Устройство отвода коммуникаций с разъемным соединением
Владельцы патента RU 2282096:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" (RU)
Изобретение относится к быстроразъемным соединениям коммуникаций и может быть использовано в ракетно-космических стартовых комплексах для автоматической стыковки, расстыковки и отвода коммуникаций от борта ракеты. Согласно изобретению устройство отвода коммуникаций с разъемным соединением содержит стыкуемый патрубок, каретку и уравновешивающий механизм, включающий пружинные подвески и тяги. На кронштейне каретки посредством шарнирной тяги, установленной соосно патрубку, закреплена переходная рама. Тяги уравновешивающего механизма выполнены в виде жестких стержней и шарнирно закреплены одним концом к патрубку, а вторым к переходной раме. При этом переходная рама по осям тяг уравновешивающего механизма связана с кронштейном каретки подпружиненными стержнями. Техническим результатом изобретения является снижение нагрузок, передаваемых от устройства отвода коммуникаций на бортовую плату ракеты при взведении пневмоцилиндра отвода каретки перед пуском ракеты. 5 ил.
Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам автоматической стыковки и отвода коммуникаций с разъемным соединением от борта ракеты, и может быть использовано в космических стартовых комплексах.
Известно устройство отвода коммуникаций с разъемным соединением по патенту России № 2185315, МПК В 65 G 53/40 (прототип). Устройство состоит из поворотного защитного кожуха с установленной на нем подвижной кареткой. На каретке посредством уравновешивающего механизма, состоящего из четырех шарнирных пружинных тяг (штанг), установлен патрубок.
Перед пуском ракеты в пневмоцилиндр отвода каретки подается сжатый воздух, но движения каретки не происходит, так как патрубок устройства отвода жестко соединен захватами с бортовым разъемом ракеты. В связи с наличием взаимных линейных и угловых смещений между ними на борт ракеты передаются значительные изгибающие и крутящий моменты. Причиной этому является конструкция подпружиненных тяг, когда из-за линейных и угловых смещений одни из тяг сжимаются, а в противоположных им тягах возникают усилия растяжения. В итоге моменты от этих сил относительно центральных осей, передаваемые на борт ракеты, складываются.
В предлагаемом устройстве этот недостаток устраняется тем, что на каретке установлена переходная рама, тяги выполнены в виде жестких стержней, шарнирно закрепленных одним концом к патрубку, а другим к переходной раме, при этом переходная рама шарнирно соединена с кронштейном каретки, а по осям тяг переходная рама связана с кронштейном каретки подпружиненными стержнями.
При взаимных линейных и угловых смещениях стыкуемого патрубка и бортового разъема ракеты в противолежащих тягах механизма уравновешивания патрубка возникают усилия только одного знака, а передаваемые от этих сил моменты относительно центральных осей имеют разный знак и при суммировании будут вычитаться друг из друга.
Таким образом решается задача снижения нагрузок на бортовую плату ракеты при взведении пневмоцилиндра отвода каретки перед пуском ракеты.
На приведенных чертежах изображено:
на фиг.1 - устройство отвода в отведенном положении коммуникаций;
на фиг.2 - устройство отвода в пристыкованном положении коммуникации;
на фиг.3 - вид А фиг.2,
на фиг.4 - схема приложения нагрузок прототипа,
на фиг.5 - схема приложения нагрузок в предлагаемом устройстве.
Устройство отвода коммуникаций с разъемным соединением состоит из патрубка 1 (фиг.1), шарнирно закрепленного на каретке 2 посредством уравновешивающего механизма, состоящего из двух шарнирных пружинных подвесок 3 (фиг.2), четырех шарнирных жестких тяг 4, четырех стержней 5 (фиг.3), снабженных пружинами 6, одной шарнирной тяги 7, установленной соосно патрубку 1 (фиг.1). Шарниры 8 (фиг.3) тяг 4 и шарнир 9 тяги 7 закреплены на переходной раме 10, при этом обеспечивается разворот переходной рамы 10 на осевом (центральном) шарнире 9 относительно кронштейна 11 каретки 2. Каналы патрубка 1 снабжены уплотнительными элементами, обеспечивающими герметичное соединение с бортовым разъемом 12 (фиг.2) ракеты 13, при этом усилие, необходимое для герметизации стыка, обеспечивается механизмом запирания стыка, выполненного в виде подвижных захватов 14. Гибкие коммуникации 15 присоединены к штуцерам патрубка 1. Каретка 2 установлена на катках 16 (фиг.1), которые посредством жестких опор 17 связаны с боковыми стенками пускового стола 18. Перемещение каретки 2 в направлении стыковки осуществляется с помощью пневмоцилиндра 19, шарнирно связанного с кареткой 2 и опорой 20. Для гашения энергии отвода каретки на опоре 21 и задней стенке помещения пускового стола установлен буфер 22. Соосность патрубка 1 и бортового разъема 12 в процессе стыковки обеспечивается направляющими штырями 23 и направляющими втулками 24.
В исходном положении устройство находится в отведенном положении внутри помещения пускового стола.
При подводе и стыковке коммуникаций с бортовым разъемом 12 ракеты 13 последовательно выполняются следующие операции.
Подается сжатый воздух в пневмоцилиндр 19 (фиг.1), при этом шток пневмоцилиндра, шарнирно связанный с кареткой 2, перемещает каретку по каткам 16 в направлении стыковки, направляющие штыри 23 патрубка 1 контактируют с направляющими втулками 24 бортового разъема 12, при этом патрубок ориентируется относительно бортового разъема и в состыкованном положении патрубок и бортовой разъем занимают соосное положение. После окончания стыковки подается сжатый воздух в привод захватов 14 механизма запирания стыка, при этом захваты закрываются и обеспечивают необходимое усилие для герметизации стыка. В связи с тем, что в отведенном положении патрубок 1 имеет линейные и угловые смещения относительно бортового разъема 12, в процессе стыковки линейные смещения компенсируются перемещениями патрубка в подвесках 3 (фиг.2) и разворотом жестких тяг 4 в шарнирах 8 (фиг.3), а угловые смещения компенсируются разворотом переходной рамы 10 в центральном шарнире 9.
Аналогичные перемещения патрубка 1 относительно каретки 2 происходят в процессе заправки ракеты.
Отстыковка и отвод коммуникаций осуществляется на начальном участке подъема ракеты. До начала подъема ракеты подается сжатый воздух в пневмоцилиндр 19 (фиг.2) на отвод каретки. В связи с тем, что бортовой разъем 12 жестко соединен с бортом ракеты 13, а захваты 14 патрубка 1 заперты, движение каретки не происходит. В известном устройстве (фиг.4) при взаимных перекосах осей бортового разъема и стыкуемого патрубка в одной из пружинных тяг возникает жесткий упор, а в противоположной тяге возникает усилие, равное усилию сжатия пружины в тяге, при этом на борт ракеты передается суммарный момент М
M=N1·L1+N2·L2,
где N1 и N2 - усилия в тягах;
L1 - плечо усилия N1;
L2 - плечо усилия N2.
Усилия в тягах определяются по формулам
N1=Fпц+Fg;
N2=Fпр,
где Fпц - усилие пневмоцилиндра отвода каретки;
Fg - составляющая веса стыковочного устройства;
Fпр - усилие сжатия пружины в тяге.
В предлагаемом устройстве при подаче сжатого воздуха в пневмоцилиндр 19 (фиг.2) за счет введения переходной рамы 10 (фиг.3), закрепленной на осевом шарнире 9 на кронштейне 11 каретки 2, на противоположных тягах возникают усилия одного знака в направлении отвода каретки (фиг.5), при этом на бортовой разъем ракеты передается момент, равный разности моментов от сил в тягах, что значительно снижает нагрузки на бортовой разъем ракеты
M=(N1+ΔFпр)·L1-(N2-ΔFпр)·L2,
где N1 и N2 - усилия в тягах без перекосов;
ΔFпр - изменение усилия пружин из-за перекосов.
Усилия в тягах без перекосов равны
N1=N2=0,5·(Fпц+Fg).
На начальном участке подъема пиросредствами разъем 12 отделяется от ракеты, каретка 2 с патрубком 1, бортовым разъемом 12 перемещается в направлении отвода в исходное положение, при этом энергия движения каретки гасится буфером 22 (фиг.1).
Устройство отвода коммуникаций с разъемным соединением, содержащее стыкуемый патрубок, каретку и уравновешивающий механизм, включающий пружинные подвески и тяги, отличающееся тем, что на каретке установлена переходная рама, тяги выполнены в виде жестких стержней, шарнирно закрепленных одним концом к патрубку, а вторым к переходной раме, при этом переходная рама соединена с кронштейном каретки посредством шарнирной тяги, установленной соосно патрубку, а по осям тяг уравновешивающего механизма переходная рама связана с кронштейном каретки подпружиненными стержнями.
