Устройство для фиксации отделяемых в процессе эксплуатации частей изделия от корпуса Российский патент 2018 года по МПК B64G1/64 F16B1/00 

Данное изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при проектировании, например, космических аппаратов (КА), оснащенных отделяемыми элементами.

Из описания к патенту РФ №2075874 от 07.06.1994 г известно устройство для фиксации отделяемых в процессе эксплуатации частей изделия от корпуса. Данное устройство содержит связанные с отделяемыми частями изделия цилиндрический корпус, соосно установленные в нем обойму, выполненную в виде полого цилиндра с торцовым фланцем, жестко связанным с указанным цилиндрическим корпусом и взаимодействующим с корпусом изделия, выполненную со сквозными радиальными пазами прямоугольного профиля и' фиксирующими элементами, подвижно установленными в указанных радиальных пазах обоймы с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью стяжной муфты. Данное устройство содержит также шток в виде резьбового стержня с фланцем, выполненным с переходящим в стержень участком в виде шарового пояса для взаимодействия с фиксирующими элементами, установленный внутри обоймы с возможностью осевого перемещения, пиротехнический привод для перемещения стяжной муфты относительно обоймы, а также средство крепления устройства к отделяемым частям изделия, выполненное в виде шайбы, установленной на резьбовом стержне указанного штока, гайки, закрепленной на этом стержне с опорой на указанную шайбу и подпружиненной относительно нее.

Данное устройство имеет существенный эксплуатационный недостаток, а именно значительные размеры, что определяется необходимостью перемещения стяжной муфты относительно обоймы в осевом направлении и фиксирующих элементов в радиальном направлении при срабатывании устройства.

Известно устройство для фиксации отделяемых в процессе эксплуатации частей изделия от корпуса по патенту РФ №2304236 от 23.03.2006 г., принятое за прототип. Данное устройство содержит связанные с отделяемыми частями изделия цилиндрический корпус, соосно установленные в нем стяжную муфту, выполненную в виде полого цилиндра, обойму в виде полого цилиндра с торцовым фланцем, жестко связанным с указанным цилиндрическим корпусом и взаимодействующим с корпусом изделия, сквозными радиальными,пазами прямоугольного профиля и фиксирующими элементами, подвижно установленными в радиальных пазах обоймы с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью стяжной муфты, шток в виде резьбового стержня с фланцем, выполненным с переходящим в стержень участком в виде шарового пояса для взаимодействия с фиксирующими элементами, и фигурным выступом, жестко связанным с указанным фланцем и расположенным соосно указанному штоку со стороны, противоположенной его резьбовому стержню. Устройство содержит также крышку, расположенную соосно цилиндрическому корпусу со стороны, противоположенной фланцу обоймы, и цилиндрический стержень, установленный внутри указанной обоймы соосно штоку и выполненный с фигурным гнездом, взаимодействующим с указанным фигурным выступом штока, и с фигурным хвостовиком под ключ, расположенным за торцом обоймы с противоположенной штоку стороны и взаимодействующим с указанной крышкой, пиротехнический привод для перемещения стяжной муфты относительно обоймы, образованный рабочей камерой, связанной газоходом с гнездом под пиротехнический источник давления, выполненным в корпусе устройства, а также средство крепления устройства к отделяемым частям изделия, выполненное в виде шайбы, установленной на резьбовом стержне указанного штока, гайки, закрепленной на этом стержне с опорой на указанную шайбу и подпружиненной относительно нее.

Данное устройство имеет существенный эксплуатационный недостаток- значительные размеры, что определяется необходимостью осевого перемещения стяжной муфты относительно обоймы и поперечного перемещения фиксирующих элементов при срабатывании устройства.

Технической задачей решаемой данным техническим решением является улучшение эксплуатационных характеристик устройства за счет уменьшения его размеров при сохранении его работоспособности. Поставленная техническая задача достигается тем, что в устройстве для фиксации отделяемых элементов, содержащем связанные с отделяемыми частями изделия цилиндрический корпус, соосно установленные в нем стяжную муфту, шток в виде резьбового стержня с фланцем, выполненным с переходящим в стержень участком в виде шарового пояса, и фигурным выступом, жестко связанным с указанным фланцем и расположенным соосно указанному штоку со стороны, противоположенной его резьбовому стержню, цилиндрический стержень, установленный соосно штоку и выполненный с фигурным гнездом, взаимодействующим с указанным фигурным выступом штока, крышку, расположенную соосно цилиндрическому корпусу со стороны, противоположенной резьбовому стержню штока, пиротехнический привод для перемещения стяжной муфты, образованный рабочей камерой, связанной газоходом с гнездом под пиротехнический источник давления, выполненным в корпусе устройства, и средство крепления устройства к отделяемым частям изделия, дополнительно введены цилиндрические фланцы, расположенные по торцам стяжной муфты, жестко с ней связанные, контактирующие с внутренней поверхностью указанного цилиндрического корпуса, продольный упор, выполненный в виде кольцевого сектора, жестко связанного с корпусом по большему диаметру, контактирующий с внешней поверхностью муфты по меньшему диаметру, а торцевыми поверхностями с указанными цилиндрическими фланцами, продольное ребро, выполненное в виде кольцевого сектора, жестко связанного со стяжной муфтой по меньшему диаметру, контактирующее с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса по большему диаметру, а торцевыми поверхностями с указанными цилиндрическими фланцами, а также ограничитель, жестко связанный со стяжной муфтой, расположенный внутри рабочей камеры пиротехнического привода и контактирующий с указанным продольным упором корпуса устройства, рабочая камера пиротехнического привода образована цилиндрическими поверхностями корпуса и стяжной муфты, торцевыми поверхностями указанных цилиндрических фланцев и продольными радиальными плоскостями указанного продольного упора корпуса и продольного ребра стяжной муфты, при этом две других продольных плоскости упора и ребра расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, цилиндрический корпус устройства выполнен с торцовым фланцем жестко связанным с корпусом изделия, стяжная муфта выполнена в виде полого стакана, дно которого с внутренней стороны выполнено коническим и взаимодействует с шаровым поясом резьбового стержня штока, при этом фланец штока выполнен с параллельными оси устройства и между собой лысками, расстояние между которыми не превосходит диаметра резьбового стержня штока, в дне стяжной муфты выполнен паз перпендикулярно плоскости указанных лысок штока, ширина которого равна диаметру резьбового стержня штока, цилиндрический стержень расположен внутри стяжной муфты и жестко связан с цилиндрическим корпусом устройства посредством указанной крышки, при этом радиальный упор стяжной муфты выполнен с возможностью взаимодействия с радиальным ребром цилиндрического корпуса, а паз в стяжной муфте при этом с возможностью расположения напротив выступающих частей фланца штока при срабатывании устройства.

На фиг. 1 показан общий вид устройства.

На фиг. 2 показано сечение А-А.

На фиг. 3 показано сечение Б-Б.

На фиг. 4 показано сечение В-В.

На фиг. 5 показан общий вид устройства после срабатывания.

На фиг. 6 показано сечение A₁-A₁ после срабатывания устройства.

Устройство для фиксации отделяемых в процессе эксплуатации частей изделия от корпуса содержит полый цилиндрический корпус 1 с эксцентрично расположенным на наружной поверхности приливом 2 с резьбовым гнездом 3 под пиротехнический источник давления 4. Корпус 1 выполнен также с торцовым фланцем 5, жестко скрепленным с корпусом изделия 6. В корпусе 1 соосно с ним установлена стяжная муфта 7 с возможностью углового перемещения. Внутри корпуса 1 соосно со стяжной муфтой 7 установлены шток 8, выполненный в виде резьбового стержня с цилиндрическим фланцем 9, с переходящим в стержень участком 10 в виде шарового пояса и фигурным хвостовиком 11, например, в виде многогранника, расположенным соосно фланцу 9 штока 8, жестко с ним связанным и расположенным относительно фланца 9 со стороны, противоположенной переходному участку 10, а также цилиндрический стержень 12, выполненный с фигурным гнездом 13, взаимодействующим с фигурным хвостовиком 11 штока 8. Стержень 12 расположен внутри стяжной муфты 7 и жестко скреплен при этом с корпусом 1, например посредством крышки 14. Стяжная муфта 7 выполнена в виде цилиндрического стакана, содержит цилиндрические фланцы 15, расположенные по торцам стяжной муфты 7, жестко с ней связанные и контактирующие своей цилиндрической поверхностью с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 1, продольное ребро 16, выполненное в виде кольцевого сектора, жестко связанного по меньшему диаметру со стяжной муфтой 7, контактирующего большим диаметром с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 1, а торцами с торцевыми поверхностями фланцев 15. Корпус 1 выполнен с продольным упором 17, в виде кольцевого сектора, жестко связанного по большему диаметру с цилиндрическим корпусом 1 устройства, контактирующего меньшим диаметром с наружной поверхностью стяжной муфты 7, а торцевыми плоскостями с указанными цилиндрическими фланцами 15. Рабочая камера 18 пиротехнического привода образована цилиндрическими поверхностями корпуса 1 и стяжной муфты 7, торцевыми поверхностями указанных цилиндрических фланцев 15 и продольными радиальными плоскостями указанного продольного упора 17 корпуса 1 и продольного ребра 16 стяжной муфты 7, при этом две других продольных плоскости упора 17 и ребра 16 расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, с возможностью взаимодействия друг с другом при срабатывании устройства. Внутри рабочей камеры 17 устройства дополнительно введен ограничитель 19 жестко связанный со стяжной муфтой 7, контактирующий.с радиальным упором 17 и зафиксированный относительно корпуса 1 устройства посредством фиксатора 20, например, срезного винта, при этом обеспечивается исходное состояние устройства. Стяжная муфта 7 выполнена в виде полого стакана, дно которого с внутренней стороны выполнено коническим и взаимодействует с шаровым поясом 10 резьбового стержня штока 8, при этом фланец 9 штока 8 выполнен с параллельными оси устройства и между собой лысками 21, расстояние между которыми не превосходит диаметра резьбового стержня шток 8, в дне стяжной муфты выполнен паз 22 перпендикулярно плоскости указанных лысок 21 штока 8, ширина которого равна диаметру резьбового стержня штока 8, при этом радиальный упор 15 стяжной муфты 7 выполнен с возможностью взаимодействия с радиальным ребром 16 цилиндрического корпуса 1, а паз 22 в стяжной муфте при этом с возможностью расположения напротив выступающих частей фланца 9 штока 8 при срабатывании устройства.

Крепится устройство к отделяемой части 23 с помощью средства крепления, размещенного в гнезде 24 отделяемой части 25. Средство крепления выполнено в виде набора шайб 26, установленного на резьбовом стержне штока 8, гайки 27, закрепленной на резьбовом стержне штока 8 с требуемым моментом затяжки, с возможностью опоры на отделяемые части 23 изделия через шайбы 26, и подпружиненной относительно указанных шайб 26 пружиной 28. Срабатывание устройства и разделение отделяемой части 23 и корпуса 6 изделия происходит следующим образом.

При подаче электрического сигнала на пиротехнический источник давления 4, размещенный в резьбовом гнезде 3 корпуса 1, происходит его срабатывание.. Продукты сгорания пиротехнического источника давления 4 из резьбового гнезда 3 попадают в рабочую камеру 18. За счет действия давления продуктов сгорания на рабочую поверхность ребра 16 и упора 117 стяжная муфта 7, срезая фиксатор 20, разворачивается вокруг продольной оси на 90° до упора ребра 16 в упор 17, а шток 8 остается в исходном положении за счет взаимодействия фигурного хвостовика 11 штока 8 с ответным фигурным гнездом 13 стержня 12, жестко связанного с корпусом 1 устройства. При этом паз 22, выполненный на дне стяжной муфты 7 располагается напротив выступающих частей фланца 9 штока 8 и стенки паза 22 располагаются параллельно лыскам 21 фланца 9, момент затяжки гайки 27 пропадает и гайка 27, под действием пружины 28, перемещается в осевом направлении, выдергивая шток 8 из корпуса 1 устройства, при этом фигурный хвостовик 11 штока 8 выходит из зацепления с фигурным гнездом 13 стержня 12.

Отделяемая часть 23 отходит от корпуса 6 изделия.

Таким образом, как видно из описания конструкции и работы устройства, решена поставленная техническая задача, а именно, обеспечено улучшение эксплуатационных характеристик устройства за счет уменьшения размеров устройства, при сохранении работоспособности устройства. В осевом направлении размеры устройства уменьшаются за счет исключения в прототипе осевого перемещения стяжной муфты устройства, а в поперечном за счет исключения в прототипе фиксирующих элементов и пространства для их поперечного перемещения при срабатывании устройства.

На предлагаемое техническое решение разработана конструкторская документация.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при проектировании, например, космических аппаратов с отделяемыми элементами. В устройство для фиксации отделяемых в процессе эксплуатации частей введены цилиндрические фланцы, расположенные по торцам стяжной муфты, продольный упор, выполненный в виде кольцевого сектора, продольное ребро, выполненное в виде кольцевого сектора, ограничитель, жестко связанный со стяжной муфтой, расположенный внутри рабочей камеры пиротехнического привода, рабочая камера пиротехнического привода. Цилиндрический корпус устройства выполнен с торцовым фланцем, жестко связанным с корпусом изделия. Стяжная муфта выполнена в виде полого стакана, дно которого с внутренней стороны выполнено коническим и взаимодействует с шаровым поясом резьбового стержня штока. Фланец штока выполнен с параллельными оси устройства и между собой лысками, расстояние между которыми не превосходит диаметра резьбового стержня штока. В дне стяжной муфты выполнен паз перпендикулярно плоскости указанных лысок штока. Цилиндрический стержень расположен внутри стяжной муфты и жестко связан с цилиндрическим корпусом устройства. Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационных характеристик устройства. 6 ил.

Устройство для фиксации отделяемых в процессе эксплуатации частей изделия от корпуса, содержащее связанные с отделяемыми частями изделия цилиндрический корпус, выполненный с торцовым фланцем, жестко связанным с корпусом изделия, соосно установленные в нем стяжную муфту, шток в виде резьбового стержня с фланцем, выполненным с переходящим в стержень участком в виде шарового пояса, и фигурным выступом, жестко связанным с указанным фланцем и расположенным соосно указанному штоку со стороны, противоположенной его резьбовому стержню, цилиндрический стержень, установленный соосно штоку и выполненный с фигурным гнездом, взаимодействующим с указанным фигурным выступом штока, крышку, расположенную соосно цилиндрическому корпусу со стороны, противоположенной резьбовому стержню штока, пиротехнический привод для перемещения стяжной муфты, образованный рабочей камерой, связанной газоходом с гнездом под пиротехнический источник давления, выполненным в корпусе устройства, и средство крепления устройства к отделяемым частям изделия, отличающееся тем, что в нем введены цилиндрические фланцы, расположенные по торцам стяжной муфты, жестко с ней связанные, контактирующие с внутренней поверхностью указанного цилиндрического корпуса, продольный упор, выполненный в виде кольцевого сектора, жестко связанного с корпусом по большему диаметру, контактирующего с внешней поверхностью муфты по меньшему диаметру, а торцевыми поверхностями с указанными цилиндрическими фланцами, продольное ребро, выполненное в виде кольцевого сектора, жестко связанного со стяжной муфтой по меньшему диаметру, контактирующее с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса по большему диаметру, а торцевыми поверхностями с указанными цилиндрическими фланцами, а также ограничитель, жестко связанный со стяжной муфтой, расположенный внутри рабочей камеры пиротехнического привода и контактирующий с указанным продольным упором корпуса устройства, рабочая камера пиротехнического привода образована цилиндрическими поверхностями корпуса и стяжной муфты, торцевыми поверхностями указанных цилиндрических фланцев и продольными радиальными плоскостями указанного продольного упора корпуса и продольного ребра стяжной муфты, при этом две другие продольные плоскости упора и ребра расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, цилиндрический корпус устройства выполнен с торцовым фланцем, жестко связанным с корпусом изделия, стяжная муфта выполнена в виде полого стакана, дно которого с внутренней стороны выполнено коническим и взаимодействует с шаровым поясом резьбового стержня штока, при этом фланец штока выполнен с параллельными оси устройства и между собой лысками, расстояние между которыми не превосходит диаметра резьбового стержня штока, в дне стяжной муфты выполнен паз перпендикулярно плоскости указанных лысок штока, ширина которого равна диаметру резьбового стержня штока, цилиндрический стержень расположен внутри стяжной муфты и жестко связан с цилиндрическим корпусом устройства посредством указанной крышки, при этом радиальный упор стяжной муфты выполнен с возможностью взаимодействия с радиальным ребром цилиндрического корпуса, а паз в стяжной муфте при этом с возможностью расположения напротив выступающих частей фланца штока при срабатывании устройства.