[1]
Изобретения
относятся к области ракетостроения и
могут быть использованы в управляемых снарядах (УС), преимущественно артиллерийских УС, с большой (до нескольких десятков километров) дальностью полета.
[2]
Известно устройство управления
полетом [1] ракеты с крестообразно расположенными поворотными аэродинамическими рулями, которые установлены на осях складывания в шпангоуте корпуса ракеты. В
этом устройстве каждый руль приводится в
действие своей рулевой машиной, поэтому область рационального применения устройства - стабилизированные по крену ракеты и снаряды.
[3]
Рулевая
машина устройства управления полетом [1]
содержит электродвигатель, выходной вал которого связан с рулем зубчатым редуктором и кулачковым механизмом. Однако с точки зрения использования во
вращающихся УС электрические рулевые приводы
уступают газовым по габаритно-массовым характеристикам. Для вращающихся снарядов необходимы рулевые приводы с более высоким быстродействием, а
следовательно, большей мощности. Длительность работы
рулевых приводов УС с дальностью полета до нескольких десятков километров исчисляется минутами. В этих условиях преимущество газового привода,
обусловленное меньшими объемом и массой (с учетом
габаритов и массы бортового источника питания привода), приходящимися на единицу мощности, становится особенно весомым фактором.
[4]
Наиболее близка к заявляемому УС по совокупности
существенных признаков управляемая ракета, реализующая способ управления [2]. Ракета содержит корпус, крестообразно расположенные поворотные
аэродинамические рули, шпангоут с размещенным на нем
газовым рулевым приводом. Рулевой привод состоит из сообщенных каналами газовой магистрали газового аккумулятора давления, газового редуктора и
четырех рулевых машин, каждая из которых выполнена в
виде газового двигателя двухстороннего действия и кинематически связана с осью одного из аэродинамических рулей.
[5]
Ракета имеет
релейный закон управления, при котором каждый руль
совершает непрерывное колебательное вращение от упора до упора с частотой управления. Команда управления реализуется как разница времен нахождения
руля на противоположных упорах, соответственно при
нулевой команде эти времена равны. Поэтому недостаток релейного закона управления и реализующего его рулевого привода - наличие постоянного расхода
рабочего тела из газового источника питания, что
при
функционировании рулевого привода УС в течение нескольких минут обусловливает необходимость соответствующего увеличения габаритов и массы
газового аккумулятора давления. При этом рабочее тело в
рулевом приводе расходуется и при нулевой команде управления. Это нерационально по сравнению с трехпозиционным законом управления, когда при
нулевой команде управления рули установлены в среднее
положение, а расход рабочего тела в рулевом приводе отсутствует. Кроме того, рули ракеты при релейном законе управления практически постоянно
находятся в отклоненном положении, что увеличивает
лобовое
сопротивление ракеты.
[6]
Каждая рулевая машина ракеты, реализующей способ управления [2], выполнена в виде силового цилиндра
двухстороннего действия, управляемого газовым
распределительным
устройством, в котором шаровой затвор взаимодействует с толкателем якоря втяжного электромагнита. Поршень силового цилиндра при
наполнении рабочим телом одной рабочей полости
занимает соответствующее
крайнее положение, а при наполнении другой - противоположное крайнее положение, что и позволяет реализовать релейный закон
управления рулевым приводом. При этом регулирование
потока рабочего тела
осуществляется шаровым затвором только в одной рабочей полости (большего объема), а вторая рабочая полость (меньшего объема)
постоянно наполнена. Перемещение поршня в сторону
регулируемой рабочей
полости осуществляется при ее опорожнении за счет разности площадей рабочих торцев поршня. Необходимость преодоления силы
сопротивления постоянно наполненной рабочей полости
меньшего объема
обусловливает примерно трехкратную разницу площадей рабочих торцев поршня, так как создаваемому при этом рулевой машиной усилию
противодействует усилие со стороны наполненной полости
и нагрузка,
создаваемая аэродинамическим рулем. Следовательно, объем большей рабочей полости, через которую происходит расход рабочего тела,
также примерно в три раза больше потребного. Поэтому эта
рулевая машина
с силовым цилиндром двухстороннего действия, реализующая релейный закон управления, требует большого расхода рабочего тела,
что увеличивает габариты источника питания рулевого
привода.
[7]
Решаемая заявляемыми устройствами задача - улучшение габаритно-массовых характеристик УС, а именно уменьшение габаритов и
массы отсека управления за счет реализации
трехпозиционного закона
управления.
[8]
Решение поставленной задачи достигается тем, что в заявляемый УС, содержащий корпус, крестообразно
расположенные поворотные аэродинамические рули,
шпангоут с сообщенными
каналами газовой магистрали газовым аккумулятором давления, газовым редуктором и четырьмя рулевыми машинами, кинематически
связанными с приводными валами рулей, снабжен
приводами возврата рулей в
нулевое относительно его продольной оси положение, кинематически связанными с приводными валами рулей. При этом рулевые
машины выполнены в виде газовых двигателей
одностороннего действия и попарно
расположены с двух сторон относительно осей приводных валов, которые установлены в радиальных отверстиях шпангоута,
жестко связаны попарно осями и выполнены с
цапфами, в торцевых пазах которых с
возможностью складывания в корпус шарнирно установлены рули, и боковыми рычагами, расположенными на цапфах. Каждая
рулевая машина кинематически связана с приводным
валом руля тягой, один конец которой
жестко связан с боковым рычагом, а другой - шарнирно установлен в штоке рулевой машины. В газовой магистрали
между газовым аккумулятором давления и газовым
редуктором установлен газовый редуктор
точного редуцирования.
[9]
Кроме того, решение поставленной задачи достигается тем, что в заявляемой
рулевой машине, содержащей поршневой газовый
двигатель, шаровой затвор,
взаимодействующий с толкателем якоря втяжного электромагнита, газовый двигатель выполнен в виде силового цилиндра
одностороннего действия и снабжен приводом возврата поршня
в исходное положение. Этот
привод размещен в силовом цилиндре со стороны штока поршня и выполнен в виде закрепленных в силовом цилиндре
стаканом ограничительной шайбы, размещенной в стакане пружины и
взаимодействующей с уступом
штока поршня подвижной шайбы, расположенной между пружиной и ограничительной шайбой. Шаровой затвор
выполнен из последовательно установленных в силовом цилиндре со стороны
рабочего торца поршня и
закрепленных корпусом электромагнита упорной шайбы, входного дросселя, направляющей втулки со шлицевым
отверстием, в котором установлен шарик, и выходного дросселя. Входной
дроссель выполнен в виде
шайбы с посадочным местом для шарика, образованным глухим осевым отверстием, сообщающимся через
диаметральное отверстие с входными радиальными…
