УСТРОЙСТВО РАЗДЕЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ Российский патент 2013 года по МПК F16B1/00 B64G1/64 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в тех областях, где необходимо осуществить мгновенное дистанционное разделение и последующее соединение элементов конструкций, например, в ракетно-космической технике при раскрытии и закрытии посадочных опор космического транспортного корабля.

Известна схема устройства для разделения элементов конструкций, содержащая корпус, в котором установлены патронник с пиропатронами, мембрана, гильза, шток и вкладыши с опорными буртиками, герметизирующий элемент, описанная в патенте RU 2167796 С1, 24.04.2000, МПК: B64G 1/64, F15B 2/16.

При срабатывании пиропатронов под давлением газов происходит деформация мембраны и перемещение штока. Опорные буртики вкладышей западают в кольцевые проточки штока, освобождая стягивающую разделяемые элементы гильзу. Под действием толкателей разделяемым элементам придается необходимая скорость разделения.

Недостатком является невозможность приведения устройства в исходное состояние без осуществления демонтажа и ремонта из-за деформации отдельных деталей их частичного разрушения (мембрана, уплотнительное кольцо, вкладыш, гильза).

Известна также схема устройства для разделения элементов конструкций, включающая корпус, внутри которого размещены пироэнергодатчик, поршень и хвостовик, а корпус выполнен за одно целое с хвостовиком, образуя ступенчатый участок для взаимодействия с выполненными на торце поршня режущими кромками, при этом корпус и поршень выполнены с взаимносопрягающимися конусными поверхностями - ближайший аналог (прототип), описанный в 2 патенте RU 2103657 С1, 27.01.1998, МПК: F42B 15/36.

Недостатком является однократность использования из-за неизбежного разрушения конструкции (разрезание корпуса острыми кромками), связанного с использованием пиросредств, и невозможность обратного соединения элементов конструкций без проведения их демонтажа и ремонта.

Задачей устройства является обеспечение разделения подвижных элементов конструкции посадочной опоры от корпуса космического корабля при переводе опоры из убранного положения в рабочее положение и последующего обратного соединения подвижных элементов конструкции посадочной опоры с корпусом корабля при возвращении опоры в убранное положение при многократном использовании корабля.

Техническим результатом настоящего изобретения является обеспечение многократности срабатывания устройства и возможность обратного соединения элементов конструкций для повторного использования.

Технический результат достигается за счет того, что в известном устройстве, содержащем корпус с цилиндрической полостью, поршень, хвостовик, канал подведения сжатого газа от энергетического источника, а также разделяемый элемент, во внутренних цилиндрических полостях корпуса размещены два дополнительных поршня, расположенные симметрично относительно оси устройства и включающие двухсторонние штоки, при этом на штоках, обращенных к оси устройства, выполнены скошенные участки, сопрягаемые с замковым элементом, выполненным в виде усеченного конуса, образующие которого параллельны скошенным участкам штоков, а замковый элемент связан хвостовиком с разделяемым объектом, при этом поршни взаимодействуют с пружинами, которые упираются в крышки корпуса, а на штоках, выходящих из цилиндра наружу, с двух сторон выполнены лыски, при этом ход поршней определяется зависимостью х_П=1₂-1₁, a значение хода удовлетворяет условию: х_П>δ, где 1₁ и 1₂ - расстояние от оси симметрии устройства до вершины скоса штока соответственно до и после разделения конструкции, δ - величина перекрытия поверхности замкового элемента с цилиндрической поверхностью скошенного штока, при этом между корпусом и замковым элементом выполнен зазор ∆.

В отличие от прототипа, в котором сопряжение корпуса и поршня выполнено по конической поверхности, в заявляемом устройстве замковый элемент имеет коническую и плоскую поверхность, шток с боковым скосом, связанный с поршнем, имеет цилиндрическую поверхность, а сам скос - плоскую поверхность.

Таким образом, благодаря данному техническому решению осуществляется возможность многократного разъединения разделяемого элемента и корпуса устройства как вручную, так и с использованием сжатого воздуха, а также их соединение вручную с использованием технологических приспособлений. Одновременно с этим упрощается стыковка разделяемого элемента с объектом при проведении монтажа.

Осуществление заявленного технического решения поясняется с помощью чертежей устройства, где на фиг.1 представлена схема устройства до разделения, а на фиг.2 - после разделения. На чертежах цифрами обозначены:

1 - корпус;

2 - поршень;

3 - шток со скосом;

4 - пружина;

5 - штуцер;

6 - крышка;

7 - газовый канал;

8 - замковый элемент;

9 - хвостовик;

10 - лыска;

11 - отверстие.

Корпус 1 содержит две цилиндрических полости, в которых симметрично расположены два поршня 2 с двухсторонними штоками. Корпус с двух сторон закрыт крышками 6. На корпусе 1 установлен штуцер 5 для подвода сжатого газа от внешнего источника через наклонные каналы 7. Штоки, обращенные внутрь цилиндра, имеют боковые скосы 3, с помощью которых осуществляется их взаимодействие с замковым элементом 8. Значение хода поршней 2 определяется зависимостью x_П=1₂-1₁, где 1₁ и 1₂ - расстояние от оси симметрии устройства до вершины скоса штока соответственно до и после разделения конструкции. Для выхода замкового элемента 8 из зацепления с поршнями и разделения конструкции необходимо, чтобы выполнялось условие: x_П>δ, где δ - величина перекрытия поверхности замкового элемента с цилиндрической поверхностью скошенного штока. В случае если значение хода поршней будет меньше величины перекрытия δ, то разделения конструкции может не произойти.

Поршни и шток уплотнены с помощью резиновых колец.

Штоки, обращенные наружу, выполнены с двумя участками, при этом первый участок цилиндрический, а второй имеет плоские поверхности в виде лысок 10. Участок штока с лысками выходит из корпуса наружу через крышку. Благодаря этому решению исключается возможность поворота поршней вокруг своих осей и обеспечивается гарантированное сопряжение элементов конструкций при их разделении и соединении. На плоских участках штоков выполнены отверстия 11 для принудительного перемещения поршней при ручном разделении элементов конструкции.

Между корпусом 1 и замковым элементом 8 выполнен зазор Δ величиной порядка 1,0 мм, что обеспечивает возможность углового поворота разделяемого элемента относительно оси устройства при проведении монтажа.

Рассмотрим работу устройства.

При поступлении сжатого воздуха через входной штуцер 5 и наклонные каналы 7 в цилиндрические полости корпуса под действием давления, действующего на поршни 2, происходит их перемещение в противоположные стороны от оси устройства с преодолением усилия со стороны пружин. Перемещение происходит на величину хода х_П, превышающего перекрытие δ между замковым элементом и цилиндрической поверхностью скошенного штока.

В результате замковый элемент освобождается из зацепления, и тяга с присоединенным объектом (посадочной опорой) под действием силы тяжести падает вниз. Происходит расфиксация с посадочной опоры.

При ручном разделении элементов конструкции необходимо приложить усилия одновременно к обоим штокам, выходящим из устройства. При усилии, достаточном для преодоления усилий пружин, например, 10 кгс, замковый элемент выходит из зацепления с поршнями и разделяемый элемент, присоединенный к объекту, освобождается и падает вниз.

Для обратного соединения объекта с устройством необходимо приложить усилие к хвостовику 9 разделяемого элемента вертикально вверх до контакта замкового элемента со скосами штоков 2. При взаимодействии этих элементов возникает горизонтальная составляющая от приложенного усилия, под действием которой штоки со скосами перемещаются в противоположные стороны, преодолевая усилие пружин. После выхода поверхностей замкового элемента из соприкосновения со скосами поршней штоки под действием пружин возвращаются в исходное положение, замковый элемент входит в зацепление со штоками за счет образования необходимого перекрытия, и разделяемый элемент фиксируется в исходном положении.

Благодаря наличию зазора ∆ между замковым элементом 8 и корпусом 1 имеется возможность менять угловое положение хвостовика, что облегчает его стыковку с объектом.

Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает многократное разделение элементов конструкции без их разрушения и обратное соединение элементов конструкций.

Заявленное устройство может быть использовано в областях машиностроения, где необходимо осуществить разделение элементов конструкций. Устройство разделения элементов конструкций, содержащее корпус с цилиндрической полостью, поршень, хвостовик, канал подведения сжатого газа, а так же разделяемый элемент, отличающееся тем, что во внутренних цилиндрических полостях размещены два дополнительных поршня, расположенные симметрично относительно оси устройства и включающие двухсторонние штоки, при этом на штоках, обращенных к оси устройства, выполнены скошенные участки, сопрягаемые с замковым элементом, выполненным в виде усеченного конуса, образующие которого параллельны скошенным участкам штоков, а замковый элемент связан хвостовиком с разделяемым объектом, при этом поршни взаимодействуют с пружинами, которые упираются в крышки корпуса, а на штоках, выходящих из цилиндра наружу, с двух сторон выполнены лыски, при этом ход поршней определяется зависимостью х_П=1₂-1₁ а значение хода удовлетворяет условию: x_П>δ, где: 1₁ и 1₂ - расстояние от оси симметрии устройства до вершины скоса штока соответственно до и после разделения конструкции; δ - величина перекрытия поверхности сопрягаемого элемента с цилиндрической поверхностью скошенного штока; при этом между корпусом и замковым элементом выполнен зазор Δ. Техническим результатом настоящего изобретения является обеспечение многократности срабатывания устройства и возможность обратного соединения элементов конструкций для повторного использования. 2 ил.

Устройство разделения элементов конструкций, содержащее корпус с цилиндрической полостью, поршень, хвостовик, канал подведения сжатого газа от энергетического источника, а также разделяемый элемент, отличающееся тем, что в нем во внутренних цилиндрических полостях корпуса размещены два дополнительных поршня, расположенные симметрично относительно оси устройства и включающие двухсторонние штоки, при этом на штоках, обращенных к оси устройства, выполнены скошенные участки, сопрягаемые с замковым элементом, выполненным в виде усеченного конуса, образующие которого параллельны скошенным участкам штоков, а замковый элемент связан хвостовиком с разделяемым объектом, при этом поршни взаимодействуют с пружинами, которые упираются в крышки корпуса, а на штоках, выходящих из цилиндра наружу, с двух сторон выполнены лыски, при этом ход поршней определяется зависимостью x_П=1₂-1₁, а значение хода удовлетворяет условию: x_П>δ,
где 1₁ и 1₂ - расстояние от оси симметрии устройства до вершины скоса штока соответственно до и после разделения конструкции;
δ - величина перекрытия поверхности сопрягаемого элемента с цилиндрической поверхностью скошенного штока,
при этом между корпусом и замковым элементом выполнен зазор Δ.