ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2014 года по МПК F15B3/00 F15C3/14 F42B10/60 

Изобретение относится к силовым системам управления и может быть использовано в системах управления и угловой стабилизации летательных аппаратов.

Известны устройства управления (см., например, Башта Т.М. Гидравлические приводы летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1967 г., с.324, рис.260, с.331, рис.267), содержащие электромагнит, газораспределитель, силовой цилиндр с поршнем и предсопловые камеры.

Такие устройства управления характеризуются невысокой надежностью и к.п.д. в связи с наличием герметизируемых подвижных поверхностей «цилиндр-поршень». Уменьшение радиального зазора между ними может привести к заклиниванию из-за температурного расширения и засорения зазора продуктами сгорания твердого топлива.

Наиболее близким, по технической сути и достигаемому техническому результату является газодинамическое исполнительное устройство с поворотным сопловым насадком (см., например, Подчуфаров Б.М. и Шипунов А.Г. Газовые силовые системы управления, 1970 г., стр.21, рис.13), принятое авторами за прототип, которое состоит из якоря, катушек управления, магнитопровода, шарика, сопла, поршня с уплотнительными кольцами, дросселей, входного канала, штуцера (клапана).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного газодинамического исполнительного устройства, принятого авторами за прототип, относится применение уплотнительных колец, которое, при действии пульсирующих давлений приводит к интенсивному выдавливанию материала уплотнительных колец в зазор, в результате чего острый угол кромки канавки врезается в тело кольца, разрушая его поверхность (см., например, Башта Т.М. Гидравлические приводы летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1967 г., с.432, рис.361в), что приводит к увеличению поверхности контакта уплотнительных колец, и, соответственно, к увеличению силы трогания поршня и силы трения уплотнительных колец при движении поршня.

Кроме того, время движения поршня увеличивается, ограничивая, тем самым, быстродействие данного устройства, так как большое время срабатывания приводит к снижению динамической точности устройства из-за увеличения фазовых ошибок воспроизведения входных командных сигналов управления.

Общими признаками с предлагаемым авторами газодинамическим исполнительным устройством являются электромагнит с катушками управления и поворотным двуплечим якорем и газораспределительное устройство, выполненное в виде корпуса с входным и выходными каналами, и размещенными в нем поршнем с уплотнительными кольцами, клапаном, входными и выходными дросселями.

В отличие от прототипа в корпусе предлагаемого авторами газодинамического исполнительного устройства выполнена цилиндрическая проточка, расположенная между уплотнительными кольцами и сообщающаяся с входным каналом, а также с входными дросселями.

Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигнутым техническим результатом.

Указанные признаки, отличительные от прототипа, и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой защиты, во всех случаях достаточны.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение динамической точности устройства путем уменьшения поверхности контакта уплотнительных колец поршня.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном газодинамическом исполнительном устройстве, содержащем электромагнит с катушками управления и поворотным двуплечим якорем и газораспределительное устройство, выполненное в виде корпуса с входным и выходными каналами, и размещенными в нем поршнем с уплотнительными кольцами, клапаном, входными и выходными дросселями, особенность заключается в том, что в корпусе выполнена цилиндрическая проточка, расположенная между уплотнительными кольцами и сообщающаяся с входным каналом, а также с входными дросселями.

Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между ними позволяет, в частности, за счет выполнения в корпусе цилиндрической проточки, расположенной между уплотнительными кольцами и сообщающейся с входным каналом, а также с входными дросселями, обеспечить уменьшение поверхности контакта уплотнительных колец поршня, что приводит к повышению динамической точности устройства.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном газодинамическом исполнительном устройстве, содержащем электромагнит с катушками управления и поворотным двуплечим якорем и газораспределительное устройство, выполненное в виде корпуса с входным и выходными каналами, и размещенными в нем поршнем с уплотнительными кольцами, клапаном, входными и выходными дросселями, в отличие от прототипа, согласно изобретению в корпусе выполнена цилиндрическая проточка, расположенная между уплотнительными кольцами и сообщающаяся с входным каналом, а также с входными дросселями.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показан общий вид устройства.

Предполагаемое газодинамическое исполнительное устройство содержит электромагнит с катушками управления 1 и поворотным двуплечим якорем 2, газораспределительное устройство, состоящее из корпуса 3, поршня 4, входного канала 5, выходных каналов 6, клапана 7, входных дросселей 8, выходных дросселей 9, запоршневых полостей 10 и 11, клапан 7 имеет сферическую головку 12 и две цилиндрические поверхности 13, ось вращения 14, на поршне 4 установлены два уплотнительных кольца 15, в корпусе 3 газораспределительного устройства выполнена цилиндрическая проточка 16.

Газодинамическое исполнительное устройство работает следующим образом.

При подаче электрического сигнала на правую катушку управления 1 электромагнита поворотный двуплечий якорь 2 притягивается к правой катушке управления 1 и своей хвостовой частью перекрывает левый выходной дроссель 9.

Газ поступает из входного канала 5 через входные дроссели 8 в запоршневые полости 10 и 11. Так как из правой запоршневой полости 11 газ стравливается через открытый правый выходной дроссель 9 в атмосферу, то давление в левой запоршневой полости 10 начинает расти, а в правой запоршневой полости 11 стабилизируется на одном уровне (эта полость является проточной). Уплотнительные кольца 15 герметизируют запоршневые полости 10 и 11 и из-за противодействия давления со стороны цилиндрической проточки 16 не выдавливаются в зазор между корпусом 3 газораспределительного устройства и поршнем 4. Когда перепад давления достигает величины, необходимой для преодоления сил сопротивления, поршень 4 начинает двигаться и перемещать клапан 7, который своей цилиндрической поверхностью 13 перекрывает левый выходной канал 6.

При подаче электрического сигнала на левую катушку управления 1 электромагнита, поворотный двуплечий якорь 2 притягивается к левой катушке управления 1, перекрывает своей хвостовой частью правый выходной дроссель 9 и открывает левый выходной дроссель 9. Давление в правой запоршневой полости 11 начинает возрастать, а давление в левой запоршневой полости 10 начинает уменьшаться. Когда перепад давлений между запоршневыми полостями 10 и 11 достигнет величины, необходимой для преодоления сил сопротивления, действующих на поршень 4, последний начинает перемещаться, перемещая клапан 7, который своей цилиндрической частью 13 перекрывает правый выходной канал 6.

Выполнение газодинамического исполнительного устройства в соответствии с изобретением позволяет повысить динамическую точность устройства путем уменьшения поверхности контакта уплотнительных колец поршня.

В настоящее время разработана конструкторская документация, намечено серийное производство.

Устройство предназначено для систем управления и угловой стабилизации летательных аппаратов. Устройство содержит электромагнит с катушками управления и поворотным двуплечим якорем, газораспределительное устройство, выполненное в виде корпуса с входным и выходными каналами и размещенными в нем поршнем с уплотнительными кольцами, клапаном, входными и выходными дросселями, кроме этого, в корпусе выполнена цилиндрическая проточка, расположенная между уплотнительными кольцами и сообщающаяся с входным каналом, а также с входными дросселями. Технический результат - повышение динамической точности устройства. 1 ил.

Газодинамическое исполнительное устройство, содержащее электромагнит с катушками управления и поворотным двуплечим якорем, газораспределительное устройство, выполненное в виде корпуса с входным и выходными каналами и размещенными в нем поршнем с уплотнительными кольцами, клапаном, входными и выходными дросселями, отличающееся тем, что в корпусе выполнена цилиндрическая проточка, расположенная между уплотнительными кольцами и сообщающаяся с входным каналом, а также с входными дросселями.