородки прикреплены к оболочке и к выпускной объединенной камере при помощи водонепроницаемой герметичной застежки-молнии, обеспечивающей герметичность до приземления.

Краткое описание чертежей.

Группа изобретений поясняется фигурами, которые не охватывают и, тем более, не ограничивают весь объем притязаний данной группы технических решений (варианты), а являются лишь иллюстрирующими материалами варианта частного случая выполнения для энергоемкого пневмоамортизатора принудительного наполнения.

Условные обозначения на фигурах и в тексте:

P₁ - давление воздуха в оболочке;

Р₂, Р₃ и Р₄ - давление воздуха в выпускной(ных) камере(ах);

R - радиус шарового сегмента;

Н - высота шарового сегмента;

В - ширина пневмоамортизатора в наддутом положении;

Н_ц.м. - исходное положение высоты центра масс объекта (пневмоамортизатор в наддутом положении);

h_ам. - исходная высота пневмоамортизатора в наддутом положении.

Т_Σ - общее время цикла работы пневмоамортизатора при посадке.

Фиг. 1 отображает общий вид с торца на энергоемкий пневмоамортизатор с установленным на него объектом при снижении на парашюте, по первому и третьему вариантам, в варианте из двух параллельных горизонтальных мягких оболочек с выпускными клапанами. Выпускные камеры компактно упакованы и размещены по бокам оболочек;

фиг. 2 отображает выпускную камеру по первому варианту в виде шарового сегмента заданного радиуса и высоты с выпускными клапанами (разрез, повернуто на 90°). Выпускная камера прикреплена к оболочке сострочкой при помощи сшивных нитей мягкой оболочки, обеспечивающих герметичность до приземления;

фиг. 3 отображает выпускную камеру по второму варианту в виде мягкого трубчатого элемента типа «чулок» в варианте исполнения цилиндрической формы с тремя выпускными камерами (разрез, повернуто на 90°). Выпускная камера прикреплена к оболочке сострочкой при помощи сшивных нитей мягкой оболочки, обеспечивающих герметичность до приземления;

фиг. 4 отображает пневмоамортизатор с установленным на нем объектом, вид сбоку, с выпускной объединенной камерой по третьему варианту, с перегородкой в варианте из двух групп по пять клапанов на каждой выпускной камере и на оболочке;

фиг. 5 отображает общий вид энергоемкого пневмоамортизатора с торца по первому и третьему вариантам, в варианте из двух параллельных горизонтальных мягких оболочек с выпускными клапанами и с выпускными камерами, с установленным на них объектом в момент начала его приземления с обжатием оболочек. Начало образования энергоемких валов по бокам мягких оболочек энергоемкого пневмоамортизатора.

Осуществление изобретения

Описание устройства технического решения энергоемкого пневмоамортизатора (варианты).

По первому варианту энергоемкий пневмоамортизатор включает мягкую оболочку 1 с выпускными клапанами 2, например, с ее наружной стороны, обеспечивающими герметичность оболочки 1 до приземления.

Выпускные клапаны 2 снабжены, по меньшей мере, одной мягкой выпускной камерой 3, заданной формы и объема, размещенной концентрично с наружной стороны оболочки 1, с выпускными клапанами 4, обеспечивающими герметичность оболочки 1 до приземления (фиг. 1, фиг. 2).

Сверху оболочек 1 пневмоамортизатора размещен десантируемый объект 5 (фиг. 1).

Оболочки 1 и выпускные камеры 3 могут быть выполнены, например, из тканевого материала, например, из материала оболочки 1, состоящего, например, из двухслойного материала, например: из «Ткани технической капроновой «авизент» артикул 56039 ТУ 17 РСФСР 62-4387-77 (прочный слой; ткань может быть обращена, например, наружу оболочки 1) и из «Ткани пропитанной» по ГОСТ 16428-89 (герметичный слой; ткань может быть обращена, например, внутрь оболочки 1).

Оболочки 1 и выпускные камеры 3 могут быть также выполнены, например, из мягкого однослойного материала заданных прочности, влагостойкости, газопроницаемости, коэффициента трения и удельной массы.

Силовой каркас оболочек 1 и выпускных камер 3 пневмоамортизатора может быть выполнен (при необходимости), например, из капроновых лент. Сострочка швов на оболочке 1 и на выпускной камере 3 для обеспечения герметичности пропитывается водостойким материалом, например, клеем 88НП ТУ 38 105540-85.

При необходимости, вторая и последующие выпускные камеры 3 могут располагаться концентрично первой и последующим после второй выпускным камерам, с креплением их, например, на оболочке 1, например, силовыми швами, или по-иному.

Выпускные камеры 3 могут быть сострочены к оболочке 1, например, силовыми швами 6 нитями, используемыми для сшивания мягкой оболочки 1, а также могут крепиться застежкой-молнией, например, стандарта предприятия «В6-8АМ», производитель - Китай (застежка-молния: герметичная, водонепроницаемая, высокопрочная, хорошая гибкость и устойчивость к высоким и низким температурам, предназначена для надувных предметов), или, например, может крепиться «герметичной застежкой-молнией для спецснаряжения» отечественного производства (производитель - ООО «Молния-СПб», Российская Федерация).

Форма выпускной камеры 3 по первому варианту может быть различной, например, в виде прямого кругового цилиндра, шара, шарового сегмента, иную криволинейную форму, и др. Предпочтительней будет форма выпускной камеры в виде шара, а конструктивно эффективней - в виде шарового сегмента радиуса (R) и высоты (Н) (фиг. 2), поскольку:

- шар - это единственное геометрическое тело, точки поверхности которого способны равно воспринимать действия внешних сил любого направления ввиду малой площади контактирования, неся при этом высокую силовую нагрузку;

- поверхность шара - сфера, имея наименьшую площадь из всех поверхностей, ограничивающих данный объем, ограничивает наибольший объем из всех поверхностей с данной площадью;

- при минимальной площади поверхности шаровой сегмент содержит максимальный объем по сравнению с другими геометрическими фигурами, что позволяет оптимизировать (при необходимости - уменьшить или увеличить) объем выпускных камер 3, например, без увеличения их геометрической высоты, в том числе - при сохранении габаритов амортизирующей системы в подготовленном виде (упакованной в блок) для парашютного десантирования, и позволяет повысить устойчивость десантируемого объекта 5, исключив его тенденцию к наклону на бок, предотвратив опрокидывание, особенно при приземлении с боковым сносом при приземном ветре до 15 м/с или при посадке на неподготовленную площадку с уклоном до 6°.

Для всех вариантов группы изобретений параметры и объемы оболочек 1 и выпускных камер 3, параметры клапанов 2 и 4 и режимы их функционирования при посадке объекта рассчитываются, исходя из типа пневмоамортизатора и его оболочек, полетной массы десантируемого объекта 5, заданных ТТЗ: скоростей его спуска на парашюте, обеспечения параметров смягчения удара и заданных перегрузок при посадке, и заданного в связи с этим давления срабатывания выпускных клапанов 2 (Р₁: фиг. 2, фиг. 3) на оболочках 1, давления и времени срабатывания выпускных клапанов 4 (Р₂, Р₃ и Р₄: фиг. 2, фиг. 3) на выпускных камерах 3, и других характеристик.

Энергоемкий пневмоамортизатор во всех вариантах исполнений может применяться неоднократно путем восстановления оболочек 1 и выпускных камер 3 (например, с быстрокрепящими элементами), позволяющих, например, оперативно, с использованием комплекта запасных частей, инструмента и приспособлений из состава средств десантирования производить демонтаж и ремонт выпускных камер 3, замену их и их элементов, ремонт оболочек 1, в том числе - в полевых условиях, и т.д.

По второму варианту (фиг. 3) энергоемкий пневмоамортизатор включает мягкую оболочку 1 с выпускными клапанами 2, обеспечивающими герметичность оболочки 1 до приземления (приводнения).

Выпускные клапаны 2 снабжены выпускной камерой 3 в виде мягкого трубчатого элемента, например, типа «чулок», заданной формы и объема, размещенного концентрично выпускным клапанам 2 с наружной стороны оболочки 1, с тарированными элементами 4, например, в виде тарированных пошивочных швов, выполненных путем сострочки поперек трубчатого элемента выпускной камеры 3, формирующих тем самым отдельные изолированные друг от друга полости в виде выпускных камер 3, например, полости 7, 8 и 9 заданного объема, обеспечивающих герметичность оболочки 1 до приземления (приводнения) (фиг. 3).

Функцию выпускного клапана выпускной камеры 3 здесь выполняют тарированные элементы 4 (швы), выполненные поперек трубчатого элемента выпускной камеры 3, в виде универсальной или зигзагообразной тарированной строчки шва. Варьируя параметрами сшивной нити тарированных элементов 4 и ее частотой скрепления (строчка шва), получают выпускные клапаны 2 с заданными тарированными раздирающими усилиями, то есть с заданными давлениями срабатывания.

Выпускные камеры 3 могут быть сострочены к оболочке 1, например, силовыми швами 6 нитями, используемыми для сшивания (сострочке) мягкой оболочки 1. Другие виды крепления мягкой камеры 3 к оболочке 1 аналогичны первому варианту.

Материалы оболочек 1, материалы их силовых каркасов и выпускных камер 3, герметизация сострочек на оболочке 1 и на выпускных камерах 3, вариант однослойного материала для оболочек 1 и выпускных камер 3 аналогичны первому варианту.

При посадке выпуск воздуха из выпускных камер 3 осуществляется заданно и последовательно (фиг. 3): из полости 7 в полость 8, из полости 8 в полость 9 и т.д., обеспечивая тем самым более плавный, непрерывный и равномерный заданный (управляемый) выпуск воздуха в атмосферу, что, в свою очередь, повышает эффективность, энергоемкость и надежность (устойчивость) приземляемого объекта 5 (данные результаты распространяются на все три варианта технического решения по заявке).

По третьему варианту энергоемкий пневмоамортизатор включает мягкую оболочку 1 с выпускными клапанами 2, обеспечивающих герметичность оболочки 1 до приземления (фиг. 4).

Выпускные клапаны 2 снабжены, по меньшей мере, одной мягкой выпускной камерой 3 с выпускными клапанами 4, выполненной в виде объединенной камеры для группы выпускных клапанов 4 на оболочке 1 с перегородкой 10, обеспечивающих герметичность до приземления.

Выпускная камера 3 в поперечном сечении может иметь криволинейную форму, например, форму в виде кругового сегмента (фиг. 1, фиг. 5), или иную криволинейную форму.

Вместо раздельных выпускных камер 3 по числу выпускных клапанов 2 воздуха, в третьем варианте может быть применена, по меньшей мере, одна мягкая объединенная выпускная камера 3 для группы выпускных клапанов 4 на оболочке 1.

Две и более выпускные камеры могут быть сформированы, например, в случае разделения выпускной камеры 3 одной или более перегородками 10.

Материалы оболочек 1, материалы их силовых каркасов и выпускных камер 3, герметизация сострочек на оболочке 1 и на выпускных камерах 3, вариант однослойного материала для оболочек 1 и выпускных камер 3 аналогичны первому варианту.

Виды крепления мягкой объединенной выпускной камеры 3 к оболочке 1 аналогичны первому варианту (фиг. 4).

Описание процесса посадки объекта (варианты)

По первому варианту, при соприкосновении нижней поверхности пневмоамортизатора с поверхностью десантирования происходит высокоскоростной процесс: частичное обжатие мягких оболочек 1 с повышением в них давления до заданного, с увеличением опорной площади пневмоамортизатора, с понижением его высоты и высоты положения центра масс (ц.м.) объекта 5 до заданных значений, с реализацией заданной устойчивости. В случае исходных высоты пневмоамортизатора и положения ц.м. объекта, равными заданным (обеспечивающих устойчивость объекта 5), процесс может идти без предварительного обжатия оболочек 1 пневмоамортизатора.

Частично реализуется амортизирующий эффект и снижаются вертикальная и горизонтальная составляющие скорости объекта 5.

При повышении давления в оболочках 1 до заданного срабатывают выпускные клапаны 2 оболочек 1 с выпуском из них воздуха в выпускные камеры 3 и, далее из них - в следующие выпускные камеры 3, если выпускных камер более одной.

Продолжение процесса обжатия оболочек 1 сопровождается дальнейшим понижением ц.м. объекта 5, поддержанием устойчивости, повышением амортизирующего эффекта и увеличением опорной площади пневмоамортизатора.

При обжатии оболочек 1 с повышением давления в выпускных камерах 3 до заданного срабатывают выпускные клапаны 4 с выпуском воздуха из выпускных камер 3 и из мягких оболочек 1 в атмосферу (или предварительный выпуск воздуха в последующую выпускную камеру 3 и т.д., если предусмотрено более одной выпускной камеры 3).

При этом реализуется силовое противодействие от возможного наклона и опрокидывания объекта 5 за счет реактивного действия мощных струй воздуха из выпускных камер 3 со стороны наклона объекта 5 в сторону, противоположную вероятному опрокидыванию.

Создаются условия для формирования заданных устойчивых объемных энергоемких валов 11 (фиг. 5) по бокам объекта 5 из наружных объемов оболочек 1 совместно с выпускными камерами 3.

Формируются устойчивые объемные энергоемкие валы 11 за счет реализации оптимального соотношения заданных объемов и давлений в выпускных камерах 3 совместно с наружными объемами и давлениями в оболочках 1, и за счет реализации давлений выпуска воздуха сначала из мягких оболочек 1 в выпускные камеры 3, а затем - из выпускных камер 3 в атмосферу (фиг. 5).

Сформированные устойчивые энергоемкие валы 11 по бокам объекта 5 препятствуют и противодействуют его наклону и опрокидыванию.

При дальнейшем обжатии оболочек 1 происходят следующие процессы.

Поддержание в стабильном (устойчивом) состоянии объемных энергоемких валов 11 по бокам объекта 5, препятствующих его наклону и опрокидыванию, за счет реализации заданных давлений выпуска воздуха из оболочек 1 в выпускные камеры 3 и из них - в атмосферу, и - реализацией заданной перегрузки при этом.

Полная реализация заданного обжатия оболочек 1.

Полная реализация амортизирующего эффекта с окончательной посадкой объекта 5 с обеспечением заданных ТТЗ на средства десантирования параметров при посадке: перегрузки, удар, устойчивость без опрокидывания, без подскока, отскока и др., без потери устойчивости, и т.д.

Срабатывание автоотцепки - отсоединение парашютов ОПС от объекта 5.

Объект 5 готов к использованию или к выполнению поставленных задач.

Процессы посадки объекта 5 по второму и третьему вариантам являются аналогичными первому варианту.

Практическая реализация предлагаемых технических решений в значительной степени расширила бы возможности по гражданскому (чрезвычайные ситуации, арктические территории, спускаемые космические аппараты и их элементы, и др.) и по боевому применению десантируемых объектов как в обычных, так и в сложных метеорологических условиях (сильный ветер у земли: 10-15 м/с) на всех предполагаемых поверхностях десантирования, включая театры военных действий, когда обычное десантирование войск, техники и грузов из-за сильного ветра у земли исключено или суша отсутствует, и, особенно, на тех театрах, где много воды и мало суши, и противник не ждет высадки воздушных десантов, выброски техники, грузов и др.

Необходимость реализации данных технических решений обусловлена наличием огромного (преобладающего) количества водных пространств и других видов рельефа в РФ и на земном шаре (искусственные моря, площадное затопление местности, включая сезонное, большие озера, реки и другие водоемы, «смешанные поверхности», снег, фирн, лед, заснеженная трава, и т.д.), включая предполагаемые театры военных действий, которые могут служить отличными площадками для выброски воздушных десантов, разведывательных подразделений и групп МЧС, ВДВ, ВМФ, ГРУ, ФСБ, Сухопутных войск МО РФ, различной техники, включая пожарную, грузов, и др., как в простых, так и в сложных метеорологических условиях, и на разных поверхностях посадки. Технические решения по настоящей группе изобретений (варианты) пригодны к серийному выпуску и к модернизации (доработке) изготовленных ранее пневмоамортизаторов, промышленным способом на отечественном оборудовании из недефицитных отечественных материалов и комплектующих на швейных участках предприятий (цехов) по производству парашютно-десантной техники и предприятий (цехов) по пошиву парашютов. Предлагаемое устройство пневмоамортизатора (варианты) не содержит дефицитных материалов. Использование энергоемкого пневмоамортизатора по назначению и его утилизация не наносят вреда окружающей среде и человеку.

1. Пневмоамортизатор, содержащий мягкую оболочку с выпускными клапанами, отличающийся тем, что выпускной клапан снабжен концентрично размещенной с наружной стороны оболочки, по меньшей мере, одной мягкой выпускной камерой с выпускным клапаном, обеспечивающими герметичность до посадки.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что выпускная камера выполнена в виде шарового сегмента заданного радиуса и высоты.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что выпускная камера выполнена из материала мягкой оболочки.

4. Устройство по пп. 1-3, отличающееся тем, что выпускная камера прикреплена к оболочке при помощи сшивных нитей мягкой оболочки, обеспечивающих герметичность до посадки.

5. Устройство по пп. 1-3, отличающееся тем, что выпускная камера прикреплена к оболочке быстрокрепящим элементом, обеспечивающим герметичность до посадки.

6. Устройство по пп. 1-3, отличающееся тем, что выпускная камера прикреплена к оболочке при помощи водонепроницаемой герметичной застежки-молнии, обеспечивающей герметичность до посадки.

7. Пневмоамортизатор, содержащий мягкую оболочку с выпускными клапанами, отличающийся тем, что выпускной клапан снабжен концентрично размещенной с наружной стороны оболочки мягкой выпускной камерой в виде мягкого трубчатого элемента с выпускным клапаном в виде поперечной, по меньшей мере, одной тарированной сострочки, обеспечивающими герметичность до посадки.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что трубчатый элемент выполнен из материала мягкой оболочки.

9. Устройство по пп. 7 и 8, отличающееся тем, что тарированная сострочка клапана трубчатого элемента выполнена из сшивных нитей мягкой оболочки, обеспечивающих герметичность до посадки.

10. Устройство по пп. 7-9, отличающееся тем, что трубчатый элемент прикреплен к оболочке при помощи сшивных нитей мягкой оболочки, обеспечивающих герметичность до посадки.

11. Устройство по пп. 7-9, отличающееся тем, что трубчатый элемент прикреплен к оболочке при помощи быстрокрепящих элементов, обеспечивающих герметичность до посадки.

12. Устройство по пп. 7-9, отличающееся тем, что трубчатый элемент прикреплен к оболочке при помощи водонепроницаемой герметичной застежки-молнии, обеспечивающей герметичность до посадки.

13. Пневмоамортизатор, содержащий мягкую оболочку с выпускными клапанами, отличающийся тем, что выпускные клапаны снабжены, по меньшей мере, одной мягкой выпускной камерой с выпускными клапанами, размещенной концентрично с наружной стороны оболочки, выполненной в виде объединенной камеры для группы выпускных клапанов на оболочке, обеспечивающих герметичность до посадки.

14. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что выпускная объединенная камера разделена мягкими перегородками на части, каждая из частей которых объединяет группу из выпускных клапанов и выпускных камер на оболочке.

15. Устройство по пп. 13 и 14, отличающееся тем, что выпускная объединенная камера и перегородки выполнены из материала мягкой оболочки, обеспечивающего герметичность до посадки.

16. Устройство по пп. 13-15, отличающееся тем, что выпускная объединенная камера прикреплена к оболочке при помощи сшивных нитей мягкой оболочки, обеспечивающих герметичность до посадки.

17. Устройство по пп. 13-15, отличающееся тем, что выпускная объединенная камера прикреплена к мягкой оболочке при помощи быстрокрепящих элементов, обеспечивающих герметичность до посадки.

18. Устройство по пп. 13-15, отличающееся тем, что выпускная объединенная камера прикреплена к оболочке при помощи водонепроницаемой герметичной застежки-молнии, обеспечивающей герметичность до посадки.

19. Устройство по пп. 13-18, отличающееся тем, что перегородки прикреплены к оболочке и к выпускной объединенной камере при помощи водонепроницаемой герметичной застежки-молнии, обеспечивающей герметичность до посадки.