Настраиваемый пружинный толкатель Российский патент 2024 года по МПК B64G1/64 

Техническое решение относится к космической технике и может быть использовано в составе систем отделения и разделения для освобождения отделяемых в процессе эксплуатации и многоразовой отработки полезной нагрузки (ПН), такой как: космический аппарат, отсеки и ступеней ракет-носителей, подвесных баков и т.д.

Известен толкатель системы отделения малых космических аппаратов (RU 2786090, МПК B64G 1/64, опубл. 16.12.2022), который содержит основание, две цилиндрические направляющие, параллельные друг другу и направлению отделения. Кроме того, он содержит платформу, имеющую возможность скольжения по цилиндрическим направляющим, по меньшей мере, одну пружину сжатия. Пружина одним концом упирается в основание, другим в платформу. Одна из направляющих проходит через паз в платформе и оснащена упором, а другая контактирует с платформой в четырех точках.

Основным недостатком данного устройства является отсутствие возможности настройки усилия отталкивания.

Известен пружинный толкатель согласно способу отделения полезной нагрузки с учетом энергии пружинного толкателя (RU 2640498, МПК B64G 1/64, опубл. 09.01.2018), который содержит пружину, соединенную с удерживающим устройством, выполненного в виде механического замка. Пружина толкателя упирается в тарель, которая удерживается болтом на кронштейне В способе отделения полезной нагрузки применяют подбор пружинных толкателей с различной энергией, при этом пружинные толкатели с максимальной и минимальной энергией располагают диаметрально противоположно друг другу, определяют смещение энергии пружин толкателей и радиус смещения энергии пружин толкателей относительно геометрического центра масс. С целью исключения закручивания ПН относительно продольной оси продольные толкатели располагают попеременно с правой и левой навивкой.

Основным недостатком данного устройства является отсутствие возможности настройки усилия отталкивания, что приводит к необходимости подбора пружинных толкателей с различной энергией.

Наиболее близким аналогом является настраиваемый пружинный толкатель согласно способу формирования системы отделения полезной нагрузки (RU 2293691, МПК B64G 1/64, F15B 11/16, опубл. 20.02.2007). Каждый из пружинных толкателей выполнен в виде штока, размещенного в корпусе, и пружины с регулировочным винтом. Толкатели устанавливают симметрично относительно продольной оси ПН, проходящей через ее геометрический центр. При установке продольные оси пружинных толкателей располагают параллельно продольной оси отделяемой ПН.

Основным недостатком данных пружинных толкателей является недостаточная функциональность устройства, т.е. способность настройки толкателя только по начальному усилию.

Задачей заявляемой конструкции настраиваемого пружинного толкателя является возможность настройки толкателя по начальному усилию, по ходу тарели штока, конечному усилию, а также по величине механической работы силы упругости пружины или сочетанием этих параметров между собой.

Техническим результатом изобретения является увеличение функциональности устройства при сохранении простоты использования, а также возможности быстрой перенастройки при возникновении необходимости.

Технический результат достигается за счет того, что в настраиваемом пружинном толкателе, содержащем корпус, шток и пружину, установленную с возможностью регулирования начального усилия, внутри корпуса выполнена резьба, с помощью которой в него установлен стакан с возможностью осевого перемещения относительно корпуса, за счет имеющейся ответной внешней резьбы, а также фиксации положения относительно корпуса с помощью фиксирующего кольца, причем стакан имеет осевое отверстие с внутренней резьбой, в данное отверстие ввинчен плунжер с возможностью осевого перемещения относительно стакана с помощью ответной внешней резьбы, при этом внутри плунжера установлен, с возможностью осевого перемещения относительно плунжера, шток, в верхней части которого закреплена тарель, а в нижней части поршень, причем тарель находится за пределами плунжера, а сам плунжер имеет возможность стопорения и фиксации в необходимом положении относительно стакана.

Использование сдвоенных винтовых пар в совокупности с дополнительными элементами конструкции в виде стакана и плунжера позволило увеличить функциональность устройства за счет появления возможности настройки толкателя по начальному усилию, по ходу тарели штока, конечному усилию и по работе или сочетания этих параметров между собой.

Сущность заявленного решения представлена следующими чертежами:

- на фиг. 1 изображена схема настраиваемого пружинного толкателя в основном своем рабочем положении;

- на фиг. 2 изображено сравнение схемы настраиваемого пружинного толкателя, в одном из вариантов рабочего положения с меньшим требуемым ходом и выполняемой работой, с схемой основного рабочего положения.

Толкатель состоит из пружины (1), стакана (2) с внешней резьбой и внутренней резьбой, корпуса (3) с внутренней резьбой, фиксирующего кольца (4) с внутренней резьбой, штока (5) с тарелью (6) и поршнем (7), плунжера (8) с внешней резьбой, стопорного болта (9) и фиксирующей гайки (10).

Работа толкателя осуществляется следующим образом.

Устанавливают пружину (1) упираясь одним торцом в дно стакана (2) и оказываясь тем самым внутри него, а другим торцом упираясь в тарель (6). По внешней резьбе стакана (2) навинчивают корпус (3). Корпус навинчивают до тех пор, пока не будет обеспечено необходимое начальное усилие Р_нач, тем самым пружина сожмется при установке до величины L0. Положение корпуса фиксируют кольцом (4). Тарель (6) связана со штоком (5), который совершает поступательные движения вместе с поршнем (7) под действием сил сжатия пружины (1) внутри плунжера (8). В виду наличия резьбовой пары между плунжером (8) и стаканом (2) можно выставить плунжер на требуемый ход - ΔL, которому будет соответствовать конечное усилие Р_кон. Ход можно регулировать путем закрепления технологического приспособления (например стального прутка) в сквозное отверстие (11) и, тем самым, вкручивая или выкручивая плунжер в стакане. Таким образом площадь трапеции, ограниченная кривой жесткости, начальным и конечным усилиями, а также ходом толкателя будет соответствовать работе (А) сил сжатия пружины, используемой в настраиваемом пружинном толкателе. После того, как плунжер (8) выставлен необходимым образом (зафиксирован), его стопорение осуществляют с помощью болта (9). Положение стакана (2) и штока (5) фиксируют гайкой (10). Таким образом, настройка толкателя завершена

После возвращения тарели (6) штока (5) в начальное положение с соответствующей нагрузкой можно зафиксировать конфигурацию конструкции путем использования съемного технологического приспособления (12) (показан условно) - болта, который не позволяет двигаться штоку (5) внутри плунжера (8). С использованием технологического болта (12) пружинный толкатель готов к установке на систему отделения через отверстия интерфейса (13). С помощью данных отверстий (13) корпус прикрепляют к поверхности, на которой установлен отстыковываемый объект, при этом тарель (6) упирается в данный объект.

Для большей наглядности приведены графики усилий и развиваемых работ сил сжатия пружины. Силовые характеристики рассматриваемых конфигураций показаны относительно общего положения - нижней торцевой поверхности стакана, в которую упирается торцевая поверхность пружин. Пружины имеют один и тот же наклон силовых характеристик, тем самым имитируя одну и ту же жесткость или, иначе говоря, имитируя работу одной и той же пружины но в различных силовых диапазонах.

На конфигурации справа (фиг. 2) корпус (3) менее вкручен, что совместно с тарелью (6) позволяет менее сжать относительно свободного состояния пружину (1), тем самым создать меньшее начальное усилие. Плунжер (8) более вкручен в стакан (2), что совместно со штоком (5) обеспечивает меньший ход тарели, и тем самым обеспечивает большее конечное усилие. Как наглядно видно из иллюстрации, механическая работа сил упругости правой конфигурации пружинного толкателя меньше, чем площадь трапеции слева, ограниченной жесткостью, усилиями и ходом (механической работой). Также правый рисунок дополнен, для большей наглядности, пунктирными линиями, показывающими начальное и конечное усилие толкателя левой конфигурации.

Изобретение относится к космической технике, а более конкретно к устройствам расстыковки. Настраиваемый пружинный толкатель состоит из пружины (1), стакана (2) с внешней резьбой и внутренней резьбой, корпуса (3) с внутренней резьбой. Кроме того, в его состав входят фиксирующее кольцо (4) с внутренней резьбой, шток (5) с тарелью (6) и поршнем (7), плунжер (8) с внешней резьбой, стопорный болт (9) и фиксирующая гайка (10). Достигается увеличение функциональности устройства. 2 ил.

Настраиваемый пружинный толкатель, содержащий корпус, шток и пружину, установленную с возможностью регулирования начального усилия, отличающийся тем, что внутри корпуса выполнена резьба, с помощью которой в него установлен стакан с возможностью осевого перемещения относительно корпуса, за счет имеющейся ответной внешней резьбы, а также фиксации положения относительно корпуса с помощью фиксирующего кольца, причем стакан имеет осевое отверстие с внутренней резьбой, в данное отверстие ввинчен плунжер с возможностью осевого перемещения относительно стакана с помощью ответной внешней резьбы, при этом внутри плунжера установлен, с возможностью осевого перемещения относительно плунжера, шток, в верхней части которого закреплена тарель, а в нижней части поршень, причем тарель находится за пределами плунжера, а сам плунжер имеет возможность стопорения и фиксации в необходимом положении относительно стакана.