ИМПУЛЬСНЫЙ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР, СПОСОБ И ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ ЕГО СБОРКИ Российский патент 2004 года по МПК H02K35/02 F42C11/04 

Изобретения относится к ракетной технике и могут быть использованы в качестве импульсного магнитоэлектрического генератора (ИМЭГ) для приведения в действие бортовых систем управляемого снаряда (УС), выстреливаемого из артиллерийского орудия, а также способа сборки этого ИМЭГ и соответствующего приспособления для сборки.

Известен ИМЭГ /1/, содержащий смонтированную на ярме магнитоэлектрическую систему, состоящую из трубчатого цилиндрического постоянного магнита, катушки и плоского якоря. Якорь закреплен на жестко связанной с ярмом направляющей с помощью срезного предохранителя, который выполнен в виде тонкой круглой мембраны, закрепленной по внешнему контуру на якоре, а по центральному отверстию - посредством гайки, прижимающей мембрану к втулке, установленной на выступе направляющей.

При выстреле УС из орудия под действием силы, равной произведению массы якоря на величину ствольного ускорения, происходит срез мембраны и перемещение якоря, вызывающее генерирование электрического импульса в катушке магнитоэлектрической системы.

Недостаток этого устройства - нестабильность величин перегрузки срабатывания и перегрузки безопасности, гарантирующая несрабатывание устройства в условиях эксплуатации, предшествующих выстрелу, - связан с использованием мембраны в качестве срезного элемента. Конструкция устройства реализует не чистый срез мембраны, а ее первоначальный сдвиг с последующим срезом. При этом первоначальный сдвиг мембраны по контуру предполагаемого среза обусловлен следующими особенностями конструкции: разностью диаметров отверстия в якоре и крепящей мембрану гайке которая выполняет функцию ножа; технологическими допусками на изготовление направляющей, якоря, мембраны и гайки; технологическими допусками на позиционирования этих же деталей относительно друг друга для обеспечения сборки; применением мембран как можно меньшей толщины (чем меньше толщина мембраны, тем меньше масса груза, а следовательно, и габариты устройства, но при этом толщина мембраны становится соизмерима с величинами вышеназванных технологических допусков).

Приведенные факторы имеют случайный характер проявления и определяют непостоянство условий как для сдвига, так и последующего среза мембраны, что приводит к нестабильности величины перегрузки срабатывания ИМЭГ. В свою очередь, широкий диапазон разброса перегрузки срабатывания вызывает уменьшение величины перегрузки безопасности, что отрицательно сказывается на уровне безопасности ИМЭГ при эксплуатации в составе УС.

Конструктивное выполнение ИМЭГ /1/ обусловливает и особенности его сборки: для нормального среза мембраны необходимо обеспечить базовую плоскость ее крепления в целях исключения возможных деформаций мембраны при установке. Организация этой плоскости требует совмещения плоскостей якоря и втулки за счет регулировки, включающей предварительное поджатие якоря к ярму, а втулки - к уступу направляющей, измерение перепада между плоскостями якоря и втулки, установку дополнительных прокладок между втулкой и уступом направляющей. В условиях серийного производства такая регулировка является весьма нетехнологичной операцией в процессе сборки ИМЭГ.

Известен накладной кондуктор с рычажно-шарнирным механизмом /3/, содержащий основание в виде плиты, на которой пятью штифтами ориентируется обрабатываемая деталь и установлен рычажно-шарнирный зажим для одновременного крепления обрабатываемой детали и накладной кондукторной плиты. Кондуктор предназначен только для сверления отверстий в плоских деталях.

Наиболее близок к заявляемому ИМЭГ по совокупности существенных признаков и достигаемому эффекту ИМЭГ для приведения в действие электровоспламенительных устройств пусковых и бортовых систем управляемого снаряда /2/, содержащий смонтированную на ярме магнитоэлектрическую систему с плоским якорем и груз, закрепленный посредством расположенного в центральных отверстиях ярма, якоря и груза толкателя, гайки и фиксатора, выполненного в виде срезной мембраны, прижатой к ярму фланцем и закрепленной к толкателю вместе с ножом винтом.

Недостаток этого устройства аналогичен недостатку рассмотренного выше импульсного магнитоэлектрического генератора /1/.

Наиболее близок к заявляемому по совокупности существенных признаков и достигаемому эффекту способ сборки устройства /2/, который также включает организацию базовой плоскости для срезной мембраны. Для этого осуществляют предварительное поджатие якоря и груза к смонтированной на ярме магнитоэлектрической системе, организацию базовой плоскости для мембраны торцевыми плоскостями ярма и толкателя за счет установки технологического винта и последующее крепление груза гайкой.

Следовательно, операции способа сборки, как и их последовательность в основном определяет конструкция ИМЭГ /2/.

Наиболее близка к заявляемому приспособлению по совокупности существенных признаков и достигаемому эффекту подвесная кондукторная плита /4/ для сверления отверстий в валиках, содержащая кондукторную плиту с направляющей втулкой для сверла и посадочным местом для обрабатываемого валика. Несущие плиту пальцы установлены в направляющих, жестко связанных с кронштейном, который крепится на гильзе шпинделя сверлильного станка. Однако это приспособление не предназначено для выполнения механосборочных работ.

Задача заявляемых изобретений - уменьшение разброса величины перегрузки срабатывания и повышение величины перегрузки безопасности ИМЭГ за счет стабилизации усилия разрушения срезного элемента, фиксирующего якорь магнитоэлектрической системы.

Для решения этой задачи ИМЭГ содержит смонтированную на ярме магнитоэлектрическую систему с плоским якорем и груз из немагнитного материала, закрепленный посредством установленного в центральных отверстиях груза, якоря и ярма толкателя, выполненного из немагнитного материала, и фиксатора. Новым является то, что со стороны груза толкатель выполнен с головкой, диаметр которой больше диаметра сквозного отверстия в грузе. Фиксатор выполнен в виде втулки, закрепленной срезным штифтом на противоположном конце толкателя. При этом толкатель снабжен разрезным кольцом, которое установлено в его проточке перед якорем на расстоянии, не меньшем величины диаметра срезного штифта. Причем выступающая над поверхностью толкателя часть разрезного кольца размещена в торцевой расточке центрального отверстия ярма, выполненной со стороны якоря, а втулка выполнена из немагнитного материала.

Для решения поставленной задачи способ сборки ИМЭГ включает предварительное поджатие якоря и груза к смонтированной на ярме магнитоэлектрической системе. Новым является то, что одновременно с поджатием якоря и груза, которое осуществляют через головку толкателя, осуществляют поджатие втулки к ярму, а затем на одном кондукторе последовательно производят сверление отверстия во втулке и толкателе под срезной штифт и его установку.

Для решения поставленной задачи приспособление для сборки заявляемого ИМЭГ содержит кондукторную плиту с установленной в ее резьбовом отверстии направляющей втулкой. Новым является то, что приспособление снабжено набором сменных винтов с резьбой, обеспечивающей их установку в отверстие под направляющую втулку, и с торцевыми отверстиями разной глубины под срезной штифт фиксатора, а в кондукторной плите концентрическими расточками образовано посадочное место для импульсного магнитоэлектрического генератора, крепление которого выполнено в виде упора для фиксатора, образованного стенкой кондукторной плиты, и установленной в кондукторной плите резьбовой заглушки, взаимодействующей с головкой толкателя.

Конструкция заявляемого ИМЭГ представлена на чертеже (фиг.1), где приведен его разрез по продольной оси, а конструкция приспособления для его сборки - на фиг.2 и 3, где на фиг.2 - приспособление показано с резьбовой втулкой для сверления отверстия под срезной штифт, а на фиг.3 - с винтом, обеспечивающим установку срезного штифта.

Базовым конструктивным элементом ИМЭГ служит (см. фиг.1) цилиндрическое Т-образное в сечении ярмо 1, на котором смонтирована магнитоэлектрическая система, включающая трубчатый постоянный магнит 2, катушку 3 и плоский якорь 4. Со стороны якоря 4 расположен груз 5, который закреплен посредством размещенного в центральных отверстиях ярма 1, якоря 4 и груза 5 толкателя 6, выполненного с головкой, диаметр которой больше диаметра сквозного отверстия в грузе 5, и фиксатора в виде втулки 7, закрепленной на конце толкателя 6 срезным штифтом 8. Толкатель 6 снабжен разрезным кольцом 9, установленным в его проточке и размещенным в торцевой расточке центрального отверстия ярма 1. При этом разрезное кольцо 9 расположено перед якорем 4 на расстоянии δ, не меньшем величины диаметра срезного штифта 8.

В кондукторной плите 10 приспособления для сборки ИМЭГ (фиг.2 и 3) концентрическими расточками под ярмо 1 и втулку 7 выполнено посадочное место для крепления импульсного магнитоэлектрического генератора. При этом торцевой стенкой кондукторной плиты 10 организован неподвижный упор для втулки 7, а резьбовой заглушкой 11 - подвижный упор, взаимодействующий с головкой толкателя 6. По месту расположения срезного штифта 8 в кондукторной плите 10 выполнено резьбовое отверстие, в котором крепится либо направляющая втулка 12 для сверления отверстия под срезной штифт 8, либо один из упорных винтов 13 для его установки, причем упорные винты 13 отличаются глубиной L торцевого отверстия под срезной штифт 8.

Как и в известных устройствах, генерирование электрического импульса в заявляемом ИМЭГ происходит при срезании фиксатора якоря 4 и груза 5 под действием стартовой перегрузки УС и последующего отрыва якоря 4 от ярма 1. Поэтому диаметр срезного штифта 8 рассчитывается из условия его гарантированного среза при минимально возможной ствольной перегрузке УС и действии инерционной силы, а также магнитной силы притяжения якоря 4 к ярму 1.

При установке штифта 8 по посадке с гарантированным натягом условие его среза определяют только два сопрягаемых размера: диаметр толкателя 6 и диаметр отверстия втулки 7. Поэтому стабильность усилия среза штифта 8 при перегрузке срабатывания обеспечивается только точностью выполнения размеров штифта 8 и этого соединения (вал и втулка), зазор в котором технологически легко обеспечить в пределах нескольких микрон.

Кроме того, повышению стабильности перегрузки срабатывания ИМЭГ способствует применение в качестве материала для штифта 8 металлов с нормированной величиной сопротивления срезу (например, предназначенная для изготовления заклепок проволока В65 ГОСТ 14838-78), в то время как для металлической ленты (или фольги), из которой изготавливается срезная мембрана известных устройств, эта величина не нормируется и изменяется в значительно более широких пределах.

Очевидно, что стабильная величина усилия среза штифта 8 определяет стабильность не только перегрузки срабатывания, но и перегрузки безопасности, что позволяет увеличить гарантированную величину перегрузки безопасности за счет ее приближения к величине перегрузки срабатывания.

Следует отметить, что при срезании штифта 8 в пределах зазора безопасности (δ) происходит перемещение только толкателя 6 с грузом 5, которые изготавливаются из немагнитных материалов, поэтому их движение не приводит к генерации ЭДС в катушке 3 магнитоэлектрической системы. Отрыв якоря 4 происходит при его взаимодействии с кольцом 9, установленным в проточке толкателя 6 на расстоянии (δ) от якоря 4, которое назначается не меньшим диаметра штифта 8. Этим самым движение якоря 4 становится возможным только после гарантированного среза штифта 8, а микроперемещения груза за счет возможного смятия срезного штифта от перегрузок, возникающих при досылании УС в камору орудия или его случайных падениях, не вызывают срабатывание ИМЭГ (появления электрического импульса в катушке).

Выполнение взаимодействующего с якорем 4 упора толкателя 6 в виде кольца 9 обеспечивает возможность сборки ИМЭГ: кольцо 9 устанавливается на толкатель 6 после последовательной установки груза 5 и якоря 4.

В целях легкого удаления стружки, образующейся при сверлении отверстия под срезной штифт 8, толкатель 6 и втулка 7 изготавливаются из немагнитных материалов (в противном случае стружка притягивается к ярму 1 или постоянному магниту 2).

Основным условием обеспечения работоспособности и безопасности заявляемого ИМЭГ служит отсутствие зазоров между последовательно расположенными деталями: толкатель 6 - груз 5 - ярмо 1 - втулка 7, что исключает несанкционированное движение якоря 4 (случайное генерирование электрического импульса). В связи с этим в заявляемом способе сборки ИМЭГ сверление отверстия во втулке 7 и толкателе 6 под срезной штифт 8 и его установку производят на одном кондукторе после поджатая якоря 4 и груза 5, которое осуществляют через головку толкателя 6 одновременно с поджатием втулки 7 к ярму 1.

В реализующем этот способ приспособлении (фиг.2 и 3) крепление ИМЭГ в кондукторной плите 10 организовано за счет упора втулки 7 в стенку кондукторной плиты 10 и взаимодействия резьбовой заглушки 11с головкой толкателя 6, что при перемещении резьбовой заглушки 11 обеспечивает выборку зазоров в между деталями толкатель 6 - груз 5 - ярмо 1 - втулка 7.

После выборки зазора через направляющую втулку 12, установленную в резьбовом отверстии кондукторной плиты 10 в соответствии с координатой расположения срезного штифта 8, производят сверление отверстия под срезной штифт 8. Затем направляющая втулка 12 удаляется из резьбового отверстия кондукторной плиты 10, а вместо нее устанавливается (см. фиг.3) винт 13 со срезным штифтом 8, который размещается в торцевом отверстии винта 13. Первоначально используется винт 13, в котором глубина L торцевого отверстия максимальна. При вращении винта 13 происходит установка срезного штифта 8 в просверленное ранее отверстие. Применение набора винтов 13 с разной глубиной L торцевого отверстия обеспечивает центрирование срезного штифта 8 и исключает возможность его изгиба при запрессовке.

Таким образом заявляемый ИМЭГ обеспечивает уменьшение разброса величины перегрузки срабатывания и повышение величины перегрузки безопасности при его эксплуатации в составе УС, а способ и устройство для его сборки определяют возможность достижения этого эффекта.

Источники информации

1. Импульсный магнитоэлектрический генератор. Патент России №2122177, 6 МПК F 42 B 10/00, F 42 C 11/00, Н 02 К 35/06.

2. Импульсный магнитоэлектрический генератор для приведения в действие электровоспламенительных устройств пусковых и бортовых систем управляемого снаряда и способ его осуществления.

Патент России №2168699, 7 МПК F 42 C 15/16, Н 02 К 35/00.

3. М.А. Ансеров, В.Ф. Гущин. Приспособления для сверлильных станков. М.: Машгиз, 1950, c. 158, фиг.138.

4. М.А. Ансеров, В.Ф. Гущин. Приспособления для сверлильных станков. М.: Машгиз, 1950, c. 163, фиг.148.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано для приведения в действие бортовых систем управляемого снаряда, выстреливаемого из артиллерийского орудия. Импульсный магнитоэлектрический генератор (ИМЭГ) содержит смонтированную на ярме магнитоэлектрическую систему с плоским якорем и груз из немагнитного материала, закрепленный посредством толкателя, выполненного из немагнитного материала и установленного в центральных отверстиях груза и ярма. Со стороны груза толкатель выполнен с головкой, диаметр которой больше диаметра сквозного отверстия в грузе. Фиксатор выполнен в виде втулки, закрепленной срезным штифтом на противоположном конце толкателя. Толкатель снабжен разрезным кольцом, которое установлено в его проточке перед якорем на расстоянии, не меньшим величины диаметра срезного штифта. Выступающая над поверхностью толкателя часть разрезного кольца размещена в торцевой расточке центрального отверстия ярма, выполненной со стороны якоря, а втулка выполнена из немагнитного материала. Способ сборки ИМЭГ включает предварительное поджатие якоря и груза к смонтированной на ярме магнитоэлектрической системе. Одновременно с поджатием якоря и груза, которое осуществляют через головку толкателя, осуществляют поджатие втулки к ярму. Затем на одному кондукторе последовательно производят сверление отверстия во втулке и толкателе под срезной штифт и его установку. Приспособление для сборки ИМЭГ содержит кондукторную плиту с установленной в ее резьбовом отверстии направляющий втулкой. Приспособление снабжено набором сменных винтов с резьбой, обеспечивающей их установку в указанное отверстие и с торцевыми отверстиями разной глубины под срезной штифт фиксатора. В кондукторной плите концентрическими расточками образовано посадочное место для ИМЭГ, крепление которого выполнено в виде упора для фиксатора, образованного стенкой кондукторной плиты, и установленной в кондукторной плите резьбовой заглушки, взаимодействующей с головкой толкателя. Технический результат заключается в уменьшении разброса величины перегрузки срабатывания и повышение величины перегрузки безопасности при эксплуатации в составе управляемого снаряда. 3 c.п. ф-лы, 3 ил.

1. Импульсный магнитоэлектрический генератор, содержащий смонтированную на ярме магнитоэлектрическую систему с плоским якорем и груз из немагнитного материала, закрепленный посредством толкателя, выполненного из немагнитного материала и установленного в центральных отверстиях груза, якоря и ярма, и фиксатора, отличающийся тем, что со стороны груза толкатель выполнен с головкой, диаметр которой больше диаметра сквозного отверстия в грузе, а фиксатор - в виде втулки, закрепленной срезным штифтом на противоположном конце толкателя, при этом толкатель снабжен разрезным кольцом, которое установлено в его проточке перед якорем на расстоянии, не меньшим величины диаметра срезного штифта, причем выступающая над поверхностью толкателя часть разрезного кольца размещена в торцевой расточке центрального отверстия ярма, выполненной со стороны якоря, а втулка выполнена из немагнитного материала.2. Способ сборки импульсного магнитоэлектрического генератора по п.1, включающий крепление смонтированного на ярме импульсного магнитоэлектрического генератора в кондукторной плите, организованное за счет упора втулки из немагнитного материала в стенку кондукторной плиты и взаимодействия резьбовой заглушки с головкой толкателя, отличающийся тем, что осуществляют поджатие якоря и груза через головку толкателя одновременно с поджатием втулки из немагнитного материала к ярму и выборку зазоров между толкателем, грузом, ярмом и втулкой из немагнитного материала, затем на кондукторной плите через направляющую втулку, установленную в резьбовом отверстии кондукторной плиты в соответствии с координатой расположения срезного штифта, производят сверление отверстия под срезной штифт во втулке из немагнитного материала и толкателе, после чего удаляют направляющую втулку из резьбового отверстия кондукторной плиты, а вместо нее устанавливают винт с размещенным в его торцевом отверстии срезным штифтом и вращением винта производят установку срезного штифта в просверленное ранее отверстие.3. Приспособление для сборки импульсного магнитоэлектрического генератора по п.1, содержащее кондукторную плиту с установленной в ее резьбовом отверстии направляющей втулкой, отличающееся тем, что оно снабжено набором винтов, а в кондукторной плите концентрическими расточками под ярмо и втулку из немагнитного материала образовано посадочное место для крепления сборки импульсного магнитоэлектрического генератора, выполненное с неподвижным упором для втулки из немагнитного материала, образованным торцевой стенкой кондукторной плиты, и подвижным упором в виде установленной в кондукторной плите резьбовой заглушки, взаимодействующей с головкой толкателя, при этом резьбовое отверстие под направляющую втулку выполнено по месту расположения срезного штифта, а винты в указанном наборе выполнены с резьбой, обеспечивающей их установку в резьбовое отверстие кондукторной плиты, и с торцевыми отверстиями разной глубины под срезной штифт.