БЫСТРОРАЗЪЕМНЫЙ АГРЕГАТ Российский патент 2001 года по МПК F16L39/00 

Изобретение относится к области ракетно-космической техники, в частности к устройствам, обеспечивающим разделение межблочных пневмогидромагистралей, и может быть использовано в машиностроении.

Известен быстроразъемный агрегат, содержащий захватываемый упор и захватывающий механизм с подвижной втулкой, соединенной с пневмоприводом (патент SU N 1825406 A3, кл. 5 F 16 B 2/16; F 16 L 37/22).

Недостатком данной конструкции является отсутствие дублирующего устройства для открытия замка в случае перекрытия магистрали управляющего давления в результате аварии.

Близким по технической сущности является быстроразъемный агрегат, включающий в себя бортовую и наземную колодки, соединенные пневмозамком, состоящим из захватывающего механизма в виде цанги с подвижной запирающей втулкой, уплотнительные элементы (патент RU N 2118735 C1, кл. 6 F 16 L 39/00).

Недостатком данной конструкции является отсутствие дублирующего устройства для открытия замка в случае перекрытия магистрали управляющего давления в результате аварии.

Техническим результатом предлагаемой конструкции является обеспечение более высокой надежности разделения бортовой и наземной колодок.

Сущность изобретения заключается в том, что в быстроразъемный агрегат, включающий бортовую и наземную колодки, соединенные пневмозамком, состоящим из захватывающего механизма в виде цанги с подвижной запирающей втулкой, уплотнительные элементы, введена дополнительная втулка, установленная с возможностью осевого перемещения внутри бортовой колодки и имеющая захватываемый упор, взаимодействующий с цангой, при этом на ее наружной поверхности выполнен уступ, образующий с корпусом бортовой колодки полость для подачи управляющего давления, а на ее внутренней поверхности закреплена подпружиненная запирающая втулка, причем цанга размещена во внутренней полости агрегата и жестко соединена с наземной колодкой, кроме того, дополнительная втулка уравновешена двумя пружинами, усилие каждой из которых на порядок превышает усилие пружины запирающей втулки, а площадь сечения полости для подачи управляющего давления превышает площадь сечения поверхности цанги, контактирующей с уплотнительным элементом наземной колодки.

На фиг. 1 изображен общий вид быстроразъемного агрегата.

На фиг. 2 изображена бортовая колодка.

На фиг. 3 изображена наземная колодка.

Конструкция быстроразьемного агрегата состоит из бортовой колодки 1 и наземной колодки 2, соединенных между собой запорным устройством, размещенным внутри рабочей полости агрегата.

Запорное устройство включает в себя цангу 3, жестко связанную с наземной колодкой 2, дополнительную втулку 4 с захватываемым упором 5, установленную внутри бортовой колодки 1 с возможностью осевого перемещения, запирающую втулку 6, размещенную на внутренней поверхности дополнительной втулки 4. На наружной поверхности дополнительной втулки 4 выполнен уступ 7, образующий с корпусом бортовой колодки 1 полость 8 для подачи управляющего давления. Дополнительная втулка 4 уравновешена относительно корпуса бортовой колодки 1 двумя пружинами 9 и 10, усилие каждой из которых на порядок превышает усилие пружины 11 запирающей втулки 4.

Цанга 3 конической поверхностью 12 головки 13 взаимодействует с захватываемым упором 5 дополнительной втулки 4, а внутренней поверхностью 14 головки 13 взаимодействует с наружной поверхностью 15 запирающей втулки 6.

Запирающая втулка 6 торцем 16 взаимодействует с ограничительным буртиком 17 корпуса бортовой колодки 1.

Герметичность стыка бортовой 1 и наземной 2 колодок обеспечивает уплотнительный элемент 18, который взаимодействует с поверхностью 19 цанги 3.

Площадь сечения полости 8 для подачи управляющего давления больше площади сечения ограниченного поверхностью 19 цанги 3.

Стыковка бортовой 1 и наземной 2 колодок осуществляется следующим образом:
перемещают цангу 3 внутрь бортовой колодки 1 по стрелке А, при этом головка 13 цанги 3 упирается в дополнительную втулку 4 и за счет прорезей опускается вниз (при этом дополнительная втулка 4 удерживается пружиной 9 на месте, так как необходимое усилие для стыковки мало и определяется жесткостью цанги 3 и весом наземной колодки 2, а усилие пружины 9 значительно превышает усилие стыковки), далее головка 13 цанги 3 упирается в запирающую втулку 6 и перемещает ее до тех пор пока головка 13 цанги 3 не войдет в контакт конической поверхностью 12 с захватываемым упором 5 дополнительной втулки 4. В этот момент головка 13 цанги 3 вернется в горизонтальное положение и даст возможность запирающей втулке 6 под воздействием пружины 11 вернуться в исходное положение и войти во взаимодействие своей наружной поверхностью 15 с внутренней поверхностью 14 головки 13 цанги 3.

В этом положении бортовая 1 и наземная 2 колодки состыкованы, но не стянуты между собой и имеют зазор между торцами. Из этого положения, при необходимости, колодки 1 и 2 могут быть расстыкованы.

Для этого перемещают наземную колодку 2 по стрелке Б, при этом цанга 3 конической поверхностью 12 головки 13 упирается в захватываемый упор 5 дополнительной втулки 4 и перемещает дополнительную втулку 4 за собой.

Перемещаясь по стрелке Б дополнительная втулка 4 сжимает пружину 10 (усилие пружины 10 достаточно, чтобы удерживать вес наземной колодки 2, присоединенной к ней подводящими магистралями, и в то же время не превышает средних величин осевых усилий операторов при расстыковке - приблизительно 20 кг), расположенную справа от полости 8 для подачи управляющего давления до тех пор, пока не упрется в корпус бортовой колодки 1, при этом запирается втулка 6, упираясь торцем 16 в ограничительный буртик 17, корпус бортовой колодки 1 остается на месте и внутренняя поверхность 14 головки 13 цанги 3 уже не взаимодействует с наружной поверхностью 15 запирающей втулки 6. Наземная колодка 2 продолжает перемещение по стрелке Б, дополнительная втулка 4 остается на месте, а головка 13 цанги, перемещаясь конической поверхностью 12 по захватываемому упору 5 дополнительной втулки 4, опускается вниз и выходит из взаимодействия с захватываемым упором 5 дополнительной втулки 4.

Дополнительная втулка 4, выйдя из взаимодействия с цангой 3 под действием пружины 10, возвращается в исходное положение, а наземная колодка 2 с освобожденной цангой 3 отводится от бортовой колодки 1.

После операции стыковки в пневмогидромагистраль подают рабочее тело под определенным давлением Р.

За счет того, что площадь сечения S₁ полости 8 для подачи управляющего давления больше площади сечения S₂, ограниченного поверхностью 19 цанги 3, возникает сила F=P•(S₁-S₂), превышающая усилие пружины 9, которая перемещает дополнительную втулку 4 по стрелке A, при этом цанга 3, взаимодействующая конической поверхностью 12 головки 13 с захватываемым упором 5 дополнительной втулки 4, перемещается одновременно с дополнительной втулкой 4 до упора торцев бортовой 1 и наземной 2 колодок.

В данной конструкции давление рабочего тела P играет роль стягивающего устройства цанги 3.

Все время, пока в пневмогидромагистрали находится рабочее тело под давлением P бортовая 1 и наземная 2 колодки жестко стянуты между собой.

Разделение бортовой 1 и наземной 2 колодок осуществляется следующим образом:
в полость 8 подается управляющее давление P₁, которое превышает давление P рабочего тела.

Возникает сила F₁=P₁(S₁-S₂) которая перемещает дополнительную втулку 4 по стрелке Б до упора в корпус бортовой колодки 1, а запирающая втулка 6 остается на месте, упираясь торцем 16 в ограничительный буртик 17 корпуса бортовой колодки 1.

Наземная колодка 2 под действием силы F₂=P•S₂ перемещается так же по стрелке Б, при этом головка 13 цанги 3, перестав взаимодействовать внутренней поверхностью 14 с наружной поверхностью 15 запирающей втулки 6, перемещается конической поверхностью 12 по захватываемому упору 5 дополнительной втулки 4 вниз и выходит из контакта с дополнительной втулкой 4. Происходит разделение бортовой 1 и наземной 2 колодок.

Если в пневмогидромагистраль на борту ракеты установлено запорное устройство, которое перекрывает пневмогидромагистраль после окончания заправки ракеты, то с удалением рабочего тела из подводящей пневмогидромагистрали пропадает рабочее давление P, создающее силу F=P(S₁-S₂) которая играет роль стягивающего устройства цанги 3, пропадает необходимость подачи в полость 8 управляющего давления P₁, что упрощает конструкцию пневмогидросхемы ракеты в целом и как следствие повышает надежность разделения бортовой 1 и наземной 2 колодок.

Если по конструктивным соображениям запорное устройство в пневмогидромагистрали на борту ракеты не установлено и в полость 8 подается управляющее давление P₁, то в случае перекрытия магистрали управляющего давления в результате аварии разделение бортовой 1 и наземной 2 колодок все равно произойдет.

В этом случае бортовая колодка 1 начнет перемещение по стрелке A, а наземная колодка 2 остается на месте, удерживаемая наземным оборудованием. Цанга 3 наземной колодки 2 удерживает конической поверхностью 12 головки 13 захватываемый упор 5 дополнительной втулки 4, которая остается на месте, компенсируя перемещение бортовой колодки 1 сжатием пружины 10.

Запирающая втулка 6, упираясь торцем 16 в ограничительный буртик 17 корпуса бортовой колодки 1, перемещается вместе с бортовой колодкой 1 и ее нижняя поверхность 15 выходит из контакта с внутренней поверхностью 14 головки 13 цанги 3.

Дополнительная втулка 4, дойдя до упора в корпус бортовой колодки 1, начинает перемещаться вместе с бортовой колодкой 1 и захватываемым упором 5 давит на коническую поверхность 12 головки 13 цанги 3 и перемещает головку 13 цанги 3 вниз. Цанга 3 выходит из зацепления с захватываемым упором 5 дополнительной втулки 4.

Происходит разделение бортовой 1 и наземной 2 колодок.

Помимо уже указанного достоинства данной конструкции - обеспечение более высокой надежности разделения бортовой и наземной колодок, указанный агрегат удобен и прост в эксплуатации - не требует инструментов при стыковке и расстыковке, что позволяет размещать агрегат в труднодоступных или сильно загроможденных местах ракеты.

Быстроразъемный агрегат предназначен для разделения межблочных пневмогидромагистралей и может быть использован в ракетно-космической технике и машиностроении. Быстроразъемный агрегат включает в себя бортовую и наземную колодки, соединенные пневмозамком, состоящим из захватывающего механизма в виде цанги с подвижной запирающей втулкой, уплотнительные элементы. В него введена дополнительная втулка, установленная с возможностью осевого перемещения внутри бортовой колодки и имеющая захватываемый упор, взаимодействующий с цангой, при этом на ее наружной поверхности выполнен уступ, образующий с корпусом бортовой колодки полость для подачи управляющего давления, а на ее внутренней поверхности размещена подпружиненная запирающая втулка. Цанга размещена во внутренней полости агрегата и жестко соединена с наземной колодкой. Дополнительная втулка уравновешена двумя пружинами, усилие каждой из которых на порядок превышает усилие пружины запирающей втулки. Площадь сечения полости для подачи управляющего давления превышает площадь сечения поверхности цанги, контактирующей с уплотнительным элементом наземной колодки. Конструкция обеспечивает более высокую надежность разделения бортовой и наземной колодок. 3 ил.

Быстроразъемный агрегат, включающий бортовую и наземную колодки, соединенные пневмозамком, состоящим из захватывающего механизма в виде цанги с подвижной запирающей втулкой, уплотнительные элементы, отличающийся тем, что в него введена дополнительная втулка, установленная с возможностью осевого перемещения внутри бортовой колодки и имеющая захватываемый упор, взаимодействующий с цангой, при этом на ее наружной поверхности выполнен уступ, образующий с корпусом бортовой колодки полость для подачи управляющего давления, а на ее внутренней поверхности размещена подпружиненная запирающая втулка, причем цанга размещена во внутренней полости агрегата и жестко соединена с наземной колодкой, кроме того, дополнительная втулка уравновешена двумя пружинами, усилие каждой из которых на порядок превышает усилие пружины запирающей втулки, а площадь сечения полости для подачи управляющего давления превышает площадь сечения поверхности цанги, контактирующей с уплотнительным элементом наземной колодки.