Устройство предварительной расстыковки электроразъемов Российский патент 2020 года по МПК F41F3/55 

Изобретение относится к устройствам для соединения и последующего разъединения электрических соединительных элементов, установленных на космических летательных аппаратах и предназначенных для предварительной расстыковки электрических цепей, расположенных в зоне влияния на их функционирование факторов, появляющихся при эксплуатации и разделении отсеков.

В машиностроении известен блок предварительной расстыковки электроразъемов, установленных на летательном аппарате (принятое за прототип, патент Российской Федерации RU №2294038, классы МПК: H01R 13/62, F16B 2/02, B64G 1/64, F41F 3/055, публикация патента 20.02.2007 г.), содержащий две части соединителя с взаимодействующими между собой элементами электроразъемов, привод расфиксации и направляющий штырь. Первая из частей соединителя закреплена на отсеке, а вторая скреплена с первой центральным замковым механизмом. Направляющий штырь закреплен в одной и взаимодействует свободной частью с поверхностью отверстия другой части соединителя. Центральный замковый механизм выполнен в виде толкателя, имеющего корпус, закрепленный на первой части соединителя, полый стержень, расположенный во внутренней полости корпуса, подпружиненный относительно корпуса, закрепленный одним концом на второй части соединителя и снабженный демпфером, закрепленным на его втором конце и установленным с возможностью взаимодействия с корпусом, и шток, расположенный внутри полого стержня, снабженный элементом со сферической опорной поверхностью, взаимодействующей с полым стержнем, и сферическим наконечником, контактирующим с выполненным сферическими поверхностями захватов привода расфиксации, закрепленного на корпусе толкателя, на одной из частей соединителя установлены ограничители обратного хода с возможностью контакта с другой его частью, перемещения после разъединения частей соединителя и подачи сигнала разъединения, а свободная часть направляющего штыря выполнена со сферической опорной поверхностью.

Конструкция устройства предварительной расстыковки, заявленная в прототипе, позволяет произвести быструю расстыковку соединителей и исключает повторное взаимодействие элементов электроразъемов, но после срабатывания и расстыковки электроразъемов, центральный замковый механизм, ограничители обратного хода и привод расфиксации остаются на отсеке, хотя не выполняют на нем уже полезную функцию и тем самым отрицательно влияют на весовые характеристики летательного аппарата.

Задачей изобретения является снижение веса космического летательного аппарата в полете, упрощение конструкции замкового механизма, обеспечение быстроты расстыковки с исключением повторного взаимодействия элементов электроразъемов и тем самым повышение надежности расстыковки.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве предварительной расстыковки электроразъемов, содержащий первую плату, закрепляемую на отсеке и вторую плату, скрепленную с ней центральным замковым механизмом, с установленными на них электроразъемами с взаимодействующими между собой элементами, привод расфиксации с электродетонатором, ограничители обратного хода и направляющий штырь, центральный замковый механизм выполнен в виде поршня, состоящего из двух частей с фланцами, соединенными между собой с помощью разрываемых элементов. Первая из этих частей поршня вставлена по ходовой посадке в цилиндр с внутренней надпоршневой полостью и закреплена на первой плате разрывным болтом с электродетонатором, а с противоположной стороны в эту часть поршня ввернут шток с зубчатыми выступами и обтюратором, закрепленным на его торце. Вторая часть поршня вставлена в первую по ходовой посадке на длине L₄ и охватывает шток своей частью, выполненной в виде цанги с расстоянием L₁ от плоскости зубов цанги до плоскости зубчатого выступа штока, при этом L₄>L₁ а плоскость зубов цанги контактирует с плоскостью зубчатого выступа штока после разъединения электроразъемов. Вторая часть поршня закреплена на второй плате с помощью гайки привода расфиксации с внутренней полостью, расположенной между электродетонатором и обтюратором, при этом обтюратор выполнен с возможностью взаимодействия с внутренней полостью гайки привода расфиксации по ходовой посадке. Заходная часть направляющего штыря, входящая в отверстие на первой плате, выполнена в двух диаметрах, первый из которых, длиной L₂, входит в отверстие по ходовой посадке, причем длина L₂ больше длины взаимодействующих элементов электроразъемов, а расстояние L₁ находится в интервале L>L₁>L₂, где L - длина штыря на втором диаметре. Расстояние L₃, на которую первая часть поршня входит в цилиндр, находится в соотношении L₃>L+L₂. Длина цилиндрического участка первой части поршня L₄, на которую заходит вторая часть, находится в соотношении L₄=1,1÷1,5 L₁. Между внутренним диаметром гайки привода расфиксации и наружным диаметром цанги второй части поршня установлена втулка, вставленная в гайку по ходовой посадке и контактирующая с внешним диаметром зубов цанги при срабатывании устройства.

Изобретение поясняется фигурой чертежа.

На Фиг. 1 - изображено устройство предварительной расстыковки электроразъемов.

Устройство предварительной расстыковки электроразъемов состоит из: Поз. 1 - первая плата; поз. 2 - вторая плата; поз. 3, 4 - электроразъемы; 5 - корпус отсека летательного аппарата; 6 - первая часть поршеня; 7 - вторая часть поршня; 8 - шток с зубчатыми выступами; 9 - обтюратор; 10 - разрывной болт; 11 - гайка привода расфиксации с внутренней полостью В и отверстиями для стравливания газов Г; 12 - винт крепления обтюратора; 13 - цилиндр с внутренней надпоршневой полостью С; 14 - ограничительная гайка; 15 - разрываемые элементы; 16 - направляющий штырь; 17, 18 - пиросредства, 19 - втулка.

Работает устройство предварительной расстыковки электроразъемов следующим образом. Первая плата 1, закрепленная на корпусе летательного аппарата 5 и с установленными на ней электроразъемами 3, стыкуется со второй платой 2 так, чтобы поверхность направляющего штыря 16 вошла в отверстие на первой плате по ходовой посадке на длине L₂. При этом сам штырь выполнен в двух диаметрах. Первый диаметр штыря, входящий в отверстие по ходовой посадке, выходя из него при срабатывании устройства, является дополнительным ограничителем обратного хода при предварительной расстыковки электроразъемов, так как для того, чтобы вставить обратно штырь, выполненный по посадке, необходимо усилие и отсутствие перекосов поверхностей. Устанавливаются технологические шпильки (не показаны), скрепляющие в необходимом положении электроразъемы, установленные на платах. Поршень, являющийся центральным замковым механизмом, состоит из двух частей 6 и 7, которые скрепленны разрываемыми элементами 15, выполненные из алюминиевого сплава. В первую часть поршня 6 ввернут шток 8 с зубчатыми выступами и обтюратором 9, закрепленным винтом 12 к штоку 8. Вторая часть поршня 7 вставлена в первую по ходовой посадке на длине L₄ и охватывает шток своей частью, выполненной в виде цанги с расстоянием L₁ от плоскости зубов цанги до плоскости зубчатого выступа штока. Вторая часть поршня 7 установлена на второй плате и крепится к ней гайкой 11, которая одновременно является и приводом расфиксации, в нем установлен электродетонатор 17. Поршень 6 в сборе с дет. поз. 2, 7, 8, 9, 11, 12, 15, 19 устанавливается в цилиндр 13 с внутренней надпоршневой полостью и закрепляется разрывным болтом 10 и ограничительной гайкой 14 на первой части платы. В болт 10 устанавливается электродетонатор 18. На второй плате устанавливаются электроразъемы 4, которые стыкуются с электроразъемами 3, установленными на первой плате. Снимаются технологические шпильки.

Перед возникновением факторов, появляющихся при эксплуатации (например, пожаро-взрывоопасность, атмосферные воздействия и т.д.) и разделении отсеков, которые могут повлиять на функционирование, происходит предварительная расстыковка электрических цепей. Подается сигнал на срабатывание пиросредства 17. Давление в полости В повышается и действует на обтюратор 9 и на гайку 11. Гайка 11 скреплена со второй частью поршня 7, а обтюратор, закрепленный с помощью гайки 12 со штоком 8, через шток скреплен с первой частью поршня 6. Вторая часть поршня вставлена в первую по ходовой посадке на длине L₄ и охватывает шток своей частью, выполненный в виде цанги. Первая часть поршня закреплена на плате 1, а вторая на плате 2. При повышении давления в полости В разрываются детали поз. 15, скрепляющие две части поршня, и вторая плата поз. 2, вместе со второй частью поршня 7, втулкой 19 и гайкой 11 перемещаются по ходовой посадке вдоль оси поршня 6 на величину L₁. Взаимодействующие между собой элементы электроразъемов 3 и 4 разъединяются, предохраняя элементы электрических цепей, находящихся при последующей отстыковке отсеков летательного аппарата в зоне, влияющей на их работоспособность. Втулка 19 служит дополнительным обтюратором при движении второй части поршня и одновременно контактирует с внешним диаметром зубов цанги при срабатывании устройства, не позволяя ему деформироваться, что повышает надежность работы устройства. Плоскость зубов цанги фиксируются плоскостью зубчатого выступа штока, исключая повторное взаимодействие элементов электроразъемов, тем самым являясь ограничителями обратного хода, при этом L₄>L₁. Это соотношение показывает, что при расстыковки электроразъемов вторая часть поршня, перемещаясь под действием давления по ходовой посадке, не полностью выходит из первой части поршня, что сохраняет работоспособность устройства. При перемещении гайки 11 на величину L₁ происходит падение давления в полости В - стравливание газов через отверстия Г. После выхода отсека летательного аппарата из внешних элементов (например, обтекателя), подается сигнал на срабатывания пиросредства 18 разрывного болта 10. Болт разрывается во внутренней надпоршневой полости С, давление в полости С повышается и создается усилие, действующее на торец поршня. Поршень совместно с закрепленным на нем штоком, премещается в цилиндре 13 и передает усилие через плоскость зубчатого выступа штока на плоскость зубов цанги т.е. на вторую часть поршня, а через его фланец на плату 2, и происходит сброс второй платы поз. 2 вместе с дет. поз. 4, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 16, 17, 19 и частью дет. поз. 10. При этом глубина L₃, на которую первая часть поршня входит в цилиндр, находится в соотношении L₃>L+L₂, где L - длина штыря на втором диаметре, L₂ - длина штыря на первом диаметре. Это необходимо для того, чтобы поршень, а не направляющий штырь вышел последним из отвертия, находящимся на плате 1 при сбросе платы 2. Если будет наоборот, могут возникнуть дополнительные усилия, способные привести к перекосам и заклиниванию при расстыковке плат.

Расстояние L₁ находится в интервале L>L₁>L₂, где L - длина штыря на втором диаметре, L₁ - расстояние от плоскости зубов цанги до плоскости зубчатого выступа штока (длина перемещения зубов цанги или расстояние, на которое расходятся фланцы первой и второй частей поршня после разрыва элементов поз. 15), L₂ - длина штыря на первом диаметре, на которую направляющий штырь входит в отверстие на плате 1 по ходовой посадке. При этом, длина L₂ больше длины взаимодействующих элементов электроразъемов, что позволяет производить стыковку и расстыковку электроразъемов без повреждения их взаимодействующих элементов. Это соотношение обеспечивает дополнительную надежность при расстыковки плат. Первая часть штыря выходит из отверстия раньше, чем происходит фиксация зубов цанги на зубчатом выступе штока. Дополнительную надежность устройству дает соотношение L>L₁. Оно необходимо в случае, если при повышении давления в полости С, усилие от него сомнет втулку 19 и выведет цангу из зацепления. В этом случае первая часть поршня, перемещаясь по ходовой посадке во второй части поршня, проходит расстояние L₁ пока фланцы поршней не коснутся. При этом направляющий штырь не должен выйти из отверстия на отсеке, обеспечивая совместно с поршнем соосное разделение плат.

Длина цилиндрического участка первой части поршня L₄, на которую заходит вторая часть, находится в соотношении L₄=1,1÷1,5 L₁, где L₁ - длина перемещения зубов цанги. Это соотношение обеспечивает надежный сброс платы 2. Увеличение коэффициента приводит к увеличению размеров других составляющих устройства (штырь, цилиндр, первая часть поршня), что отрицательно влияет на массово габаритные характеристики устройства, а уменьшение может нарушить работоспособность устройства из-за расфиксации центрального замкового механизма.

Таким образом использование предлагаемого изобретения позволяет снизить вес космического летательного аппарата за счет сброса второй платы в полете при упрощении конструкции замкового механизма и обеспечении быстроты расстыковки с исключением повторного взаимодействия элементов электроразъемов, что повышает надежность расстыковки.

Изобретение относится к устройствам для соединения и последующего разъединения электрических соединительных элементов. Устройство предварительной расстыковки электроразъемов содержит две платы, скрепленные замковым механизмом с установленными на них электроразъемами с взаимодействующими между собой элементами, привод расфиксации с электродетонатором, ограничители обратного хода и направляющий штырь. Замковый механизм выполнен в виде поршня, состоящего из двух частей с фланцами, соединенных между собой с помощью разрываемых элементов. Первая из частей поршня входит по ходовой посадке в цилиндр с внутренней надпоршневой полостью и закреплена на первой плате разрывным болтом с электродетонатором, а с другой стороны ввернут шток с зубчатыми выступами и обтюратором. Вторая часть поршня вставлена в первую по ходовой посадке и охватывает шток своей частью, выполненной в виде цанги, а плоскость зубов цанги контактирует с плоскостью зубчатого выступа штока после разъединения электроразъемов, закреплена на второй плате с помощью гайки привода расфиксации с внутренней полостью, расположенной между электродетонатором и обтюратором. Техническим результатом изобретения является повышение надежности расстыковки. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство предварительной расстыковки электроразъемов, содержащее первую плату, закрепленную на отсеке, и вторую плату, скрепленную с ней центральным замковым механизмом, с установленными на них электроразъемами с взаимодействующими между собой элементами, привод расфиксации с электродетонатором, ограничители обратного хода и направляющий штырь, отличающееся тем, что центральный замковый механизм выполнен в виде поршня, состоящего из двух частей с фланцами, соединенными между собой с помощью разрываемых элементов, первая из этих частей поршня вставлена по ходовой посадке в цилиндр с внутренней надпоршневой полостью и закреплена на первой плате разрывным болтом с электродетонатором, а с противоположной стороны в эту часть поршня ввернут шток с зубчатыми выступами и обтюратором, закрепленным на его торце, вторая часть поршня вставлена в первую по ходовой посадке на длине L₄ и охватывает шток своей частью, выполненной в виде цанги с расстоянием L₁ от плоскости зубов цанги до плоскости зубчатого выступа штока, при этом L₄>L₁ и плоскость зубов цанги контактирует с плоскостью зубчатого выступа штока после разъединения электроразъемов, вторая часть поршня закреплена на второй плате с помощью гайки привода расфиксации с внутренней полостью, расположенной между электродетонатором и обтюратором, при этом обтюратор выполнен с возможностью взаимодействия с внутренней полостью гайки привода расфиксации по ходовой посадке.

2. Устройство предварительной расстыковки электроразъемов по п. 1, отличающееся тем, что заходная часть направляющего штыря, входящая в отверстие на первой плате, выполнена в двух диаметрах, первый из которых, длиной L₂, входит в отверстие по ходовой посадке, причем длина L₂ больше длины взаимодействующих элементов электроразъемов, а расстояние L₁ находится в интервале L>L₁>L₂, где L - длина штыря на втором диаметре, L₁ - расстояние от плоскости зубов цанги до плоскости зубчатого выступа штока (длина перемещения зубов цанги).

3. Устройство предварительной расстыковки электроразъемов по п. 1, отличающееся тем, что глубина L₃, на которую первая часть поршня входит в цилиндр, находится в соотношении L₃>L+L₂,

где L - длина штыря на втором диаметре, L₂ - длина штыря на первом диаметре.

4. Устройство предварительной расстыковки электроразъемов по п. 1, отличающееся тем, что длина цилиндрического участка первой части поршня L₄, на которую заходит вторая часть, находится в соотношении L₄=1,1÷1,5 L₁, где L₁ - длина перемещения зубов цанги.

5. Устройство предварительной расстыковки электроразъемов по п. 1, отличающееся тем, что между внутренним диаметром гайки привода расфиксации и наружным диаметром цанги второй части поршня установлена втулка, вставленная в гайку по ходовой посадке, при этом втулка выполнена с возможностью взаимодействия с внешним диаметром зубов цанги.