Пристрій стикування роз’єднувальних вузлів та відсіків

Реферат: Винахід належить до загального машинобудування, авіації та ракетно-космічної техніки. Пристрій стикування роз'єднувальних вузлів та відсіків, в якому відсіки, які містять фланці з конічними поверхнями, стягуються поділюваним бандажем, утвореним двома пружними півкільцями, що складаються зі з'єднаних пластинчатими пружинами сегментів, обтискних півкілець, та розміщених між обтискними півкільцями та сегментами клинових вставок, затисненням яких за допомогою встановлених в отворах сегментів болтів забезпечується рівномірне стягування фланців з'єднувальних відсіків. Півкільця з'єднуються між собою двома піромеханізмами і за командою від системи керування створюються зусилля сходу елементів бандажу з конічних поверхонь фланців з'єднувальних відсіків, розштовхування поділюваного бандажу за рахунок пружності поділюваного бандажу, створених в напрямку переміщення елементів поділюваного бандажу додаткових зусиль розштовхування та відведення. За рахунок використання в пристрої поділюваного бандажу клинових вставок, що болтами затискуються між обтискними півкільцями та сегментами, забезпечується рівномірне зусилля стягування з'єднувальних відсіків, використання ж пружинних штовхачів та механізмів відведення створює зусилля, спрямовані на подолання тертя на конічних поверхнях запірних елементів сегментів та конічних поверхнях фланців з'єднувальних відсіків. UA 110540 C2 (12) UA 110540 C2 UA 110540 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі загального машинобудування, а також авіаційної, ракетнокосмічної техніки та може використовуватись для стикування та роз'єднання вузлів та відсіків. Відомий швидкознімний механізм з'єднання та розділення стику оболонок обертання, що складається з двох оболонок обертання, які містять фланці з конічною зовнішньою поверхнею, скріплені між собою за допомогою поділюваного бандажу, утвореного двома півкільцями, з конічною внутрішньою поверхнею, при цьому півкільця бандажу мають діаметр внутрішньої конічної поверхні з циліндричною проточкою, більший за діаметр зовнішньої поверхні фланців, а на кінцях півкілець, як одне ціле з ними, виконані фітинги (фланці, що з'єднають півкільця), що стягнуті між собою за допомогою двох пірозамків-штовхачів та стяжних гайок з шайбами, причому пірозамки-штовхачі встановлені тангенціально до зовнішньої поверхні оболонок обертання, а корпуси пірозамків-штовхачів та стяжні гайки із шайбами зафіксовані у фітингах (патент України № 78587, МПК F41F3/00, B64G1/64, F42B15/36 (2007.01), бюл. №4, 2007 р.). Недоліками даного пристрою є: - великий вібраційний імпульсний удар на відокремлюваний космічний апарат або вузол через застосування на пірозамках-штовхачах потужних піротехнічних зарядів для створення сили, "що розштовхує", та використовується для переборення сили тертя на конічних поверхнях запірних елементів та відповідних конічних поверхнях фланців; - небажане збільшення маси КА через необхідність створення додаткових енергетичних ресурсів для компенсування збурень КА, які виникають в випадку неспрацювання одного з пірозамків-штовхачів, через відсутність у місці пірозамка-штовхача, який відмовив, сили, "що розштовхує", що призводить до нерівномірного відділення запірних елементів та відділенню космічного апарата з додатковими збуреннями; - "бовтанка" запірних елементів, які відділилися після роз'єднання відсіків при наступних маневрах ракети-носія, або викид цих запірних елементів у навколишній космічний простір через незабезпечення фіксації запірних елементів, що відділилися. Найбільш близьким за технічним рішенням до запропонованого авторами пристрою є пристрій для стикування й відділення відсіків ракет-носіїв та космічних апаратів, що складається з двох відсіків, виконаних у вигляді оболонок обертання, що містять фланці з конічними зовнішніми поверхнями, скріплені між собою за допомогою поділюваного бандажу, утвореного двома півкільцями, оснащеними запірними елементами із конічною внутрішньою поверхнею й циліндричною проточкою, діаметри яких у вільному стані більші зовнішнього діаметра зовнішньої поверхні фланців, а на кінцях півкілець, як єдине ціле з ними, виконані фітинги, стягнуті між собою за допомогою двох піромеханізмів, встановлених тангенціально до зовнішньої поверхні оболонок обертання, та стяжних гайок зі сферичними шайбами, а корпуси піромеханізмів та стяжні гайки зі сферичними шайбами зафіксовані у фітингах, причому на одному з відокремлюваних відсіків закріплені уловлювачі та механізми втягування, а у місцях встановлення піромеханізмів закріплені механізми відведення (патент України № 90074, МПК (2009) B64G 1/64, F42B 15/36 (2006.01), бюл. № 6, 2010 р.). Недоліками цього пристрою є: - великі контактні напруження в з'єднанні внаслідок нерівномірного стискування півкілець з відповідними конічними поверхнями фланців відсіків, що з'єднуються; - складність конструкції механізмів втягування бандажа в уловлювачі. Перед запропонованим винаходом були поставлені задачі забезпечення: - надійного стику відсіків, що з'єднуються; - гарантованого роз'єднання відсіків без збурень; - рівномірності стягування стику; - ліквідування недоліків, які мають прототипи за рахунок втілення в винаході принципово нових технічних рішень. Поставлені задачі зі створення пристрою стикування роз'єднувальних вузлів та відсіків в запропонованому винаході вирішуються тим, що півкільця поділюваного бандажу є складеними і містять по три з'єднаних пластинчастими пружинами сегменти, обтискні півкільця, та розміщені між сегментами та обтискними півкільцями клинові вставки, причому в сегментах з одного боку виконаний запірний елемент із біконічною внутрішньою поверхнею й циліндричною проточкою, а з протилежного - зовнішня конічна поверхня, до якої за допомогою притискних болтів з гайками, встановлених в отворах сегментів, затискаються три клинових вставки, забезпечуючи при цьому рівномірність стягування стику відсіків; клинові вставки ж обмежуються зі сторони зовнішньої поверхні обтискними півкільцями, що притискають бандаж до фланців відсіків, та з'єднані з сегментами скобами і складаються з двох обладнаних стрічкою, фітингами та циліндричними гайками частин, з'єднаних між собою по місцях встановлення циліндричних гайок шпильками, а обтискні півкільця з'єднуються між собою по місцях встановлення фітингів пірозамками. 1 UA 110540 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Відмітними суттєвими ознаками винаходу є: - виконання пружних півкілець поділюваного бандажу складеними, які містять три з'єднані пружинами сегменти; обтискні півкільця, що складаються з двох з'єднаних різьбовою шпилькою частин; та клинові вставки, розміщені між обтискними півкільцями та сегментами; - використання для притискання сегментів до фланців відсіків, що з'єднуються, клинових вставок, які за допомогою болтів, розміщених в отворах сегментів, затискаються між обтискними півкільцями та сегментами, притискають сегменти до фланців відсіків, забезпечуючи рівномірність стягування. Приведені вище ознаки забезпечують: - надійний стик відсіків; - рівномірність стягування стику об'єкта, що відділяється; - гарантоване роз'єднання відсіків без суттєвих збурень. Таким чином, сукупність відомих суттєвих ознак: - поділюваний бандаж, що утворюється двома півкільцями, оснащеними запірними елементами із конічною внутрішньою поверхнею й циліндричною проточкою; - з'єднання півкілець бандажу піромеханізмами; - наявність механізмів відведення бандажу; та нових відмітних ознак винаходу забезпечує надійну стиковку та розділення відсіків та вузлів. Для пояснення роботи пристрою прикладені креслення, на яких зображено: Фіг. 1 - вигляд зверху пристрою стикування роз'єднувальних вузлів та відсіків, що перебуває у вихідному стані, відсіки зістиковані; Фіг. 2 - вигляд зверху пристрою стикування роз'єднувальних вузлів та відсіків після штатного спрацювання пристрою, відсіки розстиковані; Фіг. 3 - вигляд зверху фітингів півкілець до розстикування (виносний елемент А, Фіг. 1); Фіг. 4 - вигляд зверху місця з'єднання частин обтискних півкілець до розстикування (виносний елемент Б, Фіг. 1); Фіг. 5 - переріз півкільця по місцю встановлення болта, що затискає клинову вставку (переріз В-В, Фіг. 1); Фіг. 6 - переріз бандажного півкільця за місцем встановлення зачепів механізмів відведення (переріз Д-Д, Фіг. 1); Фіг. 7 - вигляд зверху на з'єднання сегментів пластинчастими пружинами (виносний елемент Е, Фіг. 1). Пристрій стикування роз'єднувальних вузлів та відсіків, що з'єднує відділюваний відсік 1 та відсік 2, що залишається, містить поділюваний бандаж 3, який складається з пружних бандажних складених півкілець 4 та 5; та механізми відведення бандажу 6. Пружні бандажні півкільця 4 або 5 складаються з сегментів 7, клинових вставок 8, розміщених між сегментами та обтискними півкільцями 9, які закріплюється на сегментах за допомогою скоб 10. Для забезпечення пружності півкілець 4, 5 між сегментами встановлені пластинчасті пружини 11. Кожне з обтискних півкілець 9 складається з двох частин, з'єднаних між собою шпильками 12. Кожна частина 13 обтискних півкілець складається з пружної стрічки 14, з одного боку якої закріплюється фітинг 15, в якому виконане місце під закріплення піромеханізму 16, що стягує обтискні півкільця, а з другого боку закріплюється різьбова втулка 17 для кріплення шпильок 12. На внутрішній поверхні сегментів 7 виконана біконусна внутрішня поверхня, що переходить в циліндричну проточку. Біконусна поверхня утворюється двома відсіченими конусами, основи яких зверненні один до одного. Розміри конусів підібрані з таким розрахунком, щоб при притиснені сегментів до поверхонь конічних фланців відсіків 1, 2 забезпечувалось надійне з'єднання відсіків. Зовнішня поверхня К сегментів 7, до якої притискаються клинові вставки 8, виконана конусною. В сегментах виконані отвори М, в яких розміщені болти 18, що затискають клинові вставки 8 між півкільцями 4, 5 та сегментами 7. На корпусах сегментів виконані ступеневі отвори П, в яких розміщені штовхачі 19, що приводяться в дію за допомогою конічної або тарілчастої пружини. В стиснутому стані шток Ц штовхача 19 впирається в циліндричну поверхню фланців з'єднуваних відсіків. Після спрацювання пристрою пружина штовхача розпрямляється, шток штовхача впирається буртиком в торцеву поверхню отвору П. На відсіку 2, що залишається після відділення, з метою відтягування пружних бандажних півкілець 4, 5 від фланців відсіків 1, 2 встановлені пружинні механізми відведення 6 півкілець, пружини яких за допомогою гнучких тросиків 20 та зачепів 21, закріплених на скобах 10, відтягують пружні бандажні півкільця 4 або 5 від фланців відсіків до упирання в демпфер 22 кронштейна 23. Для 2 UA 110540 C2 5 10 15 20 25 фіксації бандажних півкілець після спрацьовування пристрою можливе встановлення на кронштейни 23 уловлювачів, які обмежують зворотне переміщення бандажних півкілець 4, 5. Робота пристрою стикування роз'єднувальних вузлів та відсіків відбувається таким чином: на відсіку 2, що залишається, монтують кронштейни з механізмами відведення 6. Щільно стягують півкільця 4 та 5 пружного бандажа затяжкою болтів з гайками піромеханізмів 16 та шпильок 12 обтискних півкілець. Рівномірно затягують болти 18, забезпечуючи затисненням клинових вставок між обтискними півкільцями та сегментами рівномірне притиснення сегментів до фланців відсіків, що з'єднуються. До зачепів 21, встановлених на скобах 10, прикріплюють тросики 20 механізмів відведення 6. В необхідний для розділення момент подають електричну команду на спрацювання піромеханізмів 16, в результаті чого піромеханізми розкриваються, відбувається зняття жорсткого механічного зв'язку в поділюваному бандажу 3, між півкільцями 4 та 5. Далі відбувається схід сегментів півкілець з фланців роз'єднувальних відсіків 1 та 2 в результаті дії пружинних штовхачів 19, після чого бандажні півкільця 4, 5 втягуються механізмами відведення 6 за допомогою пружин до упору в демпфер 22. Процесу виведення бандажних півкілець 4, 5 з зачеплення з фланцями відсіків, а також втягування їх механізмами 6 До впирання в демпфер сприяє також сила пружності складених бандажних півкілець 4 та 5, що створюється за рахунок дії пластинчастих пружин 11, які з'єднують сегменти півкілець. Запропонований пристрій виконує покладені на нього функції, при цьому: - забезпечено щільне прилягання конусних поверхонь фланців відсіків з відповідною поверхнею запірного елементу при навантаженні його силами, що стягують півкільця; - забезпечено рівномірне стиснення фланців відсіків, що з'єднуються; - забезпечена після розділення відсіків гарантована і щільна фіксація бандажних півкілець в механізмах відведення; - зменшено вплив сил збурення на відокремлюваний апарат після спрацьовування пристрою; - забезпечена відсутність техногенного забруднення відокремлюваними елементами конструкції. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 40 45 Пристрій стикування роз'єднувальних вузлів та відсіків, що складається з пружного поділюваного бандажу, утвореного двома півкільцями, оснащеними запірними елементами із конічною внутрішньою поверхнею й циліндричною проточкою, діаметри яких у вільному стані більші зовнішнього діаметра зовнішньої поверхні фланців відсіків, який стягується за допомогою піромеханізмів та стяжних гайок зі сферичними шайбами, встановлених у фітингах півкілець, тангенціально до зовнішньої циліндричної поверхні фланців відсіків; та механізмів відведення бандажу, закріплених на кронштейнах відсіку, що залишається, який відрізняється тим, що півкільця поділюваного бандажу є складеними і містять по три з'єднаних пластинчастими пружинами сегменти, обтискні півкільця та розміщені між сегментами та обтискними півкільцями клинові вставки, причому в сегментах з одного боку виконаний запірний елемент із біконічною внутрішньою поверхнею й циліндричною проточкою, а з протилежного - зовнішня конічна поверхня, до якої за допомогою притискних болтів з гайками, встановлених в отворах сегментів, затискаються три клинових вставки, забезпечуючи при цьому рівномірність стягування стику відсіків; клинові вставки ж обмежуються зі сторони зовнішньої поверхні обтискними півкільцями, що притискають бандаж до фланців відсіків, та з'єднані з сегментами скобами і складаються з двох обладнаних стрічкою, фітингами та циліндричними гайками частин, з'єднаних між собою по місцях встановлення циліндричних гайок шпильками, а обтискні півкільця з'єднуються між собою по місцях встановлення фітингів пірозамками. 3 UA 110540 C2 4 UA 110540 C2 5 UA 110540 C2 6 UA 110540 C2 7 UA 110540 C2 Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8