Пристрій з’єднання роз’єднувальних вузлів та відсіків

Реферат: Винахід належить до загального машинобудування, авіації та ракетно-космічної техніки. Пристрій з'єднання роз'єднувальних вузлів та відсіків, в якому відсіки, що містять фланці з конічними поверхнями, стягуються поділюваним бандажем, забезпечуючи рівномірне стягування фланців з'єднувальних відсіків шляхом затискання запірних елементів (сегментів) складеними обтискними півкільцями і за командою від системи керування створюються зусилля сходу елементів бандажа з конічних поверхонь фланців з'єднувальних відсіків, розштовхування поділюваного бандажа за рахунок зменшеного імпульсу піромеханізмів, пружності поділюваного бандажа, створених в напрямку переміщення елементів поділюваного бандажа додаткових зусиль розштовхування та відведення. Винахід дозволяє забезпечити надійний стик роз′єднувальних відсіків, гарантоване роз′єднання відсіків без збурень та рівномірне стягування стику. UA 108379 C2 (12) UA 108379 C2 UA 108379 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 бандажа, утвореного двома півкільцями, з конічною внутрішньою поверхнею, при цьому півкільця бандажа 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, наприклад, за допомогою стаканів, вкручених у різьбові отвори у фітингах, при цьому пірозамкиштовхачі та шайби стяжних гайок мають сферичні опорні поверхні, обперті на відповідні поверхні фітингів, що мають сферичну форму (патент Украины № 78587, МПК F41F3/00, B64G1/64, F42B15/36 (2007.01), бюл. №4,2007 г). 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 приводить до нерівномірного відділення запірних елементів та відділенню космічного апарата з додатковими збурюваннями; - "бовтанка" запірних елементів, що 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 бандажа, утвореного двома півкільцями, оснащеними запірним елементом із конічною внутрішньою поверхнею й циліндричною проточкою, діаметри яких у вільному стані більші зовнішнього діаметра зовнішньої поверхні фланців, при цьому 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, на одному з відокремлюваних відсіків закріплені уловлювачі та механізми втягування, які містять опорний кронштейн і корпус, що має паз, у якому рухливо встановлена каретка, обладнана різьбовою втулкою, на одному кінці якої закріплений крешер, що зминається, а на протилежному кінці виконаний кільцевий буртик кріплення опорного витка пружини стискання, протилежний виток якої аналогічним кільцевим буртиком закріплений на упорі, до якого кріпиться гнучкий тросик, другий кінець якого з'єднаний зі скобою, закріпленою на буртику поділюваного бандажа, який має на внутрішньому боці біконусну проточку, кут біконуса якої виконаний меншим до відповідного кута біконуса фланців зістикованих відсіків, при цьому до одного з відділюваних відсіків у місцях встановлення піромеханізмів закріплені механізми відведення, що містять кронштейн, корпус та різьбову втулку, на одному кінці якої закріплено крешер, що зминається, а на протилежному кінці виконаний кільцевий буртик кріплення опорного витка пружини стискування, протилежний виток якої аналогічним кільцевим буртиком закріплений на упорі, до якого кріпиться гнучкий тросик, другий кінець якого з'єднаний з тягою, обладнаною фіксатором, затиснутим між фітингами півкілець, що мають відповідні поглиблення (патент України № 90074, МПК (2009) B64G 1/64, F42B 15/36 (2006.01), бюл. №6, 2010 р. - прототип). Недоліками цього пристрою є: - великі контактні напруження в з'єднанні внаслідок нерівномірного стискування півкілець з відповідними конічними поверхнями з'єднувальних фланців; - складність конструкції механізмів втягування бандажа в уловлювачі. Поставлена задача забезпечення: - надійного стику роз'єднувальних відсіків, - гарантованого роз'єднання відсіків без збурень, 1 UA 108379 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - рівномірності стягування стику, - ліквідування недоліків, які мають прототипи, за рахунок втілення в винахід принципово нових технічних рішень. Поставлена задача зі створення пристрою з'єднання роз'єднувальних вузлів та відсіків в запропонованому винаході вирішується тим, що бандаж виконано в вигляді пружного кільця, що стягується гнучкими складеними півкільцями. Відмітними суттєвими ознаками запропонованого пристрою є: - наявність пружного бандажного кільця, що складається зі з'єднаних пружинами сегментів та стягується складеними півкільцями, до кінців яких кріпляться фітинги з місцями під встановлення стягуючих піромеханізмів, - використання складених обтискних півкілець, що складаються з декількох частин, з'єднаних між собою шпильками, - наявність не менше ніж на шести сегментах пружного бандажного кільця пружинних штовхачів, зусилля яких більше сили тертя між запірною поверхнею сегментів та конусами фланців з'єднувальних відсіків. Приведені вище ознаки забезпечують: - надійний стик роз'єднувальних відсіків; - гарантоване роз'єднання відсіків без збурень; - рівномірність стягування стику об'єкту, що відділяється. Таким чином, сукупність відомих суттєвих ознак: - поділюваний бандаж, обладнаний запірним елементом з конічною внутрішньою поверхнею та циліндричною проточкою; - стягування роз'єднувального бандажа за допомогою піромеханізмів, встановлених у фітингах тангенціально до зовнішньої поверхні оболонок обертання, та стяжних гайок зі сферичними шайбами; - наявність механізмів відведення бандажа 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 з'єднання роз'єднувальних вузлів та відсіків, що перебуває у вихідному стані, відсіки зістиковані; Фіг. 2 - вигляд зверху пристрою з'єднання роз'єднувальних вузлів та відсіків після штатного спрацьовування пристрою, відсіки розстиковані; Фіг. 3 - вигляд зверху фітингів обтискних півкілець до розстикування (виносний елемент А, Фіг. 1); Фіг. 4 - вигляд зверху фітингів обтискних півкілець до розстикування (виносний елемент Ж, Фіг. 1); Фіг. 5 - вигляд зверху фітинга внутрішньої частини обтискного півкільця до розстикування (виносний елемент Б, Фіг. 1); Фіг. 6 - вигляд зверху фітинга внутрішньої частини обтискного півкільця після розстикування (виносний елемент В, Фіг. 2); Фіг. 7 - переріз сегмента бандажного кільця за місцем встановлення зачепів механізмів відведення, відсіки зістиковані (переріз Д-Д, Фіг. 1); Фіг. 8 - переріз сегмента бандажного кільця за місцем встановлення зачепів механізмів відведення, відсіки розстиковані (переріз Е-Е, Фіг. 2); Фіг. 9 - запірний профіль сегмента бандажного кільця; Фіг. 10 - замкова частина з'єднувальних відсіків. Пристрій з'єднання роз'єднувальних вузлів та відсіків, що з'єднує відділюваний відсік 1 та відсік 2, що залишається, містить поділюваний бандаж 3, який складається з пружного бандажного кільця 4, що стягується обтискними складеними півкільцями 5 і 6 та механізми відведення бандажа 7. Пружне бандажне кільце 4 створюється сегментами 8, що з'єднані між собою пружинами 9 за допомогою гвинтів 10. Діаметр бандажного кільця в вільному стані значно більший за діаметр зовнішніх поверхонь фланців І та К. На сегментах 8 за буртики Ю закріплені скоби 11, в яких вільно ковзають обтискні півкільця 5 та 6. Кожне з обтискних півкілець складається з декількох частин, з'єднаних між собою шпильками 12. Крайні частини півкілець 13 складаються з пружної стрічки 14, з одного боку якої заклепками 15 закріплюються фітинги 16, в яких виконані місця під встановлення малоімпульсних піромеханізмів 17, а з другого боку закріплюються фітинги 18 зі встановленими різьбовими втулками 19 для кріплення шпильок 12, призначених для з'єднання з внутрішніми частинами півкілець 20. Внутрішні частини півкілець 20 складаються з пружної 2 UA 108379 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 стрічки 14 з закріпленими на кінцях фітингами 18, в котрих встановлені різьбові втулки 19 для кріплення шпильок 12. На внутрішній поверхні сегментів 8 виконана біконусна внутрішня поверхня Ф, що переходить в циліндричну проточку У. Поверхня Φ утворюється двома відсіченими конусами, основи яких зверненні один до одного. Розміри конусів підібрані з таким розрахунком, щоб при притиснені сегментів до поверхонь Л та Η фланців І та К відсіків 1, 2 забезпечувалось надійне з'єднання відсіків. В деяких корпусах сегментів 8 виконані ступеневі отвори М, в яких розміщені штовхачі 21, що приводяться в дію за допомогою конічної або тарілчастої пружини 22, що впирається в різьбову кришку 23. В стиснутому стані шток Ц штовхача 21 впирається в циліндричну поверхню Τ фланців І або К. Після спрацьовування пристрою пружина 22 розпрямляється, шток штовхача 21 впирається буртиком С в торцеву поверхню отвору М. Фітинги 16, закріплені на кінцях півкілець 5 і 6, стягуються між собою за допомогою піромеханізмів 17, встановлених тангенціально до зовнішньої поверхні фланців І та К, та стяжних гайок 24 зі сферичними шайбами 25. Корпус піромеханізму 17 та стяжні гайки 24 зі сферичними шайбами 25 зафіксовані в фітингах 16, і після спрацьовування піромеханізму 17 залишаються надійно закріпленими на фітингах 16. На відсіку 2, що залишається після відділення, з метою відтягування пружного бандажного кільця 4 від фланців І та К відсіків 1, 2 встановлені пружинні механізми відведення кільця 7, пружини яких за допомогою гнучких тросиків 26 та зачепів 27, закріплених в скобах 11, відтягують пружне бандажне кільце 4 від фланців відсіків до упирання в демпфер 28 кронштейна 29. Для фіксації бандажного кільця після спрацьовування пристрою можливе встановлення на кронштейни 29 уловлювачів, які обмежують зворотне переміщення сегментів 8 бандажного кільця 4. Робота пристрою з'єднання роз'єднувальних вузлів та відсіків відбувається таким чином: на одному з відсіків (наприклад, на відсіку, що залишається 2) монтують кронштейни з механізмами відведення 7. Щільно та рівномірно стягують пружне бандажне кільце 4 за допомогою обтискних півкілець 5 та 6, забезпечуючи при цьому деформацію пружин 9, рівномірною затяжкою піромеханізмів 17 та шпильок 12. До зачепів 27, встановлених на скобах 11 сегментів; прикріплюють тросики 26 механізмів відведення 7. В необхідний для розділення момент подають електричну команду на спрацьовування піромеханізмів 17, в результаті чого відбувається зняття жорсткого механічного зв'язку в півкільцях 5 та 6. Далі відбувається схід сегментів з фланців І та К роз'єднувальних відсіків 1 та 2 в результаті дії пружинних штовхачів 21, після чого бандажне кільце 4 втягується механізмами відведення 7 за допомогою пружин до упору в демпфер 28. Процесу виведення бандажного кільця 4 з зачеплення з фланцями І та К, а також втягування його механізмами 7 до упирання в демпфер сприяє також сила пружності складеного бандажного кільця 4, що створюється за рахунок того, що діаметр пружного складеного бандажного кільця в вільному стані значно більший за діаметр зовнішньої поверхні фланців І та К, так і сила пружності обтискних півкілець 5 та 6. 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 з'єднувальних відсіків; - забезпечена після розділення відсіків 1 та 2 гарантована і щільна фіксація (виключена "бовтанка") бандажного кільця 4 в механізмах відведення 7; - зменшено вплив збурювальних сил на відокремлюваний апарат після спрацьовування пристрою; - забезпечена відсутність техногенного забруднення відокремлюваними елементами конструкції. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Пристрій з'єднання роз'єднувальних вузлів та відсіків, що складається з пружного поділюваного бандажа, оснащеного запірними елементами з конічними внутрішніми поверхнями та циліндричними проточками, при цьому діаметр поділюваного бандажа в вільному стані більший зовнішнього діаметра зовнішньої поверхні фланців з'єднувальних відсіків, що стягується за допомогою піромеханізмів, встановлених тангенціально до зовнішньої циліндричної поверхні фланців відсіків та стяжної гайки зі сферичною шайбою, та механізмів відведення бандажа до упору, закріплених на відсіку, що залишається, який відрізняється тим, що поділюваний бандаж складається з пружного бандажного кільця, що містить з'єднані пружинами сегменти, та стягується за допомогою складених гнучких обтискних півкілець, в фітинги крайніх частин яких 3 UA 108379 C2 встановлені піромеханізми, а внутрішні частини обтискних півкілець з'єднані між собою шпильками, затяжка яких забезпечує рівномірність стягування поділюваного бандажа. 4 UA 108379 C2 5 UA 108379 C2 6 UA 108379 C2 7 UA 108379 C2 8 UA 108379 C2 Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9