Механизм раскрытия и стопорения рулей с двумя складывающимися секциями Российский патент 2022 года по МПК F42B10/14 

Область техники к которой относится изобретение.

Изобретение относится к области летательных аппаратов (ЛА), а именно к складываемым аэродинамическим поверхностям, механизмам их раскрытия и стопорения.

Уровень техники.

Известно изобретение «Складной руль управляемой ракеты»
(см. патент RU 2365866 C1, МПК F42B 10/14, F42B 15/00 опубликован 27.08.2009), выбранный в качестве аналога.

Складной руль ракеты содержит закрепленную на выходном валу привода корневую часть руля, поворотную часть руля с коническими выступами и механизм раскрытия руля. Механизм содержит подпружиненный толкатель, расположенный в выходном валу привода. Поворотная часть руля установлена на двух полуосях, размещенных в корневой части руля перпендикулярно указанному валу по обе стороны от него. Кроме того, в поворотной части руля выполнена глухая прорезь вдоль оси выходного вала привода, а толкатель установлен с возможностью его перемещения под действием пружины сжатия наружу вдоль оси вала привода. На наружном торце толкателя выполнен конусный паз, ориентированный вдоль продольной оси ракеты. Поперек конусного паза на торце толкателя установлена пластина, взаимодействующая с поворотной частью руля.

Раскрытие руля осуществляется следующим образом (вариант старта ракеты из транспортно-пускового контейнера).

При выходе из контейнера поворотная часть руля больше не удерживается от разворота стенками транспортно-пускового контейнера и под действием пружины сжатия через пластину толкателя поворотная часть начинает разворачиваться вокруг полуосей, в результате чего устанавливается в вертикальное положение. После этого толкатель, продолжая своё движение наружу вдоль оси вала, своим конусным пазом заклинивает нижнюю часть на корневой части руля.

Недостатками аналога являются:

- использование пружины сжатия в качестве единственного элемента раскрытия, что ограничивает применение ЛА в условиях повышенных аэродинамических нагрузок;

- поворотная часть складного руля ракеты имеет одну ось складывания, что не всегда обеспечивает размещение ЛА в пусковом контейнере приемлемых габаритов, что в свою очередь ограничивает число ЛА размещенных на пусковой установке.

- в предложенной конструкции складного руля ракеты не представлена возможность расстопорения аэродинамической поверхности, для установки в транспортно-пусковой контейнер.

Также известно изобретение «Механизм раскрытия рулей и крыльев с одной или несколькими складывающимися секциями» (см. патент RU 2037133 С1, МПК F42B 10/14, опубликован 09.06.1995, патент утратил своё действие), наиболее близкий к предлагаемому изобретению и выбранный в качестве прототипа.

Механизм состоит из одной или нескольких складывающихся секций, шарнирно соединенных на осях, содержит пружину сжатия с опорной деталью, размещённые в корневой части руля или крыла, и соединительный элемент в виде троса, прикрепленного одним концом к опорной детали, другим – к периферийной секции. При этом трос огибает все оси шарнирных соединений складывающихся секций. Узел крепления троса выполнен в виде шариков, прикреплённых к его концам и размещенных в опорной детали, выполненной в виде чашечки, а также в отверстии с прорезью, образованной в периферийной складывающейся секции.

Недостатки прототипа:

- использование пружины сжатия в качестве единственного элемента раскрытия, что ограничивает применение ЛА в условиях повышенных аэродинамических нагрузок;

- снижение надежности, за счёт двойного перегиба соединительного троса, наличие канавки на средней складывающейся секции и уменьшающегося запаса энергии пружины сжатия для раскрытия периферийной секции руля или крыла

- отсутствие механизма фиксации рулей или крыльев в раскрытом (рабочем) положении, вследствие чего не обеспечивается неподвижность аэродинамических поверхностей ЛА в рабочем положении, что является одним из главных параметров, влияющих на поддержание заданной траектории полёта.

Предложенное техническое решение устраняет перечисленные недостатки.

Раскрытие сущности изобретения.

Технический результат, который устраняет указанные выше недостатки, заключается в том, что механизм раскрытия и стопорения рулей с двумя складывающимися секциями, содержащий пружину сжатия с опорной деталью, размещенную в корневой части руля, и соединительный трос, закрепленный одним концом в основной складывающейся секции и другим концом в опорной детали, с закрепленными на концах троса шариками, причем опорная деталь выполнена в виде опорной чашечки, а в основной складывающейся секции образовано отверстие с прорезью под шарик с тросом. Внутри оси складывания основной секции установлен пластинчатый торсион, а для раскрытия концевой секции руля установлен торсион круглого сечения (прутковый), при этом соединительный трос размещен с огибанием оси шарнирного соединения корневой части и основной секции.

Пластинчатый торсион конструктивно выполнен в виде пакета тонколистовых пластин, изготовленных из пружинной стали, установленного внутри трубки, выполняющей роль корпуса торсиона и оси вращения основной секции руля. Использование пластинчатого торсиона в качестве одного из элементов раскрытия основной секции руля позволяет получить большие углы закрутки, что обеспечивает большой момент раскрытия на конечном угле поворота основной секции руля. Прутковый торсион выполнен в виде стержня из пружинной стали, установлен в отверстии концевой секции руля, позволяет получить большой момент раскрытия секции при малом угле поворота.

Кроме того, заявленная конструкция содержит подпружиненные фиксаторы, установленные в вертикальные и горизонтальные отверстия складывающихся секций руля. В двух фиксаторах основной секции и в одном концевой секции выполнена резьба для технологического приспособления, позволяющего произвести расстопорение складывающихся секций рулей путем сжатия пружины. Фиксаторы удерживаются в теле складывающейся секции с помощью технологических стопоров через отверстия малого диаметра. В одном из фиксаторов концевой секции выполнено цилиндрическое отверстие, расстопорение в данном случае происходит путём задавливания технологическим приспособлением. Предложенный вариант расстопорения не требует выполнения дополнительных технологических отверстий в секциях руля, для перевода конструкции в сложенное положение, что обеспечивает лучшие аэродинамические характеристики, препятствует воздействию внешних факторов на внутренние детали механизма, в результате увеличивается надежность работы руля.

Краткое описание чертежей.

Изобретение иллюстрируется чертежами. На Фиг. 1 показано размещение механизма раскрытия и стопорения руля при рабочем положении руля, на Фиг. 2 показано поперечное сечение руля в рабочем и сложенном положении, на Фиг. 3 – положение технологического стопора основной секции при сложенном руле.

Механизм раскрытия и стопорения рулей с двумя складывающимися секциями включает: корневую часть 1; пружину сжатия 2; тросик 3; шарики 4 и 5; ось складывания 6; трубки 7 и 8; чашку 9; основную секцию 10; концевую секцию 11; ролик 12; пластинчатый торсион 13; втулки 14, 21, 23; фиксаторы 15, 16, 24; пружины 17, 18, 19; прутковый торсион 20; воротки 22, 25; вкладыш 26.

Осуществление изобретения.

При нахождении ЛА в транспортно-пусковом контейнере секции руля 10,11 удерживаются в сложенном положении внутренней поверхностью контейнера. После выхода ЛА из транспортно-пускового контейнера начинается процесс раскрытия рулей. Под действием пружины сжатия 2 чашка 9 перемещается вдоль корневой части 1. При этом шарик 4, расположенный в чашке 9, тянет тросик 3, и основная секция 10 под воздействием крутящего момента вокруг оси складывания 6 и трубки 7, создаваемого пружиной сжатия 2 и пластинчатым торсионом 13, переходит из сложенного положение в рабочее. Шарик 5 является заделкой тросика 3 в основной секции 10. Концевая секция 11 переходит в рабочее положение под действием крутящего момента, создаваемого прутковым торсионом 20, вокруг оси трубки 8 и оси пруткового торсиона 20, установленного в секциях руля с помощью воротка 22. В вертикальное отверстие основной секции 10 установлен фиксатор 24, пружина 18 и втулка 21, которая служит для установки подпружиненного фиксатора. После установки фиксатора 15, пружины 17 и оси складывания 6 в горизонтальные отверстия основной секции 10 устанавливается втулка 14 для фиксации воротка 25, являющегося опорной поверхностью для пружины 17. В верхнее горизонтальное отверстие основной секции 10 установлена втулка 23 с конусным отверстием под фиксатор 16. В момент, когда складывающиеся секции 10, 11 занимают рабочее положение, фиксаторы 15, 24 под действием пружин 17 и 18 стопорят основную секцию 10, а фиксаторы 15 и 16 стопорят концевую секцию 11 под действием пружины 19. В теле корневой части 1 установлен ролик 12, в котором сделана канавка под тросик, при раскрытии основной секции руля 10 ролик свободно вращается в отверстии корневой части 1, позволяя тросику занять определенное положение в теле руля, минимизируя при этом трение и закусывание тросика, сокращая возможные потери крутящего момента. Вкладыш 26 является опорной поверхностью пружины сжатия 2, ограничивает пространственное перемещение тросика в теле руля.

Изобретение относится к области летательных аппаратов (ЛА), а именно к складываемым аэродинамическим поверхностям, механизмам их раскрытия и стопорения. Механизм раскрытия и стопорения рулей с двумя складывающимися секциями содержит пружину сжатия с опорной деталью, размещенную в корневой части руля, и соединительный трос, закрепленный одним концом в основной складывающейся секции и другим концом в опорной детали, с закрепленными на концах троса шариками. Причем опорная деталь выполнена в виде опорной чашечки, а в основной складывающейся секции образовано отверстие с прорезью под шарик с тросом. При этом внутри оси складывания основной секции установлен пластинчатый торсион, а для раскрытия концевой секции руля установлен прутковый торсион. При этом соединительный трос размещен с огибанием оси шарнирного соединения корневой части и основной секции. Преимуществом представленной конструкции является наличие механизма стопорения, который содержит подпружиненные фиксаторы, установленные в вертикальные и горизонтальные отверстия складывающихся секций рулей, вследствие чего обеспечивается неподвижность аэродинамических поверхностей ЛА в рабочем положении, что является одним из главных параметров, влияющих на поддержание заданной траектории полёта. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Механизм раскрытия и стопорения рулей с двумя складывающимися секциями, содержащий пружину сжатия с опорной деталью, размещенную в корневой части руля, и соединительный трос, закрепленный одним концом в основной складывающейся секции и другим концом в опорной детали, с закрепленными на концах троса шариками, причем опорная деталь выполнена в виде опорной чашечки, а в основной складывающейся секции образовано отверстие с прорезью под шарик с тросом, отличающийся тем, что внутри оси складывания основной секции установлен пластинчатый торсион, а для раскрытия концевой секции руля установлен прутковый торсион, при этом соединительный трос размещен с огибанием оси шарнирного соединения корневой части и основной секции.

2. Механизм раскрытия и стопорения рулей с двумя складывающимися секциями по п. 1, отличающийся тем, что механизм стопорения содержит подпружиненные фиксаторы, установленные в вертикальные и горизонтальные отверстия складывающихся секций рулей.

3. Механизм раскрытия и стопорения рулей с двумя складывающимися секциями по п. 2, отличающийся тем, что в предложенной конструкции механизма предусмотрена возможность расстопорения складывающихся секций рулей и удержание фиксаторов через отверстия малого диаметра с помощью технологических стопоров.