Гидродинамическая система разделения элементов конструкции Российский патент 2021 года по МПК B64C1/00 B64G1/64 F42B15/36 

Изобретение относится к системам сброса или отделения объектов, преимущественно ступеней ракет, отсеков, обтекателей, защитных экранов и полезных нагрузок от несущих конструкций летательного аппарата, на любых участках траектории полета, и может быть использовано в области авиационной и ракетной техники.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является система разделения элементов конструкции - патент RU 2724337, содержащая силовые узлы крепления шпангоутов разделяемых конструкций, привалочные поверхности, выполненные в торцевых плоскостях шпангоутов, пироузлы расфиксации силовых узлов крепления и толкатель отделения, силовые узлы крепления шпангоутов содержат выполненные на шпангоуте одной из разделяемых конструкций упорные полки, распределенные по периферии шпангоута, и выполненные на шпангоуте другой из разделяемых конструкций фиксирующие рычаги, установленные на осях поворота, с возможностью упора при вращении на осях поворота одного из концов фиксирующего рычага на упорные полки шпангоута противоположной отделяемой части конструкции, а также подвижную раму, снабженную плавающими сферическими подшипниками скольжения, установленную на направляющих через отверстия внутренних колец плавающих сферических подшипников скольжения, с возможностью перемещения по направляющим, в направлении перпендикулярном привалочной плоскости шпангоутов, расположенные на подвижной раме подпружиненные фиксаторы конечного положения, выполненные в виде качалок, установленных на осях поворота, с возможностью упора при вращении на осях поворота края качалки в выступ на шпангоуте, при перемещении подвижной рамы в крайнее положение, тяги, соединяющие подвижную раму с противоположными частями фиксирующих рычагов, выполненные с возможностью регулирования их длины, гайку с затяжным болтом, с упором головки затяжного болта в подвижную раму, и прижатием шпангоутов по привалочным поверхностям при перемещении подвижной рамы в процессе затяжки болта, при этом в теле болта выполнена кольцевая канавка с конической боковой стенкой, расположенной со стороны, противоположной направлению затяжки болта, упорная часть головки затяжного болта выполнена в виде отдельных сухариков, частично погруженных в канавку тела затяжного болта, имеющих форму погруженной части, идентичную форме канавки тела затяжного болта, и цилиндрического сдвигаемого подпружиненного поршня, размещенного над отдельными сухариками, а сам пироузел расфиксации силовых узлов крепления выполнен в виде пневмоцилиндра со сдвигаемым относительно тела затяжного болта корпусом, закрепленным на подвижной раме и охватывающим сдвигаемый подпружиненный поршень.

Общими существенными признаками прототипа - системы разделения элементов конструкции, совпадающими с существенными признаками предлагаемого устройства являются следующие: стык содержит шпангоуты разделяемых элементов конструкций, привалочные поверхности, выполненные на торцевых плоскостях шпангоутов, силовые узлы крепления шпангоутов, содержащие выполненные на шпангоуте одной из разделяемых конструкций упорные полки, распределенные по периферии шпангоута, и выполненные на шпангоуте другой из разделяемых конструкций фиксирующие рычаги, установленные на осях поворота, с возможностью упора при вращении на осях поворота одного из концов фиксирующего рычага на упорные полки шпангоута противоположной отделяемой части конструкции, узел расфиксации силовых узлов крепления, содержащий цилиндр со сдвигаемым поршнем, пироагрегат, сообщенный с надпоршневой полостью цилиндра, и устройство расфиксации силовых узлов крепления, толкатель отделения, подвижную раму, установленную на направляющих через выполненные в подвижной раме окна, с возможностью перемещения по направляющим, в направлении перпендикулярном привалочной плоскости шпангоутов, подпружиненные фиксаторы конечного положения подвижной рамы, тяги, соединяющие подвижную раму с противоположными частями фиксирующих рычагов, выполненные с возможностью регулирования их длины.

Особенностью известного стыка - прототипа является то, что эта система разделения элементов конструкции не обеспечивает в конструкциях, предъявляющих требования по обеспечению свободного пространства в центральной внутренней части отсека, возможность использования одного пироузла, что снижает надежность изделия в целом, а также значительно увеличивает параметры виброудара, воздействующего на конструкцию. Пироузлы, приводящие в движение подвижную раму за счет энергии пороховых газов, создают значительные перегрузки, которые также увеличивает параметры виброудара, воздействующего на конструкцию. Срабатывание нескольких пироузлов, расположенных непосредственно на подвижной раме, происходит неравномерно, что приводит к перекосу подвижной рамы при ее движении и требует применять плавающие сферические подшипники, что усложняет конструкцию подвижной рамы и увеличивает ее массу.

Предлагаемое изобретение - гидродинамическая система разделения элементов конструкции позволяет независимо от требований по распределению свободного пространства в центральной внутренней части отсека применять один пироузел, соединенный трубопроводами с гидравлическими механизмами расфиксации, что повышает надежность изделия в целом, а также уменьшает параметры виброудара, воздействующего на конструкцию. Пироузел за счет энергии пороховых газов обеспечивает только расфиксацию подвижной рамы, перемещение происходит за счет пружин, установленных на направляющих, что снижает параметры виброудара, воздействующего на конструкцию. Гидравлические механизмы расфиксации, задействованные от одного пироузла срабатывают синхронно, а установленные на каждой из направляющих пружины обеспечивают приложение силы непосредственно в зону контакта направляющей и подвижной рамы, что значительно снижает ее перекос, снимая требования по применению плавающих сферических подшипников, тем самым упрощая конструкцию подвижной рамы и уменьшая ее массу.

Для достижения названного технического результата в гидродинамической системе разделения элементов конструкции имеется: шпангоуты разделяемых элементов конструкций, привалочные поверхности, выполненные на торцевых плоскостях шпангоутов, силовые узлы крепления шпангоутов, содержащие выполненные на шпангоуте одной из разделяемых конструкций упорные полки, распределенные по периферии шпангоута, и выполненные на шпангоуте другой из разделяемых конструкций фиксирующие рычаги, установленные на осях поворота, с возможностью упора при вращении на осях поворота одного из концов фиксирующего рычага на упорные полки шпангоута противоположной отделяемой части конструкции, узел расфиксации силовых узлов крепления, содержащий цилиндр со сдвигаемым поршнем, пироагрегат, сообщенный с надпоршневой полостью цилиндра, и устройство расфиксации силовых узлов крепления, толкатель отделения, подвижную раму, установленную на направляющих через выполненные в подвижной раме окна, с возможностью перемещения по направляющим, в направлении перпендикулярном привалочной плоскости шпангоутов, подпружиненные фиксаторы конечного положения подвижной рамы, тяги, соединяющие подвижную раму с противоположными частями фиксирующих рычагов, выполненные с возможностью регулирования их длины, при этом устройство расфиксации силовых узлов крепления выполнено в виде гидроцилиндра с выдвижным штоком, зафиксированным от свободного перемещения срезной шпилькой, установленной в шток через корпус гидроцилиндра, конец штока соединен с рычагом, имеющим ось поворота, захват, выполненный в виде качалки установленной на оси вращения, с упором одного из концов захвата на ось поворота рычага, и упором противоположного конца захвата на упорную поверхность затяжной шпильки с гайкой, проходящей через окно в подвижной раме, с упором гайки в подвижную раму, и прижатием шпангоутов по привалочным поверхностям при перемещении подвижной рамы в процессе затяжки гайки, при этом в оси поворота рычага выполнен поперечный вырез, позволяющий захвату свободно вращаться высвобождая затяжную шпильку, при повороте рычага вырезом к концу захвата, надпоршневая полость гидроцилиндра сообщена трубопроводом с подпоршневой полостью цилиндра узла расфиксации силовых узлов крепления, образуя единый объем, заполненный рабочей жидкостью, а подвижная рама установлена с упором на пружины, обеспечивающие ее перемещение при высвобождении затяжной шпильки.

Отличительным признаком предлагаемой гидродинамической системы разделения элементов конструкции является то, что устройство расфиксации силовых узлов крепления выполнено в виде гидроцилиндра с выдвижным штоком, зафиксированным от свободного перемещения срезной шпилькой, установленной в шток через корпус гидроцилиндра, конец штока соединен с рычагом, имеющим ось поворота, захват, выполненный в виде качалки установленной на оси вращения, с упором одного из концов захвата на ось поворота рычага, и упором противоположного конца захвата на упорную поверхность затяжной шпильки с гайкой, проходящей через окно в подвижной раме, с упором гайки в подвижную раму, и прижатием шпангоутов по привалочным поверхностям при перемещении подвижной рамы в процессе затяжки гайки, при этом в оси поворота рычага выполнен поперечный вырез, позволяющий захвату свободно вращаться высвобождая затяжную шпильку, при повороте рычага вырезом к концу захвата, надпоршневая полость гидроцилиндра сообщена трубопроводом с подпоршневой полостью цилиндра узла расфиксации силовых узлов крепления, образуя единый объем, заполненный рабочей жидкостью, а подвижная рама установлена с упором на пружины, обеспечивающие ее перемещение при высвобождении затяжной шпильки.

Благодаря наличию данных отличительных признаков в совокупности с известными достигается следующее: данная схема повышает надежность изделия в целом, а также уменьшает параметры виброудара, воздействующего на конструкцию.

Данное техническое решение может найти применение в качестве узла стыковки ступеней ракет, отсеков, обтекателей, защитных экранов и полезных нагрузок, которые необходимо отделить во время полета.

Изобретение поясняется фиг. 1…6.

На фиг. 1 представлен вид сзади на гидродинамическую систему разделения элементов конструкции.

На фиг. 2, сеч. А-А (фиг. 1), представлена гидродинамическая система разделения элементов конструкции в положении удержания.

На фиг. 3, сеч. Б-Б (фиг. 1), представлен гидроцилиндр с выдвижным штоком.

На фиг. 4, сеч. В-В (фиг. 1), представлен узел содержащий гидроцилиндр со сдвигаемым поршнем и пироагрегат.

На фиг. 5, сеч. Г-Г (фиг. 1), представлен силовой узел в положении удержания.

На фиг. 6, сеч. Д-Д (фиг. 2), представлено устройство расфиксации подвижной рамы.

Гидродинамическая система разделения элементов конструкции, изображенная на фиг. 1…6 содержит шпангоуты 1 (фиг. 2, 3, 4, 5) и 2 (фиг. 2, 3, 4, 5, 6) разделяемых элементов конструкций, привалочные поверхности 3 (фиг. 2, 3, 4, 5), выполненные на торцевых плоскостях шпангоутов 1 и 2, силовые узлы крепления шпангоутов 1 и 2, содержащие выполненные на шпангоуте 1 одной из разделяемых конструкций упорные полки 4 (фиг. 5), распределенные по периферии шпангоута 1, и выполненные на шпангоуте 2 другой из разделяемых конструкций фиксирующие рычаги 5 (фиг. 5), установленные на осях поворота 6 (фиг. 5), с возможностью упора при вращении на осях поворота 6 одного из концов фиксирующего рычага 5 на упорные полки 4 шпангоута 1 противоположной отделяемой части конструкции, узел расфиксации силовых узлов крепления, содержащий цилиндр 7 (фиг. 4) со сдвигаемым поршнем 8 (фиг. 4), пироагрегат 9 (фиг. 1, 4), сообщенный с надпоршневой полостью цилиндра 7, и устройство расфиксации силовых узлов крепления, толкатель отделения 10 (фиг. 1), подвижную раму 11 (фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6), установленную на направляющих 12 (фиг. 1, 2) через выполненные в подвижной раме 11 окна 13 (фиг. 2), с возможностью перемещения по направляющим 12, в направлении перпендикулярном привалочной плоскости 3 шпангоутов 1 и 2, подпружиненные фиксаторы конечного положения 14 (фиг. 1, 3, 6) подвижной рамы 11, тяги 15 (фиг. 5), соединяющие подвижную раму 11 с противоположными частями фиксирующих рычагов 5, выполненные с возможностью регулирования их длины, при этом устройство расфиксации силовых узлов крепления выполнено в виде гидроцилиндра 16 (фиг. 2, 3, 6) с выдвижным штоком 17 (фиг. 3, 6), зафиксированным от свободного перемещения срезной шпилькой 18 (фиг. 3, 6), установленной в шток 17 через корпус гидроцилиндра 16, конец штока 17 соединен с рычагом 19 (фиг. 3, 6), имеющим ось поворота 20 (фиг. 6), захват 21 (фиг. 6), выполненный в виде качалки установленной на оси вращения 22 (фиг. 6), с упором одного из концов захвата 21 на ось поворота 20 рычага 19, и упором противоположного конца захвата 21 на упорную поверхность 23 (фиг. 6) затяжной шпильки 24 (фиг. 1, 2, 6) с гайкой 25 (фиг. 1, 2, 6), проходящей через окно 26 (фиг. 6) в подвижной раме 11, с упором гайки 25 в подвижную раму 11, и прижатием шпангоутов 1 и 2 по привалочным поверхностям 3 при перемещении подвижной рамы 11 в процессе затяжки гайки 25, при этом в оси поворота 20 рычага 19 выполнен поперечный вырез 27 (фиг. 6), позволяющий захвату 21 свободно вращаться высвобождая затяжную шпильку 24, при повороте рычага 19 вырезом 27 к концу захвата 21, надпоршневая полость гидроцилиндра 16 сообщена трубопроводом 28 (фиг. 2, 3, 4) с подпоршневой полостью цилиндра 7 узла расфиксации силовых узлов крепления, образуя единый объем, заполненный рабочей жидкостью 29 (фиг. 3, 4), а подвижная рама 11 установлена с упором на пружины 30 (фиг. 2), обеспечивающие ее перемещение при высвобождении затяжной шпильки 24.

Гидродинамическая система разделения элементов конструкции работает следующим образом: при подаче электрического сигнала в пироагрегате 9 возникает избыточное давление, при котором поршень 8 перемещается внутри цилиндра 7, передавая через рабочую жидкость 29 усилие на шток 17, который перемещаясь внутри гидроцилиндра 16 срезает срезную шпильку 18, и поворачивает рычаг 19 поперечным вырезом 27, выполненным в его оси 20, к концу захвата 21, позволяя захвату 21 вращаться, тем самым высвобождая затяжную шпильку 24, позволяя подвижной раме 11 перемещаться по направляющим 12 под воздействием пружин 30, при этом подвижная рама 11 через тяги 15 поворачивает фиксирующие рычаги 5, тем самым высвобождая шпангоуты 1 и 2 из зацепления, в конечном положении подвижная рама 11 фиксируется за счет подпружиненных фиксаторов 14, после чего срабатывает толкатель отделения 10, который уносит шпангоуты 1 и 2 друг от друга.

Изобретение относится к системам сброса или отделения объектов, преимущественно ступеней ракет, отсеков, обтекателей, защитных экранов и полезных нагрузок, от несущих конструкций летательного аппарата на любых участках траектории полета и может быть использовано в области авиационной и ракетной техники. Гидродинамическая система разделения элементов конструкции включает шпангоуты разделяемых элементов конструкций, привалочные поверхности, выполненные на торцевых плоскостях шпангоутов, силовые узлы крепления шпангоутов, содержащие выполненные на шпангоуте одной из разделяемых конструкций упорные полки, распределенные по периферии шпангоута, и выполненные на шпангоуте другой из разделяемых конструкций фиксирующие рычаги, установленные на осях поворота, с возможностью упора при вращении на осях поворота одного из концов фиксирующего рычага на упорные полки шпангоута противоположной отделяемой части конструкции. Узел расфиксации силовых узлов крепления содержит цилиндр со сдвигаемым поршнем, пироагрегат, сообщенный с надпоршневой полостью цилиндра, и устройство расфиксации силовых узлов крепления, толкатель отделения, подвижную раму, установленную на направляющих через выполненные в подвижной раме окна, с возможностью перемещения по направляющим в направлении, перпендикулярном привалочной плоскости шпангоутов, подпружиненные фиксаторы конечного положения подвижной рамы, тяги, соединяющие подвижную раму с противоположными частями фиксирующих рычагов, выполненные с возможностью регулирования их длины. Причем устройство расфиксации силовых узлов крепления выполнено в виде гидроцилиндра с выдвижным штоком, зафиксированным от свободного перемещения срезной шпилькой, установленной в шток через корпус гидроцилиндра, конец штока соединен с рычагом, имеющим ось поворота, захват, выполненный в виде качалки, установленной на оси вращения, с упором одного из концов захвата на ось поворота рычага и упором противоположного конца захвата на упорную поверхность затяжной шпильки с гайкой, проходящей через окно в подвижной раме, с упором гайки в подвижную раму и прижатием шпангоутов по привалочным поверхностям при перемещении подвижной рамы в процессе затяжки гайки. При этом в оси поворота рычага выполнен поперечный вырез, позволяющий захвату свободно вращаться, высвобождая затяжную шпильку при повороте рычага вырезом к концу захвата, надпоршневая полость гидроцилиндра сообщена трубопроводом с подпоршневой полостью цилиндра узла расфиксации силовых узлов крепления, образуя единый объем, заполненный рабочей жидкостью, а подвижная рама установлена с упором на пружины, обеспечивающие ее перемещение при высвобождении затяжной шпильки. Предлагаемое изобретение повышает надежность изделия в целом, а также уменьшает параметры виброудара, воздействующего на конструкцию и значительно снижает ее перекос, упрощая конструкцию подвижной рамы и уменьшая ее массу. 6 ил.

Гидродинамическая система разделения элементов конструкции, включающая шпангоуты разделяемых элементов конструкций, привалочные поверхности, выполненные на торцевых плоскостях шпангоутов, силовые узлы крепления шпангоутов, содержащие выполненные на шпангоуте одной из разделяемых конструкций упорные полки, распределенные по периферии шпангоута, и выполненные на шпангоуте другой из разделяемых конструкций фиксирующие рычаги, установленные на осях поворота, с возможностью упора при вращении на осях поворота одного из концов фиксирующего рычага на упорные полки шпангоута противоположной отделяемой части конструкции, узел расфиксации силовых узлов крепления, содержащий цилиндр со сдвигаемым поршнем, пироагрегат, сообщенный с надпоршневой полостью цилиндра, и устройство расфиксации силовых узлов крепления, толкатель отделения, подвижную раму, установленную на направляющих через выполненные в подвижной раме окна, с возможностью перемещения по направляющим в направлении, перпендикулярном привалочной плоскости шпангоутов, подпружиненные фиксаторы конечного положения подвижной рамы, тяги, соединяющие подвижную раму с противоположными частями фиксирующих рычагов, выполненные с возможностью регулирования их длины, отличающаяся тем, что устройство расфиксации силовых узлов крепления выполнено в виде гидроцилиндра с выдвижным штоком, зафиксированным от свободного перемещения срезной шпилькой, установленной в шток через корпус гидроцилиндра, конец штока соединен с рычагом, имеющим ось поворота, захват, выполненный в виде качалки, установленной на оси вращения, с упором одного из концов захвата на ось поворота рычага и упором противоположного конца захвата на упорную поверхность затяжной шпильки с гайкой, проходящей через окно в подвижной раме, с упором гайки в подвижную раму и прижатием шпангоутов по привалочным поверхностям при перемещении подвижной рамы в процессе затяжки гайки, при этом в оси поворота рычага выполнен поперечный вырез, позволяющий захвату свободно вращаться, высвобождая затяжную шпилькупри повороте рычага вырезом к концу захвата, надпоршневая полость гидроцилиндра сообщена трубопроводом с подпоршневой полостью цилиндра узла расфиксации силовых узлов крепления, образуя единый объем, заполненный рабочей жидкостью, а подвижная рама установлена с упором на пружины, обеспечивающие ее перемещение при высвобождении затяжной шпильки.