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 №2234005 от 21.08.2002 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 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, 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 осевые размеры, что определяется необходимостью осевого перемещения стяжной муфты относительно обоймы 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 упор, расположенный 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 указанным упором, 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, и средство стопорения указанного цилиндрического стержня.

Данное устройство имеет следующие эксплуатационные недостатки:

1. Данное устройство имеет значительные осевые размеры, что определяется необходимостью осевого перемещения стяжной муфты относительно обоймы при срабатывании устройства.

Технической задачей решаемой данным техническим решением является улучшение эксплуатационных характеристик устройства за счет уменьшения его осевых размеров устройства.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в известном устройстве, содержащем связанные с отделяемыми частями изделия цилиндрический корпус, соосно установленные в нем стяжную муфту, выполненную в виде полого цилиндра, обойму, выполненную 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, а также упор, расположенный соосно цилиндрическому корпусу со стороны, противоположенной фланцу обоймы, пиротехнический привод для перемещения стяжной муфты относительно обоймы, 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 продольные упоры, жестко связанные с корпусом, равномерно расположенные на, его внутренней поверхности, цилиндрические фланцы, расположенные по торцам стяжной муфты, жестко с ней связанные и контактирующие с внутренней поверхностью указанного цилиндрического корпуса, и охватывающие указанные продольные упоры, продольные ребра, жестко связанные со стяжной муфтой, равномерно расположенные на наружной поверхности стяжной муфты между указанными фланцами и контактирующие с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса, рабочие камеры пиротехнического привода образованы указанными радиальными ребрами стяжной муфты и продольными упорами корпуса, при этом в стяжной муфте выполнены радиальные пазы с возможностью расположения напротив фиксирующих элементов при срабатывании устройства, продольные ребра стяжной муфты выполнены с возможностью взаимодействия со смежными продольными упорами цилиндрического корпуса при срабатывании устройства, на внутренней поверхности стяжной муфты выполнен кольцевой упор с возможностью взаимодействия с фиксирующими элементами при эксплуатации устройства, а цилиндрический корпус устройства выполнен с кольцевой герметичной полостью расположенной в цилиндрической стенке указанного корпуса, сопряженной с гнездом под пиротехнический источник давления, и радиальными отверстиями, равномерно расположенными по окружности и связывающими указанную герметичную полость с рабочими камерами пиротехнического привода устройства. Дополнительной технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является улучшение эксплуатационных характеристик устройства за счет улучшения его компоновки в изделии.

Поставленная дополнительная техническая задача достигается тем, что в устройство дополнительно введен цилиндрический кожух соосно установленный на корпус устройства, опирающийся одним торцом на корпус устройства со стороны крепления корпуса к фланцу обоймы, а с противоположенной стороны поджатый упором устройства. При этом дополнительно введенный кожух выполнен с эксцентрично расположенным на его внешней поверхности приливом с резьбовым гнездом под пиротехнический источник давления и образует с корпусом устройства указанную герметичную кольцевую полость., сопряженную газоходом с гнездом под пиротехнический источник давления, а с рабочей камерой пиротехнического привода перемещения стяжной муфты через ряд дополнительно выполненных в корпусе устройства равномерно расположенных по окружности отверстий.

На фиг. 1 показан общий вид устройства.

На фиг. 2 показан общий вид устройства после срабатывания и отделения частей изделия от корпуса.

На фиг. 3 показано сечение А-А на фиг. 1.

На фиг. 4 показано сечение Б-Б на фиг. 1.

На фиг. 5 показано сечение В-В на фиг. 2.

На фиг. 6 показано сечение Г-Г на фиг. 2.

Устройство для фиксации отделяемых в процессе эксплуатации частей изделия от корпуса содержит полый цилиндрический корпус 1, соосно установленные в нем обойму 2, с фиксирующими элементами 3, стяжную муфту 4, выполненную в виде полого цилиндра, и шток 5. Обойма 2 выполнена в виде, полого цилиндра с торцовым фланцем 6, жестко скрепленным с цилиндрическим корпусом 1 и взаимодействующим с корпусом 7 изделия, сквозными радиальными пазами 8 прямоугольного профиля, в которых подвижно установлены фиксирующие элементы 3 с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью стяжной муфты 4. Фиксирующие элементы 3 выполнены каждый в виде части плоского кольца, имеющего на торце внутреннего диаметра коническую фаску 9, обращенную внутрь обоймы 2. Шток 5 установлен внутри обоймы 2 с возможностью осевого перемещения. Он выполнен в виде резьбового стержня с цилиндрическим фланцем 10, с переходящим в стержень участком 11 в виде шарового пояса, предназначенным для взаимодействия с конической фаской 9 фиксирующих элементов 3. Шток 5 снабжен также фигурным хвостовиком 12, например, в виде многогранника, расположенным соосно фланцу 10 штока 5, жестко с ним связанным и расположенным относительно фланца 10 со стороны противоположенной переходному участку 11. Стяжная муфта 4 содержит цилиндрические фланцы 13, расположенные по торцам стяжной муфты, жестко с ней связанные и контактирующие своей цилиндрической поверхностью с внутренней поверхностью указанного цилиндрического корпуса 1, продольные ребра14, жестко связанные со стяжной муфтой, равномерно расположенные на наружной поверхности между указанными фланцами 13 и контактирующие с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 1. Корпус 1 выполнен с продольными упорами 15, жестко связанными с цилиндрическим корпусом 1 устройства, расположенными на его внутренней поверхности, между указанными цилиндрическими фланцами 13 и, образующими с радиальными ребрами 14 стяжной муфты 4 рабочие камеры 16 пиротехнического привода. В устройство дополнительно введен цилиндрический кожух 17 соосно установленный на корпус 1 устройства, опирающийся одним торцом на корпус устройства со стороны крепления корпуса 1 к фланцу 6 обоймы 2, а с противоположенной стороны поджатый кольцевым упором 18 устройства. При этом дополнительно введенный кожух 17 выполнен с эксцентрично расположенным на его внешней поверхности приливом 19 с резьбовым гнездом 20 под пиротехнический источник давления 21 и образует с корпусом 1 устройства, герметичную кольцевую полость 22, связанную газоходом 23 с гнездом 20 под пиротехнический источник давления 21., а с рабочими камерами 16 пиротехнического привода перемещения стяжной муфты через ряд дополнительно выполненных в корпусе устройства равномерно расположенных по окружности радиальных отверстий 24. При этом в стяжной муфте выполнены радиальные пазы 25 с возможностью расположения напротив фиксирующих элементов 3 при срабатывании устройства, а продольные ребра 14 стяжной муфты выполнены с возможностью взаимодействия со смежными продольными упорами 15 цилиндрического корпуса 1 при срабатывании устройства, а на внутренней поверхности стяжной муфты 4 выполнен кольцевой стопор 26 с возможностью взаимодействия с фиксирующими элементами 3 при эксплуатации устройства. Кольцевой упор 18, расположен на торце цилиндрического корпуса 1, противоположном торцовому фланцу 6. Внутри полой муфты 4 размещен также цилиндрический стержень 27, подпружиненный относительно упора 26 пружиной 28 и выполненный с фигурным гнездом 29, взаимодействующим с фигурным хвостовиком 12 штока 5. Стержень 27 снабжен также головкой под ключ 30, расположенной за кольцевым упором 18 и взаимодействующей с ним при срабатывании устройства.

Крепится устройство к отделяемой части 31 с помощью средства крепления, размещенного в гнезде 32 отделяемой части 31. Средство крепления выполнено в виде шайбы 33, установленной на резьбовом стержне штока 5, гайки 34, закрепленной на резьбовом стержне штока 5 с возможностью опоры на отделяемые части 31 изделия через шайбу 33, и подпружиненной относительно указанной шайбы 33 пружиной 35.

Срабатывание устройства и разделение отделяемой части 31 и корпуса 7 изделия происходит следующим образом.

При подаче электрического сигнала на пиротехнический источник давления 21, размещенный в резьбовом гнезде 20 корпуса 1 происходит его срабатывание. Продукты сгорания пиротехнического источника давления 21 (газ и твердая фракция) из резьбового гнезда 20 попадают в герметичную кольцевую полость 22, где остаются твердые частицы, а газ через радиальные отверстия 24 поступает в рабочие камеры 16, образованные продольными ребрами 14 стяжной муфты 4 и продольными упорами 15 корпуса 1. За счет действия давления продуктов сгорания на рабочую поверхность ребер 14 и упоров 15 стяжная муфта 4 разворачивается вокруг продольной оси до упора каждого ребра 14 в смежный упор 15. При этом радиальные пазы 25 стяжной муфты 4 располагаются напротив фиксирующих элементов 3. Гайка 34, под действием пружины 35, перемещается в осевом направлении, выдергивая при этом шток 5 из обоймы 6. Шток 5 при осевом перемещении раздвигает фиксирующие элементы 3 за счет взаимодействия сферической поверхности переходного участка 11 с конической фаской 9 фиксирующих элементов 3. При перемещении штока 5 цилиндрический стержень 27 перемещается в том же направлении под действием пружины 28 до упора головки под ключ 30 в кольцевой стопор 26 корпуса 1 и выходит из зацепления с фигурным хвостовиком 12 штока 5. Отделяемая часть 31 отходит от корпуса 7 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 осевых размеров устройства, повышения надежности работы устройства и улучшение компоновки устройства на корпусе изделия.

На предлагаемое техническое решение разработана конструкторская документация, изготовлены опытные образцы.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при проектировании, например, космических аппаратов с отделяемыми элементами. В устройстве для фиксации отделяемых в процессе эксплуатации частей изделия от корпуса введены продольные упоры, жестко связанные с корпусом и равномерно расположенные на его внутренней поверхности, цилиндрические фланцы, расположенные по торцам стяжной муфты, продольные ребра, жестко связанные со стяжной муфтой. Камеры пиротехнического привода образованы указанными продольными ребрами стяжной муфты и продольными упорами корпуса. Продольные ребра стяжной муфты выполнены с возможностью взаимодействия со смежными продольными упорами цилиндрического корпуса при срабатывании устройства. На внутренней поверхности стяжной муфты выполнен кольцевой упор с возможностью взаимодействия с фиксирующими элементами при эксплуатации устройства. Цилиндрический корпус устройства выполнен с кольцевой герметичной полостью, расположенной в цилиндрической стенке указанного корпуса. Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационных характеристик устройства. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для фиксации отделяемых в процессе эксплуатации частей изделия от корпуса, содержащее 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, упор, расположенный соосно цилиндрическому корпусу со стороны, противоположенной фланцу обоймы, и пиротехнический привод для перемещения стяжной муфты относительно обоймы, образованный рабочей камерой, связанной газоходом с гнездом под пиротехнический источник давления, а также средство крепления устройства к отделяемым частям изделия, отличающееся тем, что в нем введены продольные упоры, жестко связанные с цилиндрическим корпусом устройства и равномерно расположенные на его внутренней поверхности, стяжная муфта выполнена с цилиндрическими фланцами, охватывающими указанные продольные упоры корпуса, расположенными по торцам стяжной муфты, жестко с ней связанными и контактирующими своей цилиндрической поверхностью с внутренней поверхностью указанного цилиндрического корпуса, и продольными ребрами, жестко связанными со стяжной муфтой, равномерно расположенными между указанными фланцами на наружной поверхности указанной муфты, контактирующими с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса и указанными продольными упорами, рабочие камеры пиротехнического привода устройства образованы указанными продольными ребрами стяжной муфты и продольными упорами корпуса устройства, при этом в стяжной муфте выполнены радиальные пазы с возможностью расположения напротив фиксирующих элементов при срабатывании устройства, продольные ребра стяжной муфты выполнены с возможностью взаимодействия со смежными продольными упорами цилиндрического корпуса при срабатывании устройства, на внутренней поверхности стяжной муфты выполнен кольцевой упор с возможностью взаимодействия с фиксирующими элементами при эксплуатации устройства, а цилиндрический корпус устройства выполнен с кольцевой герметичной полостью, расположенной в цилиндрической стенке указанного корпуса, сопряженной с гнездом под пиротехнический источник давления, и радиальными отверстиями, равномерно расположенными по окружности и связывающими указанную герметичную полость с рабочими камерами пиротехнического привода устройства.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем дополнительно введен кожух, выполненный в виде полого цилиндра, установленного соосно на корпус устройства, опирающийся одним торцом на корпус устройства со стороны крепления корпуса к фланцу обоймы, а с противоположенной стороны поджатый упором устройства, при этом дополнительно введенный кожух выполнен с эксцентрично расположенным на его внешней поверхности приливом с резьбовым гнездом под пиротехнический источник давления и образует с корпусом устройства герметичную кольцевую полость, связанную газоходом с гнездом под пиротехнический источник давления.