Результат интеллектуальной деятельности: САМОХОДНАЯ ПУСКОВАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к военной технике, а более конкретно - к самоходным пусковым установкам (СПУ) грунтовых ракетных комплексов тактического или оперативно-тактического назначения. Изобретение описывает конструктивно-компоновочную схему СПУ, предназначенной для транспортирования, а также подготовки и производства вертикального минометного старта ракет из транспортно-пусковых контейнеров (ТПК).

В наиболее общем виде типовая СПУ состоит из автомобильного шасси и транспортно-пускового агрегата, включающего кузов, пусковое устройство и обеспечивающие системы.

Пусковое устройство (ПУ) СПУ, предназначенное для осуществления вертикального минометного старта ракет рассматриваемого класса, как правило, включает:

- шарнирно установленную на раме кузова подъемную стрелу, служащую для установки нескольких (2-4) ТПК и перевода их в вертикальное стартовое положение;

- посадочные места и элементы раскрепления ТПК на стреле (ложементы, направляющие, захваты и пр.).

Кроме того, в состав пусковых устройств функционально входят узлы механического сопряжения ТПК с ПУ, например, такие как передний фланец и узлы стартовой опоры ТПК, описанные в заявке на изобретение №2007121564 от 09.06.2007. (МПК: F41F 3/04).

В качестве примера СПУ, обеспечивающих возможность вертикального минометного старта ракет из ТПК, можно рассматривать СПУ комплекса С-300П («Система С-300П», «Техника и вооружение. Вчера, сегодня, завтра», №7, 2004, стр.23-27), а также - СПУ, описанную в патенте РФ №2239764 (МПК: F41F 3/04).

Минометный старт ракеты из ТПК осуществляют путем ее принудительного выброса из контейнера посредством катапультного устройства или порохового аккумулятора давления с последующим запуском двигательной установки ракеты в полете. Во избежание чрезмерного нагружения СПУ возникающей при этом реактивной силой применяют меры по силовой «развязке» пускового устройства СПУ и ТПК в момент старта, что осуществляется путем «передачи» этой силы на подстилающую грунтовую поверхность. В частности, с этой целью в СПУ комплекса С-300П предусмотрено опирание днища ТПК на грунт за счет перемещения ТПК вниз по вертикально установленной стреле СПУ при подготовке к проведению старта (см. «Система С-300П», …, стр.27).

В СПУ по патенту №2239764 с этой целью предусмотрена организация опоры донной части ТПК на специальные двухштоковые гидроцилиндры из состава ПУ. Упомянутые двухштоковые гидроцилиндры кинематически связаны с подъемной стрелой и в процессе вертикализации последней выдвигаются от заднего борта кузова СПУ и занимают соосное положение с ТПК. При этом верхний шток гидроцилиндра взаимодействует с донной частью ТПК, а нижний - с опорной плитой, контактирующей с поверхностью стартовой площадки. Конструктивно-компоновочная схема данной СПУ достаточно подробно представлена в описании изобретения и принята авторами в качестве ближайшего аналога.

Известная СПУ характеризуется тем, что установленные на подъемной (далее - направляющей) стреле ПУ рамы подвижные (далее - каретки) оборудованы тремя (передним, средним и задним) ложементами для установки ТПК и поэтому имеют длину, приблизительно равную длине корпуса контейнера (см. фиг.2 описания к патенту №2239764). Учитывая высокий уровень нагружения кареток в процессе эксплуатации, в том числе - продольные силы, возникающие в аварийных ситуациях при транспортировании ТПК, и моменты, действующие при подъеме стрелы за минимальное (с точки зрения боеготовности СПУ) время, очевидно, что каждая каретка известной СПУ имеет достаточно большую массу. Кроме того, большие габариты сборки «направляющая стрела - каретки» и наличие кинематических связей стрелы ПУ с агрегатами, закрепленными на кузове СПУ (например, механизм выдвижения гидроцилиндров), существенно усложняют и удорожают технологию сборки и заводских испытаний ПУ и СПУ в целом.

Во-вторых, известная СПУ предполагает размещение 2-3 ТПК с ракетами, которые устанавливаются в ряд (в одной горизонтальной плоскости). Однако, в случае необходимости в размещении на СПУ большего количества ТПК или ТПК большего диаметра, может возникнуть ситуация, когда возможной становится лишь «разноуровневая» их установка, например, как на СПУ комплекса С-300П, на которой четыре ТПК установлены попарно в двух горизонтальных плоскостях. На СПУ с подобной схемой установки ТПК последние, после вертикализации стрелы, будут находиться на разном расстоянии от борта кузова СПУ. Необходимо отметить, что реализация такой схемы установки ТПК на СПУ по патенту №2239764 приведет к усложнению кинематики механизма выдвижения гидроцилиндров, при этом в силу увеличения длин рычагов и тяг его отдельных сборок и соответствующего роста действующих сил и моментов возрастает масса механизма и ПУ в целом.

В-третьих, неотъемлемым элементом конструктивно-компоновочной схемы СПУ - носителя высокоточного оружия, к которому относятся ракеты тактического и оперативно-тактического назначения, являются узлы, обеспечивающие точную взаимную увязку осей навигационных систем ракет и СПУ. Как правило, эти оси материализованы базовыми осями и узлами конструкции ТПК, с одной стороны, и реперными точками и посадочными местами ПУ, с другой. Конструкция ПУ известной СПУ содержит ложементы, которые потенциально способны обеспечить необходимую точность положения продольной оси ТПК относительно осей стрелы в вертикальной и горизонтальной плоскости, то есть - по тангажу и курсу. Однако из описания устройства СПУ по патенту №2239764 не следует, каким образом осуществляется точная установка ТПК вокруг продольной оси (по крену).

Наконец, одной из характерных особенностей ракет с минометным стартом является применение в качестве средств продольного удержания ракеты в контейнере срезных элементов, которые разрушаются ходом ракеты после срабатывания устройства ее выброса. В качестве примера подобных устройств можно привести решение по креплению ракеты в ТПК, описанное в патенте РФ №2215981 (МПК: F42B 15/00), которое предусматривает связь носового обтекателя ракеты, являющегося элементом ее продольного раскрепления, с ТПК посредством нескольких срезных элементов. Во избежание нарушения целостности (разрушения или повреждения) указанных элементов в случае возникновения аварийной ситуации при транспортировании ТПК, связанной с действием больших отрицательных перегрузок (например, - наезд СПУ на преграду), конструкция ПУ должна предусматривать соответствующие предохранительные устройства.

Задачей, решаемой изобретением, является создание конструктивно-компоновочной схемы СПУ, обеспечивающей надежную и безопасную эксплуатацию ТПК ракет с вертикальным минометным стартом и при этом, относительно ближайшего аналога, характеризующейся меньшей массой и менее сложной технологией сборки и заводских испытаний.

Эта задача решается благодаря тому, что в известной СПУ, содержащей шасси, раму кузова и пусковое устройство, включающее направляющую стрелу с приводом ее подъема, на которой установлены с возможностью продольного перемещения несколько кареток, каждая из которых оборудована ложементами для установки ТПК с ракетой, снабженного узлами механического сопряжения с ПУ, согласно заявленному изобретению, ПУ включает неподвижно закрепленные на раме кузова передние ложементы для установки ТПК и основание, на котором шарнирно установлены направляющая стрела и привод ее подъема, каретки, выполненные в виде среднего и заднего ложементов, соединенных продольными штангами, которые связаны между собой поперечным силовым поясом, смонтированы на направляющей стреле посредством скалок и узлов крепления с вмонтированными внутрь подшипниками, при этом каждая каретка связана со штоком привода, предназначенного для ее перемещения вдоль стрелы, и оборудована кронштейном, закрепленным на задней ее части и снабженным направляющими элементами для взаимодействия с узлами механического сопряжения ТПК, выполненными в виде одного или двух силовых штырей, закрепленных на хвостовой части корпуса контейнера, перпендикулярно его продольной оси.

При этом возможны два частных случая конкретного исполнения узлов механического сопряжения ТПК, предназначенных для продольной фиксации и «выставки» ТПК по крену относительно каретки СПУ и, соответственно, взаимодействующих с ними направляющих и силовых элементов каретки.

В первом частном случае конкретного исполнения ТПК снабжен вертикальным силовым штырем на нижней части корпуса контейнера, при этом взаимодействующий со штырем направляющий элемент каретки выполнен в виде классного отверстия с заходным конусом.

Во втором частном случае конкретного исполнения ТПК снабжен двумя горизонтальными силовыми штырями (цапфами), при этом взаимодействующие с ними направляющие элементы каретки выполнены в виде призматических улавливателей.

СПУ также рекомендуется снабдить устройством дополнительной фиксации ракеты в ТПК, выполненным в виде замкового механизма с приводом, один захват которого взаимодействует с передним узлом механического сопряжения ТПК, а другой - с опорным элементом корпуса ракеты. При этом упомянутые узел механического сопряжения ТПК может быть выполнен в виде переднего фланца корпуса контейнера (например, аналогичного фланцу ТПК по заявке на изобретение №2007121564), а опорный элемент ракеты - выполнен на наружной поверхности носового обтекателя (НО) ракеты, частично выступающего за передний торец ТПК (например, обтекателя аналогичного НО ракеты по патенту №2215981).

Технический результат изобретения состоит в том, что оно обеспечивает снижение массы СПУ, а также упрощение технологии ее сборки и заводских испытаний. При этом также улучшаются модернизационные качества СПУ (в части возможности увеличения количества и габаритов размещаемых ТПК) и реализуется возможность точной увязки положения ТПК и СПУ по всем осям.

Снижение массы ПУ обеспечивается за счет уменьшения приблизительно в два раза (относительно ближайшего аналога) длины каждой каретки, служащей для установки ТПК на направляющей стреле. Предложенная конструктивно-компоновочная схема СПУ предусматривает, что изгибающие моменты, действующие на расположенную консольно часть ТПК при подъеме и опускании стрелы СПУ, воспринимаются конструкцией корпуса контейнера, а осевые силы, действующие при транспортировании ТПК, включая возможные аварийные ситуации, посредством закрепленного на корпусе ТПК силового штыря передаются на каретку ПУ. При этом в аварийной ситуации, связанной с действием больших отрицательных перегрузок, от «выхода» ракеты за пределы контейнера в случае возможного нарушения целостности связывающих их срезных элементов, страхует замковый механизм, который дополнительно фиксирует носовой обтекатель ракеты относительно переднего фланца ТПК.

Упрощение технологии и удешевление сборки СПУ, а также заводских испытаний ее основных агрегатов обеспечивается за счет:

- исполнения основного агрегата ПУ (сборка основания с направляющей стрелой и приводом ее подъема) в виде самостоятельного модуля, который может собираться и проходить отработку автономно от СПУ,

- относительной компактности сборки, что снижает требования к габаритам сборочных стендов и «мощности» испытательного оборудования, и, следовательно, к размеру производственных помещений.

Увеличение количества и габаритов (диаметра) размещаемых на СПУ ТПК не сопряжено с чрезмерным усложнением конструкции ПУ и обеспечивается за счет возможности установки контейнеров в разных горизонтальных плоскостях. В данном случае, в отличие от ближайшего аналога, это не приводит к необходимости создания сложного и, очевидно, «массивного» механизма синхронного подъема стрелы и выдвижения двухштоковых гидроцилиндров на различную дистанцию от борта кузова СПУ.

Взаимная увязка положения ТПК и ПУ в вертикальной и горизонтальной плоскостях обеспечивается как за счет точности выставки ложементов на каретке, так и точности базирования каретки относительно продольной оси стрелы. Последнее обеспечено применением продольных направляющих стрелы (скалок) и узлов крепления, подшипники которых обеспечивают высокую точность и малое усилие, затрачиваемое на перемещение каретки. Увязка положения по крену обеспечивается, с одной стороны, за счет точности выполнения и выставки силового штыря или цапф ТПК, соответственно, в вертикальной или горизонтальной плоскости, с другой - за счет точности выполнения и базирования взаимодействующих с ними направляющих элементов СПУ.

Сущность предлагаемого устройства СПУ в варианте, предусматривающем размещение и эксплуатацию ТПК в исполнении с вертикальным силовым штырем, проиллюстрирована на фиг.1-7.

На фиг.1 и 2 показан общий вид СПУ в походном и стартовом положениях. На фиг.3 представлена конструкция направляющей стрелы СПУ и каретки с ТПК. На фиг.4 представлен общий вид ТПК с узлами механического сопряжения с СПУ, на фиг.5 дано поперечное сечение корпуса ТПК в месте установки вертикального силового штыря. На фиг.6 и 7 даны виды на отдельные агрегаты СПУ в сборе с узлами механического сопряжения ТПК.

СПУ (1) представляет собой автомобильное шасси, на котором смонтирована рама кузова (2) с пусковым устройством, предназначенным для размещения ТПК (3), а также обеспечения подготовки и пуска ракет (4) из ТПК.

Пусковое устройство СПУ (1) включает неподвижно закрепленные на раме кузова (2) опору (5), на которой смонтированы несколько (от 2 до 4, в зависимости от числа размещаемых на СПУ ТПК*) (*На рассматриваемом варианте СПУ размещены два ТПК, расположенные в одной горизонтальной плоскости.) передних ложементов (6) для установки последних, и основание (7), на котором шарнирно установлены направляющая стрела (8) и гидропривод (9), предназначенный для ее подъема-опускания.

На направляющей стреле (8) установлены с возможностью продольного перемещения две каретки (10). Каждая из кареток (10) выполнена в виде среднего (11) и заднего (12) ложементов для установки ТПК (3), соединенных между собой продольными штангами (13), связанных поперечным силовым поясом (14). Каждая каретка (10) связана со штоком соответствующего гидропривода (15), служащего для ее перемещения вдоль стрелы (8), при этом корпуса обоих гидроприводов (15) закреплены в конструкции последней.

Каретка (10) имеет два пояса «скольжения» по стреле (8), образованных унифицированными узлами (16) с вмонтированными внутрь подшипниками и продольными направляющими - скалками (17). Передний пояс выполнен в виде двух симметрично установленных узлов (16) с подшипниками, которые закреплены на среднем ложементе (11) каретки (10), и двух скалок (17), закрепленных на стреле (8). Задний пояс выполнен в виде двух скалок (17), закрепленных на заднем ложементе (12) и силовом поясе (14) каретки (10), и узлов (16), закрепленных на стреле (8).

ТПК (3), предназначенный для эксплуатации на СПУ (1), выполнен в виде цилиндрического корпуса, снабженного узлами механического сопряжения с агрегатами ПУ: передним фланцем (18), двумя кольцевыми опорами (19) в средней и задней части корпуса и силовым штырем (20), закрепленным на донной стартовой опоре контейнера. При этом силовой штырь (20) выполнен в форме цилиндра с законцовкой в виде сферы большего диаметра (на фиг.5 - ⌀A f9) и установлен в вертикальной плоскости ТПК (3) (базовая плоскость I-III) с допуском на точность выставки в пределах ±10÷20 угловых минут.

ТПК (3) в составе СПУ (1) своими кольцевыми опорами (19) установлен на ложементы (11) и (12) каретки (10) и зафиксирован относительно последней в продольном и поперечных направлениях. В направлении поперечных осей ТПК (3) зафиксирован посредством хомутов, устанавливаемых поверх ложементов (11) и (12). Относительно продольной оси ТПК (3) зафиксирован посредством скрепленного с задним торцем каретки (10) кронштейна (21), в полке которого выполнено классное отверстие (22) (на фиг.6 - ⌀A H9) с заходным конусом, предназначенное для взаимодействия с вертикальным силовым штырем (20) ТПК (3).

Опора (5) ПУ предназначена для раскрепления переднего торца ТПК (3) в походном положении СПУ (1), которое осуществляется за счет контакта стенки переднего фланца (18) каждого ТПК (3) с соответствующим передним ложементом (6), смонтированным на опоре (5). Опора также оборудована устройствами дополнительной фиксации ракет (4) в ТПК (3), выполненными в виде замковых механизмов (23), оборудованных гидроприводами (24). Каждый замковый механизм (23) установлен на переднем торце опоры (5) в зоне ложемента (6) посредством подпружиненного узла (25), который допускает возможность его перемещения «вперед-назад» относительно опоры (5). Замковый механизм (23) имеет два захвата, один из которых взаимодействует с полкой переднего фланца (18) ТПК (3), другой - с опорным элементом (26) носового обтекателя ракеты (4), частично выступающего за передний торец контейнера.

СПУ (1), выполненная по предложенной конструктивно-компоновочной схеме, эксплуатируется следующим образом.

При подготовке СПУ (1) к эксплуатации ТПК (3) с ракетой (4) (в положении «силовой штырь (20) - вниз») устанавливается на ложементы ПУ.

Силовой штырь (20), контактируя с заходным конусом, входит в отверстие (22) кронштейна (21) каретки (10), при этом допуск на точность установки штыря (20) на ТПК (3) и предельные отклонения диаметров штыря (20) и отверстия (22), соответствующие посадке Н9/f9, обеспечивают точное базирование ТПК (3) на ПУ по крену. Вместе с тем описанная выше форма выполнения штыря (20) позволяет избежать заклинивания узла «штырь-отверстие» в процессе загрузки (а также выгрузки) ТПК (3) на СПУ (1).

Параллельно с этим стенка переднего фланца (18) и кольцевые опоры (19) ТПК (3) «ложатся» на передний (6), средний (11) и задний (12) ложементы ПУ, соответственно. После чего на ложементы (11) и (12) устанавливают хомуты и задействуют гидропривод (24) замкового механизма (23), захваты которого фиксируют опорный элемент (26) носового обтекателя ракеты (4) относительно переднего фланца (18) ТПК (3).

В результате ТПК (3) и ракета (4) раскреплены «по-походному», и СПУ (1) готова к совершению марша.

В процессе совершения марша СПУ (1), в том числе при возникновении аварийных ситуаций, например, таких как наезд на преграду, ТПК (3) удерживается на ПУ за силовой штырь (20), а ракета (4) удерживается в ТПК (3) посредством замкового механизма (23). Вместе с тем возможные механические деформации рамы кузова (2) при движении СПУ (1), а также температурное расширение (удлинение) ТПК (3) в процессе эксплуатации не приводят к нагружению корпуса последнего за счет податливости подпружиненного узла (25) подвески механизма (23).

Операции по переводу СПУ (1) в стартовое положение начинаются с задействования гидропривода (24), в результате чего «раскрывается» замковый механизм (23). Затем задействуют гидропривод (9), который переводит направляющую стрелу (8) в вертикальное положение. После вертикализации стрелы (8) задействуют гидропривод (15), в результате чего каретка (10), направляемая скалками (17), взаимодействующими с узлами с вмонтированными подшипниками (16), перемещается вниз до контакта стартовой опоры установленного на ней ТПК (3) с грунтовой поверхностью. После чего гидропривод (15) переводят в состояние со «свободным» штоком, снимая тем самым продольную механическую связь ТПК (3) с пусковым устройством СПУ (1).

При осуществлении старта ракеты (4) задействуется устройство ее выброса из ТПК (3), в результате чего разрушаются срезные элементы, удерживавшие ракету в контейнере, и она покидает пределы ТПК (3). Действующая при этом реактивная сила передается на поверхность стартовой площадки, причем в случае осуществления старта с грунта с малой (до 6-8 кг/см²) несущей способностью возможно частичное заглубление стартовой опоры корпуса ТПК (3) в грунт (на фиг.2 - Н_В) с соответствующим выдвижением штока гидропривода (15).

После старта ракет (4) СПУ (1) переводится в исходное положение:

- задействуют гидропривод (15), сила, создаваемая которым, через кронштейн (21) каретки (10) прикладываются к стартовой опоре корпуса ТПК (3) и отрывает его от поверхности площадки, при необходимости извлекая стартовую опору ТПК из грунта;

- гидропривод (15) перемещает каретку (10) с порожним (или снаряженным) ТПК (3) вверх по направляющей стреле (8) до занятия кареткой (10) исходного положения на стреле (8) и стопорится;

- гидропривод (9) переводит направляющую стрелу (8) в горизонтальное положение, при этом стенка переднего фланца (18) ТПК (3) «ложится» на ложемент (6) опоры (5) пускового устройства;

- при наличии ракеты (4) в ТПК (3) (например, в случае отмены старта) осуществляют ее дополнительную фиксацию в контейнере посредством задействования гидропривода (24) замкового механизма (23).

Таким образом, предложенная конструктивно-компоновочная схема самоходной пусковой установки, включая исполнение функционально входящих в состав ее пускового устройства узлов механического сопряжения ТПК, позволяет разработать СПУ, обеспечивающую надежную и безопасную эксплуатацию ракет рассматриваемого класса и, относительно ближайшего аналога, характеризующуюся меньшей массой и несложной технологией сборки и заводских испытаний.