СКЛАДНАЯ ТАРА Российский патент 1999 года по МПК B65D6/18 

Изобретение относится к области средств укладки, а именно к складной таре.

Известные конструкции складных тар (см. например, патент РФ N 2057690 кл. B 65 D 6/16), состоящие из двух боковых и двух торцевых стенок, дна и крышки, соединенных между собой шарнирами, хотя и позволяют сложить тару, тем не менее достаточно сложны ввиду наличия восьми шарнирных соединений, самоустанавливающихся упоров, неизбежных при использовании тары в условиях больших перегрузок и невесомости замков для удерживания дна на упорах, исключения складывания половинок торцевых стенок.

Складная тара (см. ас. N 859238 кл. B 65 D 6/18), состоящая из днища, боковых и торцевых стенок, шарнирно соединенных с днищем, и крышки наиболее близка по конструктивным признакам и принимается за прототип предлагаемого изобретения, тем не менее, соединение боковых и торцевых стенок между собой при помощи проушин и вырезов не исключает возможности раскрытия их соединения в четырех углах при перегрузках на этапе выведения КА, при внешних нагрузках на торцевую стенку, что приводит к необходимости утолщения стенок, наличие выступающих за внешний контур тары петлевых соединений, ребер жесткости, проушин, наличие острых углов на крышке, отбортовках днища, на выступающих за внешний контур элементах конструкции приводит к возможности травмирования космонавтов при использовании тары в невесомости, к невозможности выведения тары на орбиту с укладкой в плотную стопку с прилеганием по внешним поверхностям без применения дополнительных прокладочных материалов, а увеличение габаритов тары в плане при ее сложении в совокупности приводит к увеличению общей стоимости и нецелесообразности использования тары для выведения грузов на орбиту и использования в невесомости.

Следовательно, складная тара, удовлетворяющая таким жестким условиям, должна быть:
- во-первых, конструктивно проста с наименьшим количеством элементов;
- во-вторых, минимальной массы при максимальной жесткости и вместимости;
- в-третьих, такого конструктивного исполнения, которое позволяет обеспечить плотное прилегание тары в стопке по любой внешней поверхности без применения дополнительных прокладочных элементов и исключает возможность травм при использовании тары в невесомости.

Техническим результатом предлагаемого изобретения, таким образом, является создание складной тары максимальной конструктивной простоты, минимальной массы, стоимости, с максимальной жесткостью, обеспечивающей сохранность уложенного груза при хранении, транспортировании на земле, выведении на орбиту, с возможностью сложения тары после изъятия груза в невесомости с уменьшением размера по высоте в несколько раз, возврата сложенной тары с орбиты и повторной сборки, использования по назначению многократно, а также позволяющей хранение, транспортирование на земле, выведение на орбиту, возврат сложенной тары с орбиты с установкой в стопку из нескольких штук с плотным прилеганием по любой внешней поверхности без применения дополнительных прокладочных элементов, безопасной при работах с тарой в невесомости, что является существенным моментом при существующих жестких ограничениях по массе и объему грузов, выводимых в составе КА, по безопасности конструкций ввиду плохой свертываемости крови в невесомости.

Для достижения этого результата в известной складной таре, состоящей из днища, боковых и торцевых стенок с ребрами жесткости, шарнирно соединенных с днищем, крышки, фиксирующих устройств для закрепления стенок между собой в вертикальном относительно днища положении, все четыре фиксирующих устройства для закрепления стенок между собой в вертикальном относительно днища положении выполнены в виде разъемной петли по всей высоте стенок, состоящей из жестко закрепленных на боковых и торцевых стенках двух половинок, имеющих пазы и выступы, входящие друг в друга, и съемного штыря, проходящего сквозь пазы и выступы по всей длине разъемной петли и опирающегося одним концом на упор, жестко закрепленный на внутренней поверхности днища, другим концом - на внутреннюю поверхность крышки, образуя при этом единый несущий каркас, причем крышка выполнена съемной, а на внешних поверхностях крышки, боковых и торцевых стенок, а также днища выполнены ребра жесткости в виде выдавок вовнутрь, в одних из которых установлены ручки из эластичной ленты в натянутом состоянии, а на внутренних поверхностях противоположных боковых и торцевых стенок закреплены эластичные фиксаторы, кроме того, расстояние h₁ от внутренней поверхности днища до оси шарниров, соединяющих боковые стенки с днищем, расстояние h₂ от внутренней поверхности днища до оси шарниров, соединяющих торцевые стенки с днищем, расстояние h₃ от внутренней поверхности боковой вертикальной стенки днища до оси съемного штыря разъемных петель, соединяющих боковые и торцевые стенки, высоту H тары в собранном состоянии, высоту H₁ тары в сложенном состоянии, длину T торцевой стороны тары определяют следующими соотношениями:
h₁≥S₆+(S₁+S₂+3S₃+d₁/2+d₂/2+1,5d₃);
h₂≥(S₃+S₆+d₃/2);
h₃≥(2S₁+S₃+d₁+d₃/2);
H≤T/2 +(S₁+S₂+3S₃+S₄+S₅+S₆+R+d₁/2+d₂/2+1,5d₃);
H₁≥(2S₁+S₂3S₃+2S₄+S₅+S₆+S₇+d₁+d₂/2+d₃),
T≥2(H-S₁-S₂-3S₃-S₄-S₅-S₆-R-d₁/2-d₂/2-1,5d₃);
где S₁ - толщина неразъемных петель шарниров, соединяющих боковые стенки с днищем;
S₂ - толщина неразъемных петель шарниров, соединяющих торцевые стенки с днищем;
S₃ - толщина половинок разъемных петель, соединяющих боковые и торцевые стенки между собой;
S₄ - толщина материала днища;
S₅ - толщина материала крышки;
S₆ - толщина упора, закрепленного на внутренней поверхности днища;
S₇ - глубина выдавок на крышке;
R - радиус сопряжения внутренней поверхности крышки с ее отбортовками в вертикальной плоскости;
d₁ - диаметр оси неразъемных петель шарниров, соединяющих боковые стенки с днищем;
d₂ - диаметр оси неразъемных петель шарниров, соединяющих торцевые стенки с днищем;
d₃ - диаметр съемного штыря разъемных петель, соединяющих боковые и торцевые стенки.

В предлагаемой складной таре согласно п.2 формулы изобретения половинки неразъемных петель шарниров, половинки разъемных петель, боковые и торцевые стенки, крышка и днище выполнены из листа алюминиевого сплава, а оси неразъемных петель шарниров и съемные штыри разъемных петель выполнены из проволоки титанового сплава.

Также в предлагаемой складной таре согласно п.3 формулы изобретения днище и крышка отбортованы вовнутрь со всех четырех сторон в виде вертикальных стенок, имеющих радиусное сопряжение.

Предлагаемая складная тара представлена чертежами:
на фиг. 1 - вид на боковую сторону тары;
на фиг. 2 - вид по стрелке Г фиг.1 на торцевую сторону тары;
на фиг. 3 - вид по стрелке А фиг.1 на тару сверху, как в собранном, так и в сложенном положении;
на фиг. 4 - вид по стрелке Д фиг.3 на тару сбоку в сложенном положении;
на фиг. 5 - выносной элемент Е на фиг. 2, показывающий шарнирное соединение боковых и торцевых стенок с днищем и разъемное их соединение между собой фиксирующими устройствами;
на фиг. 6 - сечение Ж-Ж на фиг. 5 по разъемному соединению боковых и торцевых стенок;
на фиг. 7 - выносной элемент Л на фиг. 4, показывающий укладку боковых и торцевых стенок в сложенном положении тары;
на фиг. 8 - сечение тары П-П на фиг. 1 по боковой стенке;
на фиг. 9 - сечение тары Р-Р на фиг. 2 по торцевой стенке.

Складная тара состоит из днища 1, боковых стенок 2 и 3, торцевых стенок 4 и 5, съ мной крышки 6, шарниров 7, 8, 9, 10, соединяющих днище 1 с боковыми 2, 3 и торцевыми 4, 5 стенками, разъемных петель 11, 12, 13, 14 со съемными штырями 15, соединяющих боковые 2, 3 и торцевые 4, 5 стенки между собой в четыр х углах.

Боковые 2, 3 и торцевые 4, 5 стенки вдоль верхних краев имеют окантовки 16, 17, на которые сверху надевается съемная крышка 6, имеющая вертикальные боковые 18 и торцевые 19 стенки с радиусным сопряжением R, R₁. На окантовки 16, 17 противоположных боковых 2, 3 и торцевых 4, 5 стенок крепятся эластичные фиксаторы 20, 21 для удерживания уложенного и тару груза в невесомости при снятой крышке 6.

На наружных поверхностях боковых 2, 3, торцевых 4, 5 стенок, крышки 6, а также днища 1 выполнены выдавки 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, являющиеся конструктивными элементами, повышающими жесткость тары, кроме того, в выдавках 22, 23, 24, боковых 2, 3, торцевых 4, 5 стенок и крышки 6 закреплены ручки 30, 31, 32 из эластичной ленты, прилегающие плотно к поверхностям 33, 34, 35 выдавок 22, 23, 24 и не выступающие за габариты тары, что позволяет укладывать тару в стопку вплотную друг к другу днищами 1, крышками 6 без применения дополнительных прокладочных материалов и легко вынимать отдельную тару из стопки в невесомости за ручки 30, 31. Ручки 32 предназначены для съема крышки 6 в невесомости.

Шарниры 7, 8, 9, 10 выполнены в виде неразъемной петли по всей длине боковых 2, 3 и торцевых 4, 5 стенок, состоящей из жестко закрепленных на боковых 2, 3, торцевых 4, 5 стенках и днище 1 половинок 36, 37 и 38, 39, имеющих пазы 40 и выступы 41, входящие друг в друга, и осей 42, 43, проходящих сквозь пазы 40 и выступы 41 по всей длине неразъемной петли.

Фиксирующие устройства боковых 2, 3 стенок с торцевыми 4, 5 стенками выполнены в виде разъемных петель 11, 12, 13, 14 по всей высоте боковых 2, 3 и торцевых 4, 5 стенок, состоящих из жестко закрепленных на боковых 2, 3 и торцевых 4, 5 стенках двух половинок 44, 45, имеющих пазы 46 и выступы 47, входящие друг в друга, и съемного штыря 15, проходящего сквозь пазы 46 и выступы 47 по всей длине разъемных петель 11, 12, 13, 14 и опирающегося одним концом на упор 48, жестко закрепленный на внутренней поверхности днища 1, другим концом, выполненным в виде петли 49 для удобства вынимания, на внутреннюю поверхность крышки 6. Для удержания крышки 6 в плотно закрытом положении как собранная так и сложенная тара обмотаны липкой лентой 50 в два слоя поперек боковых 2, 3 стенок. Кроме того, днище 1 имеет отбортовки в виде вертикальных стенок 51, 52 с радиусными сопряжениями R, R₁.

Соединение боковых 2, 3 и торцевых 4, 5 стенок с днищем 1 при помощи шарниров 7, 8, 9, 10, имеющих множество пазов 40 и выступов 41, соединенных между собой осями 42, 43, соединение боковых 2, 3 и торцевых 4, 5 стенок между собой в четырех углах при помощи петель 11, 12, 13, 14, имеющих множество пазов 46 и выступов 47, соединенных между собой съемными штырями 15, подпирание боковых 2, 3 и торцевых 4, 5 стенок вдоль верхних краев, имеющих окантовки 16, 17, вертикальными 18 и торцевыми 19 стенками крышки 6, а также наличие заневоленных в четырех углах тары в петлях 11, 12, 13, 14 штырей 15, опирающихся одним концом на упоры 48, закрепленные на внутренней поверхности днища 1, другим концом - на внутреннюю поверхность крышки 6, позволило создать складную тару минимальной массы и максимальной жесткостью, достаточной для сохранности и целостности груза, уложенного в складную тару, при хранении, транспортировке на земле, выведении на орбиту и использовании в невесомости. Опирание днища 1 и крышки 6 по контуру в сложенном состоянии тары вертикальными Стенками 51, 52 и 18, 19 позволяет сохранить целостность сложенной тары в стопке при возврате с орбиты на землю.

Отсутствие выступающих за внешний контур тары элементов конструкции, плавное радиусное сопряжение углов в днище 1 и крышке 6 исключают возможность травмирования космонавтов при работах с тарой в невесомости.

В предлагаемой складной таре, петли 11, 12, 13, 14, петли шарниров 7, 8, 9, 10, боковые 2, 3, торцевые 4, 5 стенки изготовлены из алюминиевой ленты АМг3М толщиной 0,3 мм, днище 1, крышка 6 - из алюминиевого листа АМг6М толщиной 0,5 мм, оси 42, 43 шарниров 7, 8, 9, 10, штыри 15 петель 11, 12, 13, 14 - из титановой проволоки BT2 диаметром 2 мм, упоры 48 - из листа алюминиевого сплава АМг6М толщиной 2,4 мм, при этом вес складной тары при длине 380 мм, ширине 305 мм, высоте 123 мм и радиусе сопряжения внутренней поверхности крышки 6 с ее отбортовками в вертикальной плоскости 3 мм, составил 0,6 кг, а с учетом лакокрасочного покрытия, неметаллических деталей - ручек 30, 31, 32, фиксаторов 20, 21 - 1,1 кг не более, а уменьшение высоты тары в сложенном состоянии составило 7,9 раза. При этом, в предлагаемой конструкции складной тары существуют определенные соотношения между геометрическими параметрами элементов конструкции, определяемые из следующих условий складываемости вовнутрь:
Δ₁≥ 0; (1)
Δ₂≥ 0; (2)
Δ₃≥ 0; (3)
Δ₄≥ 0; (4)
где Δ₁ - зазор между шарнирами 7, 8 и половинкой 45 петель 11, 12, 13, 14;
Δ₂ - зазор в сложенной таре между половинкой 39 неразъемной петли шарниров 9, 10 и половинкой 44 разъемных петель 11, 12, 13, 14;
Δ₃ - зазор в сложенной таре между половинкой 45 петель 11, 12, 13, 14 и упором 48;
Δ₄ - зазор между боковыми 2, 3 стенками в сложенной таре.

Из условий (1), (2), (3), (4) определяем соотношения:
h₁≥S₆+(S₁+S₂+3S₃+d₁/2+ d₂/2+1,5d₃); (5)
h₂≥(S₃+S₆+d₃/2); (6)
h₃≥(2S₁+S₃+d₁+d₃/2); (7)
H≤T/2+(S₁+S₂+3S₃+S₄+S₅+S₆+R+ d₁/2+d₂/2+1,5d₃); (8)
H₁≥(2S₁+S₂+3S₃+2S₄+S₅+S₆ +S₇+d₁+d₂/2+d₃); (9)
T≥2(H-S₁-S₂-3S₃-S₄- S₅-S₆-R-d₁/2-d₂/2-1,5d₃), (10)
где h₁ - расстояние от внутренней поверхности днища 1 до оси 42 шарниров 7, 8;
h₂ - расстояние от внутренней поверхности днища 1 до оси 43 шарниров 9, 10;
h₃ - расстояние от внутренней поверхности боковой вертикальной стенки 51 днища 1 до оси штыря 15 петель 11, 12, 13, 14;
H- высота тары в собранном состоянии;
H₁ - высота тары в сложенном состоянии;
T- размер торцевой стороны тары.

Следующие параметры тары выбираются из соображений жесткости, прочности, технологичности:
S₁ - толщина петель шарниров 7, 8;
S₂ - толщина петель шарниров 9, 10;
S₃ - толщина половинок петель 11, 12, 13, 14;
S₄ - толщина материала днища 1;
S₅ - толщина материала крышки 6;
S₆ - толщина упора 48;
S₇ - глубина выдавок 24 на крышке 6;
R - радиус сопряжения внутренней поверхности крышки 6 с ее стенками 18, 19 в вертикальной плоскости.

Данные соотношения обеспечивают плотную укладку тары при складывании и минимальную высоту тары в сложенном состоянии.

Складывание тары производят в следующей последовательности:
- удаляют липкую ленту 50;
- снимают крышку 6;
- вынимают штыри 15 с петель 11, 13, при этом разъединяются выступы 46 и пазы 47 половинок 44 и 45 петель 11, 13, следовательно, разъединяются боковые стенки 2 и 3 от торцевой стенки 4;
- складывают торцевую стенку 4 вовнутрь тары в сторону днища 1, вращая стенку 4 относительно оси 43 шарнира 9, при этом штыри 15 вставляют в половинки 45 петель 11, 13, где они удерживаются силами трения;
- вынимают штыри 15 с петель 12, 14, при этом разъединяются выступы 46 и пазы 47 половинок 44 и 45 петель 12, 14, следовательно, разъединяются боковые стенки 2 и 3 от торцевой стенки 5;
- складывают торцевую стенку 5 вовнутрь тары в сторону днища 1, вращая торцевую стенку 5 относительно оси 43 шарнира 10, удерживая боковые стенки 2 и 3 от складывания вовнутрь тары за счет слабого натяжения эластичных фиксаторов 20, при этом штыри 15 вставляют в половинки 45 петель 12, 14, где они удерживаются силами трения, а фиксаторы 21 укладываются в свободном пространстве между торцевыми стенками 4, 5 на днище 1;
- складывают боковые стенки 2, 3 вовнутрь тары в сторону днища 1, вращая боковые стенки 2, 3 относительно оси 42 шарниров 7, 8, при этом эластичные фиксаторы 20 укладываются по месту в свободном пространстве 53 между боковыми 2, 3 и торцевыми 4, 5 стенками;
- устанавливают сверху крышку 6 до упора вертикальных стенок 18, 19 крышки 6 и вертикальных стенок 51, 52 днища 1, после чего обматывают полученный пакет липкой лентой 50 в два слоя для удерживания тары в сложенном состоянии. Выполнение крышки 6 съемной позволяет сохранить габариты тары в плане неизменными при уменьшении высоты при сложении.

Сборку тары производят в последовательности, обратной складыванию. После укладки груза вовнутрь тары устанавливают крышку 6 до упора в петли 49 штырей 15 в четырех углах, при этом вертикальные стенки 18, 19 крышки 6 прилегают внутренними поверхностями к окантовкам 16, 17 боковых 2, 3 и торцевых 4, 5 стенок, после чего тару обматывают липкой лентой 50 в два слоя поперек боковых 2 и 3 стенок для удерживания крышки 6 в плотно закрытом состоянии.

Изготовление и испытания первой партии складной тары из шести штук подтвердили правильность заложенных конструктивных решений, что позволяет использовать тару при транспортировке грузов в условиях повышенных перегрузок в составе КА и в условиях невесомости.

Тара предназначена для хранения и транспортирования грузов. Тара имеет четыре фиксирующих устройства для закрепления стенок между собой в вертикальном относительно днища положении. Фиксирующие устройства выполнены в виде разъемной петли по всей высоте стенок, состоящей из жестко закрепленных на боковых и торцевых стенках двух половинок, имеющих пазы и выступы, входящие друг в друга, и съемного штыря, проходящего сквозь пазы и выступы по всей длине разъемной петли. Каждый штырь опирается одним концом на упор, жестко закрепленный на внутренней поверхности днища, другим концом - на внутреннюю поверхность крышки, образуя при этом единый несущий каркас. На внешних поверхностях всех элементов тары выполнены ребра жесткости в виде выдавок вовнутрь, в один из которых установлены ручки из эластичной ленты в натянутом состоянии. На внутренних поверхностях противоположных боковых и торцевых стенок закреплены эластичные фиксаторы. Тара имеет простую конструкцию и обладает высокой прочностью. 2 з.п.ф-лы, 9 ил.

1. Складная тара, состоящая из днища, боковых и торцевых стенок с ребрами жесткости, шарнирно соединенных с днищем, крышки, фиксирующих устройств для закрепления стенок между собой в вертикальном относительно днища положении, отличающаяся тем, что все четыре фиксирующих устройства для закрепления стенок между собой в вертикальном относительно днища положении выполнены в виде разъемной петли по всей высоте стенок, состоящей из жестко закрепленных на боковых и торцевых стенках двух половинок, имеющих пазы и выступы, входящие друг в друга, и съемного штыря, проходящего сквозь пазы и выступы по всей длине разъемной петли и опирающегося одним концом на упор, жестко закрепленный на внутренней поверхности днища, другим концом - на внутреннюю поверхность крышки, образуя при этом единый несущий каркас, причем крышка выполнена съемной, а на внешних поверхностях крышки, боковых и торцевых стенок, а также днища выполнены ребра жесткости в виде выдавок вовнутрь, в одних из которых установлены ручки из эластичной ленты в натянутом состоянии, а на внутренних поверхностях противоположных боковых и торцевых стенок закреплены эластичные фиксаторы, кроме того, расстояние h₁ от внутренней поверхности днища до оси шарниров, соединяющих боковые стенки с днищем, расстояние h₂ от внутренней поверхности днища до оси шарниров, соединяющих торцевые стенки с днищем, расстояние h₃ от внутренней поверхности боковой вертикальной стенки днища до оси съемного штыря разъемных петель, соединяющих боковые и торцевые стенки, высоту Н тары в собранном состоянии, высоту Н₁ тары в сложенном состоянии, длину Т торцевой стороны тары определяют следующими соотношениями:
h₁ ≥ S₆ + (S₁ + S₂ + 3S₃ + d₁/2 + d₂/2 + 1,5d₃);
h₂ ≥ (S₃ + S₆ + d₃/2);
H ≤ T/2 + (S₁ + S₂ + 3S₃ + S₄ + S₅ + S₆ + R + d₁/2 + d₂/2 + 1,5d₃);
H₁ ≥ (2S₁ + S₂ + 3S₃ + 2S₄ + S₅ + S₆ + S₇ + d₁ + d₂/2 + d₃);
T ≥ 2(H - S₁ - S₂ - 3S₃ - S₄ - S₅ - S₃ - R - d₁/2 - d₂/2 - 1,5d₃),
где S₁ - толщина неразъемных петель шарниров, соединяющих боковые стенки с днищем;
S₂ - толщина неразъемных петель шарниров, соединяющих торцевые стенки с днищем;
S₃ - толщина половинок разъемных петель, соединяющих боковые и торцевые стенки между собой;
S₄ - толщина материала днища;
S₅ - толщина материала крышки;
S₆ - толщина упора, закрепленного на внутренней поверхности днища;
S₇ - глубина выдавок на крышке;
R - радиус сопряжения внутренней поверхности крышки с ее отбортовками в вертикальной плоскости;
d₁ - диаметр оси неразъемных петель шарниров, соединяющих боковые стенки с днищем;
d₂ - диаметр оси неразъемных петель шарниров, соединяющих торцевые стенки с днищем;
d₃ - диаметр съемного штыря разъемных петель, соединяющих боковые и торцевые стенки. 2. Складная тара по п.1, отличающаяся тем, что половинки неразъемных петель шарниров, половинки разъемных петель, боковые и торцевые стенки, крышка и днище выполнены из листа алюминиевого сплава, а оси неразъемных петель шарниров и съемные штыри разъемных петель выполнены из проволоки титанового сплава. 3. Складная тара по п.1, отличающаяся тем, что днище и крышка отбортованы вовнутрь со всех четырех сторон в виде вертикальных стенок, имеющих радиусное сопряжение.