ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ Российский патент 2002 года по МПК H01H35/00 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для запуска регистрирующей аппаратуры в экспериментальных исследованиях высокоскоростного взаимодействия тел.

В экспериментах к запускающим устройствам, устанавливаемым на дульном срезе ствола метательной установки, в первую очередь, предъявляются требования по обеспечению быстродействия и работоспособности в зоне дульного выхлопа.

Известен "Выключатель давления и способ его изготовления" (патент США 3920940, МПК6 Н 01 Н 35/00, опубл. 18.11.75), имеющий плоскую форму и содержащий жесткое основание, на одной стороне которого установлен первый плоский экран, выполненный из токопроводящего материала. Второй плоский гибкий экран выполнен также из токопроводящего материала. Между экранами находится слой упругого пористого электроизоляционного материала. В исходном положении этот слой удерживает токопроводящие экраны на некотором расстоянии один от другого. При воздействии на слой пористого упругого вещества усилия, прилагаемого перпендикулярно плоскости расположения этого слоя, происходит сжатие пористого вещества, и через отверстия в последнем осуществляется электрический контакт токопроводящих экранов.

Недостатками данного устройства являются:
невозможность применения для метательных установок, поскольку ударник, воздействуя на выключатель перпендикулярно его рабочей плоскости, пробивает его и выводит из строя;
чувствительный элемент выключателя не имеет защитных устройств и поэтому неработоспособен в зоне дульного выхлопа;
наличие упругого пористого слоя между токопроводящими экранами не позволяет обеспечить быстродействие выключателя вследствие того, что последнее определяется временем деформации упругого пористого слоя, имеющего значительную толщину.

Известен "Электрический выключатель, реагирующий на давление" (заявка Франции 2152950, MПK6 H 01 H 35/00, опубл. 01.06.73), выбранный в качестве прототипа. Электрический выключатель имеет два плоских изоляционных элемента, выполненных в форме пластин. На внутренние поверхности пластин нанесены плоские контактные элементы, отделенные друг от друга упругой прокладкой с отверстиями. Контактные элементы имеют выступающие части, расположенные напротив друг друга соответственно отверстиям прокладки. Под действием веса человека, находящегося на сидении автомобиля, происходит сжатие упругой прокладки и соприкосновение соответствующих контактных элементов, обеспечивающих включение выключателя. Прототипу присущи следующие недостатки:
невозможность применения для метательных установок (как и в случае с аналогом), поскольку ударник, воздействуя на выключатель перпендикулярно его рабочей плоскости, пробивает его и выводит из строя;
пластины выключателя закреплены консольно, причем движение пластин происходит по радиусной дуге, отчего выключатель может работать не стабильно, а время его срабатывания недопустимо велико.

Технической задачей является создание датчика положения, запускающего регистрирующую аппаратуру в момент выхода ударника за дульный срез ствола метательной установки. Техническим результатом является быстродействие и работоспособность в зоне дульного выхлопа.

Техническая задача решается следующим образом. Датчик положения, содержащий чувствительный элемент, включающий два изолирующих основания, первое из которых выполнено упругим, контактные элементы, расположенные между основаниями друг против друга с возможностью касания друг друга через отверстия в изолирующей прокладке, дополнительно снабжен корпусом со сквозным осевым ступенчатым каналом. Внутри осевого канала корпуса коаксиально ему закреплены последовательно нажимная втулка и кольцевая обойма с чувствительным элементом, выполненным в виде последовательно размещенных первого упругого кольцевого изолирующего основания, мембранного контактного элемента, изолирующей прокладки с отверстиями, контактного элемента с двумя концентрично расположенными на втором изолирующем основании контактными площадками. Обойма установлена с упором в ступень осевого канала корпуса и в расположенный соответственно ступени кольцевой выступ нажимной втулки, выполненный на ее наружной боковой поверхности. Нажимная втулка снабжена срезаемым коническим буртом, размещенным со стороны ее наружного торца на наружной боковой поверхности и упирающимся в ответную кольцевую коническую фаску осевого канала корпуса, а также кольцевым выступом, расположенным на ее внутренней боковой поверхности за чувствительным элементом.

Сопоставительный анализ заявляемого решения и прототипа показывает, что заявляемый датчик положения отличается совокупностью новых конструктивных признаков:
датчик положения снабжен корпусом со сквозным осевым ступенчатым каналом;
внутри осевого канала корпуса коаксиально ему закреплены последовательно нажимная втулка и чувствительный элемент;
чувствительный элемент установлен в кольцевой обойме и выполнен в виде последовательно размещенных первого упругого кольцевого изолирующего основания, мембранного контактного элемента, изолирующей прокладки с отверстиями, контактного элемента с двумя концентрично расположенными на втором изолирующем основании контактными площадками;
обойма установлена с упором в ступень осевого канала корпуса и в расположенный соответственно ступени кольцевой выступ нажимной втулки, выполненный на ее наружной боковой поверхности;
нажимная втулка снабжена срезаемым коническим буртом, размещенным со стороны ее наружного торца на наружной боковой поверхности и упирающимся в ответную кольцевую коническую фаску осевого канала корпуса;
нажимная втулка снабжена кольцевым выступом, расположенным на ее внутренней боковой поверхности за чувствительным элементом.

Наличие корпуса со сквозным осевым ступенчатым каналом обеспечивает прохождение через датчик положения ударника и истечения вслед за ним из ствола метающего газа.

Коаксиальное последовательное закрепление внутри осевого канала корпуса нажимной втулки и чувствительного элемента конструктивно решает задачу передачи механического импульса к чувствительному элементу от ударника при прохождении последнего через нажимную втулку.

Установка в кольцевой обойме чувствительного элемента, выполненного в виде последовательно размещенных первого упругого кольцевого изолирующего основания, мембранного контактного элемента, изолирующей прокладки с отверстиями и контактного элемента с двумя концентрично расположенными на втором изолирующем основании контактными площадками, обеспечивает быстродействие выдачи электрического сигнала в цепь запуска регистрирующей аппаратуры.

Размещение обоймы с упором в ступень осевого канала корпуса и в расположенный соответственно ступени кольцевой выступ нажимной втулки, выполненный на ее наружной боковой поверхности, исключает наличие зазоров в цепи передачи механического импульса от нажимной втулки к чувствительному элементу, что, в конечном итоге, также способствует повышению быстродействия системы.

Снабжение нажимной втулки срезаемым коническим буртом, размещенным со стороны ее наружного торца на наружной боковой поверхности и упирающимся в ответную кольцевую коническую фаску осевого канала корпуса, исключает перемещение нажимной втулки до встречи с ней ударника воздушной пробкой, формирующейся в стволе перед ударником.

Снабжение нажимной втулки кольцевым выступом, расположенным на ее внутренней боковой поверхности за чувствительным элементом, обеспечивает контакт ударника с нажимной втулкой.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен продольный разрез заявляемого устройства. На фиг.2 изображен продольный разрез чувствительного элемента в увеличенном масштабе. На фиг.3 представлен поперечный разрез чувствительного элемента.

Датчик положения снабжен корпусом 1 со сквозным осевым ступенчатым каналом 2, причем корпус 1 в данном случае выполнен с возможностью установки на дульный срез ствола 3, в данном случае, посредством переходника 4. Внутри осевого канала корпуса коаксиально ему закреплены последовательно в направлении движения ударника 5 нажимная втулка 6 и кольцевая обойма 7 с чувствительным элементом 8, выполненным в виде последовательно размещенных в том же направлении первого упругого кольцевого изолирующего основания 9, мембранного контактного элемента 10, изолирующей прокладки 11 с отверстиями 12, контактного элемента 13 с двумя концентрично расположенными на втором изолирующем основании контактными площадками 14. Обойма 7 установлена с упором в ступень 15 осевого канала корпуса и в расположенный соответственно ступени кольцевой выступ 16 нажимной втулки 6, выполненный на ее наружной боковой поверхности. Нажимная втулка 6 снабжена срезаемым коническим буртом 17, размещенным со стороны ее наружного торца на наружной боковой поверхности и упирающимся в ответную кольцевую коническую фаску 18 осевого канала корпуса 1, а также кольцевым выступом 19, расположенным на ее внутренней боковой поверхности за чувствительным элементом 8 по направлению движения ударника 5, причем внутренний диаметр выступа d_вн ^в выполнен меньшим калибра ствола D_ст (d_вн ^в=0,96...0,98D_ст). Электрическое подключение датчика положения осуществляется посредством проводов, подсоединенных к контактным площадкам 14, расположенным на втором изолирующем основании, и выведенных через отверстие 20 на боковой поверхности корпуса 1.

В исходном состоянии нажимная втулка 6 фиксируется посредством срезаемого конического бурта 17, размещенного в ответной кольцевой фаске 18 осевого канала 2 корпуса 1, а обойма 7 и чувствительный элемент 8 - гайкой 21 и переходным кольцом 22, удерживаемым от проворота, например, с помощью штифта 23. Усилие среза бурта 17 выбирается из условия, что оно должно быть существенно меньшим усилия, реализуемого при встрече ударника 5 с кольцевым выступом 19 нажимной втулки 6, но быть достаточным, чтобы исключить перемещение последней воздушной пробкой, формируемой в стволе 3 перед ударником 5. Упругое кольцевое изолирующее основание 9 сжимает чувствительный элемент 8 в обойме 7, обеспечивая отсутствие зазоров и, соответственно, быстродействие системы.

Датчик положения, установленный на дульный срез ствола 3 метательной установки, работает следующим образом.

При выстреле ударник 5 покидает ствол 3 и, проходя по осевому каналу 2 корпуса 1 датчика положения, взаимодействует своей боковой поверхностью с кольцевым выступом 19, расположенным на внутренней боковой поверхности нажимной втулки 6, выполненной из мягкого материала. Ударник 5 сминает кольцевой выступ 19 нажимной втулки 6 и входит в зону регистрации. Буртик 17 нажимной втулки 6 срезается, и последняя, перемещаясь и взимодействуя с кольцевой обоймой 7, дополнительно сжимает чувствительный элемент 8, состоящий из первого упругого кольцевого изолирующего основания 9, мембранного контактного элемента 10, изолирующей прокладки 11 с отверстиями 12, контактного элемента 13 в виде двух концентрично расположенных на втором изолирующем основании контактных площадок 14. Мембранный контактный элемент 10 через отверстия 12 в изолирующей прокладке 11 замыкает контактные площадки 14, выдавая электрический импульс в цепь запуска регистрирующей аппаратуры. На фиг.1...3 регистрирующая аппаратура не показана.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для запуска регистрирующей аппаратуры в экспериментальных исследованиях высокоскоростного взаимодействия тел. Датчик положения снабжен корпусом со сквозным осевым ступенчатым каналом. Корпус выполнен с возможностью установки на дульный срез ствола. Внутри осевого канала корпуса коаксиально ему закреплены последовательно в направлении движения ударника нажимная втулка и кольцевая обойма с чувствительным элементом, выполненным в виде последовательно размещенных в том же направлении первого упругого кольцевого изолирующего основания, мембранного контактного элемента, изолирующей прокладки с отверстиями, контактного элемента с двумя концентрично расположенными на втором изолирующем основании контактными площадками. Обойма установлена с упором в ступень осевого канала корпуса и в расположенный соответственно ступени кольцевой выступ нажимной втулки, выполненный на ее наружной боковой поверхности. Нажимная втулка снабжена срезаемым коническим буртом, размещенным со стороны ее наружного торца на наружной боковой поверхности и упирающимся в ответную кольцевую коническую фаску осевого канала корпуса, а также кольцевым выступом, расположенным на ее внутренней боковой поверхности за чувствительным элементом по направлению движения ударника, причем внутренний диаметр выступа меньше калибра ствола. Технический результат: быстродействие датчика положения и запуск регистрирующей аппаратуры в момент выхода ударника за дульный срез ствола метательной установки. 3 ил.

Датчик положения, содержащий чувствительный элемент, включающий два изолирующих основания, первое из которых выполнено упругим, контактные элементы, расположенные между основаниями друг против друга с возможностью касания друг друга через отверстия в изолирующей прокладке, отличающийся тем, что датчик дополнительно снабжен корпусом со сквозным ступенчатым каналом, внутри осевого канала корпуса коаксиально ему закреплены последовательно нажимная втулка и кольцевая обойма с чувствительным элементом, выполненным в виде последовательно размещенных первого упругого кольцевого изолирующего основания, мембранного контактного элемента, изолирующей прокладки с отверстиями, контактного элемента с двумя концентрично расположенными на втором изолирующем основании контактными площадками, обойма установлена с упором в ступень осевого канала корпуса и в расположенный соответственно ступени кольцевой выступ нажимной втулки, выполненный на ее наружной боковой поверхности, нажимная втулка снабжена срезаемым коническим буртом, размещенным со стороны ее наружного торца на наружной боковой поверхности и упирающимся в ответную кольцевую коническую фаску осевого канала корпуса, а также кольцевым выступом, расположенным на ее внутренней боковой поверхности за чувствительным элементом.