БЫСТРОРАЗЪЕМНЫЙ АГРЕГАТ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2014 года по МПК F16L37/40 

Изобретение относится к области ракетной техники, в частности к устройствам, обеспечивающим подачу рабочих тел высокого давления к ракетным блокам и разделение пневмомагистралей перед стартом или разделение межблочных пневмомагистралей при разделении блоков космических объектов, а также может быть использовано в других отраслях машиностроения.

Известен быстроразъемный агрегат, включающий бортовую и наземную колодки, соединенные замком, состоящим из захватывающего механизма в виде цанги с подвижной запирающей втулкой, пневмопривода с поршнем, замкнутой полостью с обратным клапаном, соединенным с системой подачи (см. патент РФ №2173428, кл. F16L 37/40).

Недостатком данной конструкции является недостаточная надежность в виду возможности заклинивания штуцеров при разделении бортовой и отделяемой частей из-за разности в усилии расстыковки по каждому из штуцеров. При расстыковке в виду разности в усилии по штуцерам происходит разворот отделяемой части, при этом часть штуцеров выходит из своих направляющих, а по оставшимся идет торможение, с усиливающимся разворотом относительно плоскости разделения, и может произойти заклинивание в направляющих по этим штуцерам.

Близким по технической сущности является быстроразъемный агрегат, включающий бортовую и наземную колодки с цанговым замком, пневмопривод с поршнем, запирающую втулку, замкнутую полость с обратным клапаном, соединенным каналом запитки с одним из заправочных штуцеров наземной колодки, пневмотолкатель, установленный в замкнутой полости и соединенный одним концом через уплотнительные элементы со сдергивающим устройством (см. патент РФ №2216676, кл. F 16 L 37/40).

Недостатком данной конструкции является также недостаточная надежность в виду возможности заклинивания штуцеров при разделении бортовой и отделяемой частей из-за разности в усилии расстыковки по каждому из штуцеров.

Задачей данного изобретения является повышение надежности конструкции в части исключения заклинивания штуцеров при разделении бортовой и отделяемой частей.

Технический результат заключается в сохранении положения параллельности плоскостей и соосности штуцеров, при этом штуцера наземной колодки выходят из бортовой колодки без перекоса по направляющей.

Сущность изобретения по первому варианту заключается в том, что в быстроразъемный агрегат, включающий бортовую и наземную колодки с заправочными штуцерами, цанговый замок, пневмопривод с поршнем, запирающий цангу элемент, со стороны наземной колодки установлена направляющая с основанием, на котором выполнены ребра с установленными на них упорами, взаимодействующими с плоскостью бортовой колодки, при этом основание взаимодействует с наземной колодкой между зонами размещения заправочных штуцеров, а в отверстие направляющей входит выступ наземной колодки, при этом пневмопривод с поршнем установлен на направляющей.

Сущность изобретения по второму варианту заключается в том, что в быстроразъемный агрегат, включающий бортовую и наземную колодки с заправочными штуцерами, цанговый замок, пневмопривод с поршнем, запирающий цангу элемент между бортовой и наземной колодками установлена направляющая с основанием, на котором выполнены отверстия под заправочные штуцеры, а направляющая входит в отверстие выступа наземной колодки, при этом пневмопривод установлен в полости, образованной наземной колодкой и направляющей.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

На фиг.1 изображен общий вид агрегата в состыкованном положении по первому варианту.

На фиг.2 изображен общий вид агрегата со стороны направляющей с основанием по первому варианту.

На фиг.3 изображен общий вид агрегата в расстыкованном положении в момент упора бортовой колодки в направляющую с основанием по первому варианту.

На фиг.4 изображен общий вид агрегата в расстыкованном положении при отведенной наземной колодке от бортовой колодки по первому варианту.

На фиг.5 изображен общий вид агрегата в варианте выполнения с установкой направляющей с основанием между бортовой и наземной колодкой в состыкованном положении по второму варианту.

На фиг.6 изображен общий вид агрегата в варианте выполнения с установкой направляющей с основанием между бортовой и наземной колодкой в расстыкованном положении по второму варианту.

По первому варианту быстроразъемный агрегат состоит из наземной (отделяемой) 1 и бортовой 2 колодок. Наземная колодка 1 состоит из корпуса 3, в котором закреплен ряд заправочных штуцеров 4, соединенных с магистралями пневмогидросистем наземных коммуникаций. Штуцера 4 со стороны наземной колодки входят в гнезда штуцеров 5, закрепленных на корпусе 6 бортовой колодки 2. Заправочные штуцера 4 соединяются с магистралями пневмогидросистем ракетных коммуникаций. На наземную колодку 1 со стороны наземных коммуникаций установлена направляющая 7 с основанием 8 в виде рамы с ребрами 9 (см. фиг.2), с установленными на них упорами 10, которые опираются на плоскость корпуса 6 бортовой колодки 2. На корпусе 3 наземной колодки выполнен выступ 11, являющийся продолжением корпуса наземной колодки, входящий в отверстие 12 направляющей 7. Пневмопривод 13 с поршнем 14 установлен на направляющей 7 и связан со штоком 15. Разжимная цанга 16 с лепестками 17, закрепленная на корпусе 3, находится в зацеплении с втулкой 18, установленной в корпусе 6 бортовой колодоки 2, и блокируется от разъединения запирающим цангу элементом в виде уступа 19, выполненным на штоке 15. Между уступом 19 и корпусом цанги 16 установлена пружина 20, поджимающая поршень 14 к торцу 21 пневмопривода 13. Длина упоров 10 такова, что торцы 22 упоров 10 находятся в одной плоскости с поверхностью корпуса 3, опирающегося на корпус 6, при упоре поршня 14 в торец 21 пневмопривода 13. Гайка 23 через втулку 18 и цангу 16 поджимает корпус 3 наземной колодки 1 к корпусу 6 бортовой колодки и соответственно упоры 10 опираются на корпус 6 бортовой колодки 2.

Зазор А между корпусом 3 наземной колодки 1 и основанием 8 больше, чем вылет Б заправочных штуцеров 4 в сторону бортовой колодки 2. Пневмопривод 13 имеет подводящий штуцер 24. Основание 8 с ребрами 9 взаимодействует с наземной колодкой 1 между зонами размещения заправочных штуцеров 4, т.е. заправочные штуцера 4 расположены на плоскости вне зоны ребер 9 (см. фиг.2). Поршень 14 уплотняется кольцами 25 и 26, диаметры которых по подвижным уплотнительным поверхностям обеспечивают необходимую эффективную площадь для срабатывания при заданном давлении.

Быстроразъемный агрегат по первому варианту работает следующим образом. После проведения всех операций по заправке ракеты компонентами по команде в подводящий штуцер 24 пневмопривода 13 подается давление, которое воздействует на поршень 14 и перемешает шток 15 до упора уступом 19 в корпус цанги 16 с лепестками 17, которая разблокируется от силового зацепления с втулкой 18, закрепленной на бортовой колодке 2. После упора силовое воздействие от поршня 14 передается на корпус 3 наземной колодки 1. Поршень 14 усилием, равным произведению площади поршня на давление, которое может достигать нескольких тысяч килограммов, перемещает наземную колодку в сторону направляющей 7. За счет равенства усилий действия и противодействия происходит поджатие направляющей 7 через упоры 10 к бортовой колодке сохранением положения параллельности плоскостей, наземная колодка перемещается в сторону направляющей 7 на ход, равный А, при этом штуцера наземной колодки выходят из бортовой колодки без перекоса за счет перемещения выступа 11, являющегося продолжением корпуса наземной колодки 3, по отверстию 12 направляющей 7 и обеспечения поджатия направляющей 7 к бортовой колодке (см. фиг.3).

При движении цанга 16 за счет гибкости лепестков 17 выходит из втулки 18 и бортовой колодки 2. Заправочные штуцера 4 наземной колодки располагаются вне зоны ребер 9 и не препятствуют перемещению. В процессе движения наземная колодка 1 приобретает скорость и импульс тела. При упоре наземной колодки 1 в направляющую 7 равные по величине и противоположные по направлению усилия на корпусе наземной колодки 1 и направляющей 7 замыкаются между их корпусами. Импульс тела от наземной колодки 1 передается на систему из наземной колодки 1 и направляющей 7 с основанием 8, и за счет сохранения полного импульса системы и наземная колодка 1 и направляющая 7 перемещаются в сторону от бортовой колодки 2 (см. фиг.4). Если упоры 10 располагаются за пределами области расположения заправочных штуцеров 4, то вектор результирующей суммы сил сопротивлений в заправочных штуцерах 4 находится внутри площади ограниченной упорами 10. При данном расположении упоров 10 не создается момента, опрокидывающего направляющую 7, которая обеспечивает сохранение положения параллельности плоскостей и соосности заправочных штуцеров 4 и выступа 11. Если упоры 10 располагаются внутри зоны возможного расположения вектора результирующей суммы сил сопротивлений в заправочных штуцерах 4, то необходимо произвести расчет момента от сил сопротивления разделению и момента от силы пневмопривода 13. За счет значительной величины силы от пневмопривода 13 площадь опорной поверхности, ограниченной упорами 10 направляющей 7, может быть уменьшена.

По второму варианту быстроразъемный агрегат (см. фиг.5) состоит из наземной (отделяемой) 1 и бортовой 2 колодок, направляющей 7, имеет основание 8, на котором выполнены отверстия 27 под заправочные штуцеры 4, при этом направляющая 7 входит в отверстие 28 выступа 29 корпуса 3 наземной колодки 1, а пневмопривод 13 установлен в полости, образованной наземной колодкой 1 и направляющей 7. Пневмопривод 13 в отличие от первого варианта состоит из двух исполнительных органов. Первый управляет только раскрытием цангового замка, а второй производит отведение наземной колодки от бортовой. В первом исполнительном органе для раскрытия цанги 16, стягивающей наземную 1 и бортовую 2 колодки, служит поршень 14, связанный штоком 15 с запирающим цангу элементом в виде уступа 19, блокирующим лепестки 17 разжимной цанги 16 в силовом зацеплении с втулкой 18, установленной на бортовой колодке 2. Поршень 14 уплотняется кольцами 25 и 26. Гайка 23 через втулку 18 и цангу 16 поджимает корпус 3 наземной колодки 1 к основанию 8, которое поджимается к бортовой колодке 3. Во втором исполнительном органе поршнем является направляющая 7 с уплотнительными кольцами 30 и 31, диаметры которых по подвижным уплотнительным поверхностям обеспечивают необходимую эффективную площадь для срабатывания при заданном давлении. В основание 8 ввернуты винты 32, проходящие через отверстия 33 в корпусе 3 наземной колодки 1. Головки винтов 32 расположены на расстоянии А от плоскости 34 корпуса 3. Заправочные штуцера 4 наземной колодки 1 входят в бортовую колодку 2 на расстояние Б, при этом А больше Б.

Быстроразъемный агрегат по второму варианту работает следующим образом. По команде в штуцер 24 пневмопривода 13 подается давление, которое воздействует на поршень 14, который перемещает шток 15 и уступ 19 до упора в корпус цанги 16 и разблокирует ее. Между основанием 8 и наземной колодкой 2 возникают усилия, равные по величине произведению площади торца 35 направляющей 7 на подаваемое давление и направленные в противоположные стороны. Направляющая 7 с основанием 8 поджимается к бортовой колодке 3, а наземная колодка 1 перемещается в противоположную сторону на ход А до упора корпуса 3 в головки винтов 32 (см. фиг.6), при этом лепестки цанги сгибаются и она не препятствует перемещению. За счет перемещения наземной колодки 3 по направляющей 7 по отверстию 28 выступа и поджатия направляющей 7 к бортовой колодке 2 заправочные штуцера 4 наземной колодки 1 выходят из бортовой колодки 2 без перекоса.

В процессе движения наземная колодка приобретает скорость и импульс тела. При упоре корпуса 3 наземной колодки в головки винтов 32, закрепленных на основании 8 направляющей 7, равные по величине и противоположные по направлению усилия на корпусе наземной колодки и направляющей замыкаются между их корпусами. Импульс тела от наземной колодки 1 передается на систему из наземной колодки 1 и направляющей 7, и за счет сохранения полного импульса системы и наземная колодка 1 и направляющая 7 перемещаются в сторону от бортовой колодки 2.

Таким образом, оба варианта быстроразъемного агрегата позволяют повысить надежность конструкции в части исключения заклинивания заправочных штуцеров при разделении бортовой и отделяемой частей.

Изобретение относится к области ракетной техники, в частности к устройствам, обеспечивающим подачу рабочих тел высокого давления к ракетным блокам на стартовых устройствах и разделение пневмомагистралей перед стартом или разделение межблочных пневмомагистралей при разделении блоков космических объектов, а также может быть использовано в других отраслях машиностроения. Изобретение повышает надежность устройства, в части исключения заклинивания штуцеров при разделении бортовой и отделяемой частей и в сохранении положения параллельности плоскостей и соосности штуцеров. Сущность изобретения в обоих вариантах заключается в том, что в быстроразъемный агрегат установлена направляющая с основанием и выступом, что позволяет заправочным штуцерам наземной колодки выходить из бортовой колодки без перекоса, при этом штуцера наземной колодки выходят из бортовой колодки без перекоса по направляющей. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.

1. Быстроразъемный агрегат, включающий бортовую и наземную колодки с заправочными штуцерами, цанговый замок, пневмопривод с поршнем, запирающий цангу элемент, отличающийся тем, что в него со стороны наземной колодки установлена направляющая с основанием, на котором выполнены ребра с установленными на них упорами, взаимодействующими с плоскостью бортовой колодки, при этом основание взаимодействует с наземной колодкой между зонами размещения заправочных штуцеров, а в отверстие направляющей входит выступ наземной колодки, при этом пневмопривод с поршнем установлен на направляющей.

2. Быстроразъемный агрегат, включающий бортовую и наземную колодки с заправочными штуцерами, цанговый замок, пневмопривод с поршнем, запирающий цангу элемент, отличающийся тем, что в него между бортовой и наземной колодками установлена направляющая с основанием, на котором выполнены отверстия под заправочные штуцеры, а направляющая входит в отверстие выступа наземной колодки, при этом пневмопривод установлен в полости, образованной наземной колодкой и направляющей.