Опорно-сцепной узел механического привода корабельной артиллерийской установки
Владельцы патента RU 2587383:
Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод "Арсенал" (ОАО "МЗ "Арсенал") (RU)
Изобретение относится к корабельным артиллерийским установкам среднего калибра, в которых широко применяются механические приводы, преобразующие подводимую первичную механическую энергию в механическую работу исполнительного устройства. Опорно-сцепной узел механического привода корабельной артиллерийской установки содержит трубчатый корпус, соединенный с приводимой в движение частью артиллерийской установки, шток, вставленный в трубчатый корпус и образующий вместе с ним возвратно-поступательную кинематическую пару «корпус-шток» с цилиндрической поверхностью соприкосновения сопряженных звеньев, и соединенное со штоком контактное звено. Подвижная часть артиллерийской установки передает кинетическую энергию своего движения приводимой в движение части артиллерийской установки. На трубчатом корпусе установлена муфта, образующая с этим корпусом возвратно-поступательную кинематическую пару «корпус-муфта» с цилиндрической поверхностью соприкосновения сопряженных звеньев. В цилиндрической стенке трубчатого корпуса выполнены отверстия, в которых расположены шарики, а на внутренней цилиндрической поверхности муфты и наружной цилиндрической поверхности штока выполнены кольцевые канавки с обеспечением геометрического замыкания кинематической пары «корпус-шток» шариками, когда они находятся в канавке штока, и вытеснения шариков в канавку муфты при смещении ее относительно корпуса. Контактное звено может быть выполнено в виде двуплечего рычага, опора вращения которого закреплена на приводимой в движение части артиллерийской установки. Достигается исключение при размыкании ведущей и ведомой частей артиллерийской установки пикового нагружения привода ее ведущей части и повышение за счет этого надежности отдельных узлов и вероятности безотказной работы установки в целом. 2 з.п. ф-лы, 10 ил.
Настоящее изобретение относится к корабельным артиллерийским установкам среднего калибра, в которых широко применяются механические приводы, преобразующие подводимую первичную механическую энергию в механическую работу исполнительного устройства. К приводам, преобразующим механическую энергию, относится, например, пружинный привод досылателя артиллерийского автомата, для взведения которого используется кинетическая энергия откатных частей артиллерийского орудия. Особенность указанных приводов состоит в том, что подвижная часть артиллерийской установки, передающая кинетическую энергию своего движения, и подвижная часть этой установки, приводимая в движение, имеют не одинаковые по длине перемещения. В этих приводах процесс передачи механической энергии, включающий операции сцепления передающей и принимающей частей, их совместного перемещения и последующего разделения, обеспечивается соответствующим опорно-сцепным узлом.
Известен опорно-сцепной узел, примененный в механическом приводе приемника артиллерийского автомата корабельной артиллерийской установки (см. патент РФ на изобретение №2533947, опубликовано 27.11.2014, Бюл. №33).
Этот известный опорно-сцепной узел, выбранный прототипом заявляемого устройства, включает зацеп и пружинный цилиндр, образующие кривошипно-кулисный механизм, которым оборудован рычаг приемника артиллерийского автомата. В этом механизме звенья пружинного цилиндра образуют возвратно-поступательную кинематическую пару «корпус-шток» с цилиндрической поверхностью соприкосновения и силовым замыканием сопряженных звеньев посредством пружины, а зацеп является кривошипом, который, проходя при поворотах через мертвое положение, фиксируется пружинным цилиндром в крайних положениях - активном и пассивном. При переводе зацепа из пассивного в активное положение он взаимодействует с соответствующим выступом на питателе артиллерийского автомата, выполненном в виде тележечного конвейера. В момент сцепления рычага приемника артиллерийского автомата с безостановочно движущимся тележечным конвейером упомянутый пружинный цилиндр выполняет также функцию амортизатора. Короткое угловое перемещение рычага приемника в сцепке с тележечным конвейером ограничено упором, который останавливает этот рычаг. Тележечный конвейер, продолжающий безостановочное движение, поворачивает зацеп в его крайнее пассивное положение, в котором зацеп фиксируется пружинным цилиндром. Поскольку при повороте зацепа сжатие пружины в пружинном цилиндре увеличивается, перевод зацепа из активного в пассивное положение сопровождается пиковым возрастанием нагрузки на привод тележечного конвейера, что является недостатком известной схемы сцепления, совместного перемещения и последующего разделения приводящей и приводимой в движение частей артиллерийской установки. Причиной указанного недостатка является наличие в опорно-сцепном узле прототипа возвратно-поступательной кинематической пары с силовым замыканием сопряженных звеньев посредством пружины.
Задача заявляемого изобретения - исключить при размыкании ведущей и ведомой частей артиллерийской установки пиковое нагружение привода ее ведущей части.
Поставленная задача решена следующим образом: в известном опорно-сцепном узле механического привода корабельной артиллерийской установки, содержащем трубчатый корпус, соединенный с приводимой в движение частью артиллерийской установки, шток, вставленный в трубчатый корпус и образующий вместе с ним возвратно-поступательную кинематическую пару «корпус-шток» с цилиндрической поверхностью соприкосновения сопряженных звеньев, и соединенное со штоком контактное звено, на которое непосредственно воздействует соответствующая подвижная часть артиллерийской установки, передающая кинетическую энергию своего движения приводимой в движение части артиллерийской установки, согласно заявляемому изобретению на трубчатом корпусе установлена муфта, образующая с этим корпусом возвратно-поступательную кинематическую пару «корпус-муфта» с цилиндрической поверхностью соприкосновения сопряженных звеньев, в круглых отверстиях, выполненных в цилиндрической стенке трубчатого корпуса, расположены шарики диаметром больше толщины этой стенки, а на внутренней цилиндрической поверхности муфты и наружной цилиндрической поверхности штока выполнены кольцевые канавки с обеспечением геометрического замыкания кинематической пары «корпус-шток» шариками, когда они находятся в канавке штока, и вытеснения шариков в канавку муфты при смещении ее относительно корпуса.
Также согласно заявляемому изобретению контактное звено, выполненное в виде двуплечего рычага, опора вращения которого закреплена на приводимой в движение части артиллерийской установки, соединено со штоком шарнирно, а трубчатый корпус соединен шарнирно с упругой опорой, закрепленной на приводимой в движение части артиллерийской установки, при этом образуется кривошипно-кулисный механизм, в котором контактное звено является кривошипом, трубчатый корпус - кулисой, а шток - шатуном.
Также согласно заявляемому изобретению соединение трубчатого корпуса с приводимой в движение частью артиллерийской установки выполнено в виде фланцевого соединения, а контактное звено, выполненное в виде наконечника, закреплено на штоке.
Заявляемое устройство в сравнении с прототипом имеет существенные отличия и обладает новыми техническими свойствами, отсутствующими в известном опорно-сцепном узле механического привода корабельной артиллерийской установки среднего калибра.
Существенным в заявляемом устройстве является то, что сцепление и совместное перемещение передающей и принимающей кинетическую энергию частей артиллерийской установки происходит тогда, когда трубчатый корпус и шток неподвижно соединены между собой шариками, которые при этом замкнуты муфтой в канавке штока. Перед разделением указанных подвижных частей артиллерийской установки происходит перемещение муфты относительно трубчатого корпуса, и шток, вытесняя шарики в канавку муфты, свободно перемещается относительно трубчатого корпуса. Таким образом, переводы опорно-сцепного узла из активного положения в пассивное и обратно не сопровождаются пиковым возрастанием нагрузки на привод подвижной части артиллерийской установки, которая передает кинетическую энергию своего движения приводимой в движение части установки.
Заявляемое техническое решение, сохраняя преимущества прототипа, всей совокупностью своих существенных признаков повышает надежность отдельных узлов и вероятность безотказной работы установки в целом.
Анализ существующей научно-технической и патентной информации показал неизвестность предлагаемой совокупности существенных отличительных признаков. Неизвестными оказались и отдельные существенные признаки. Таким образом, настоящее изобретение можно считать отвечающим критерию патентоспособности «новизна».
В заявляемом устройстве присутствует нетрадиционное решение проблемы, а именно, имеющее место в прототипе силовое замыкание кинематической пары, в которой одно звено ограничивает движение другого звена благодаря силе упругости пружины, в заявляемом устройстве дополнено геометрическим замыканием кинематической пары, в которой одно звено ограничивает движение другого звена благодаря геометрической форме элементов звеньев. Для специалиста такое решение логически не следует из известного технического уровня развития механических приводов корабельных артиллерийских установок среднего калибра. Таким образом, предлагаемое изобретение отвечает критерию «изобретательский уровень».
В описании устройства и работы заявляемого опорно-сцепного узла приводятся два примера его исполнения в зависимости от характера движения передающей первичную механическую энергию части артиллерийской установки, которое может быть либо непрерывным в одном направлении, либо возвратно-поступательным или возвратно-поворотным. Пример опорно-сцепного узла, предназначенный для приемника артиллерийского автомата, соответствует механическому приводу, в котором передающая первичную механическую энергию часть артиллерийской установки движется непрерывно в одном направлении. Пример опорно-сцепного узла, предназначенный для досылателя артиллерийского автомата, соответствует механическому приводу, в котором передающая первичную механическую энергию часть артиллерийской установки движется возвратно-поступательно.
Устройство и работа заявляемого опорно-сцепного узла поясняются чертежами:
- на фиг. 1 показан опорно-сцепной узел приемника артиллерийского автомата в исходном положении;
- на фиг. 2 показан общий вид опорно-сцепного узла досылателя артиллерийского автомата;
- на фиг. 3 показано геометрическое замыкание кинематической пары «корпус - шток»;
- на фиг. 4 показано геометрическое замыкание кинематической пары «корпус-муфта»;
- на фиг. 5 показан перевод контактного звена опорно-сцепного узла приемника артиллерийского автомата в активное положение;
- на фиг. 6 показан перевод контактного звена опорно-сцепного узла приемника артиллерийского автомата в пассивное положение.
- на фиг. 7 показан опорно-сцепной узел досылателя артиллерийского автомата в исходном положении;
- на фиг. 8 показан опорно-сцепной узел досылателя артиллерийского автомата в конце отката;
- на фиг. 9 показан опорно-сцепной узел досылателя артиллерийского автомата в конце наката;
- на фиг. 10 показан опорно-сцепной узел досылателя артиллерийского автомата при досылке.
Заявляемый опорно-сцепной узел включает корпус 1, шток 2, муфту 3, шарики 4, контактное звено 5, на которое непосредственно воздействует часть артиллерийской установки, передающая кинетическую энергию своего движения, устройство 6, предназначенное для соединения корпуса 1 с приводимой в движение частью артиллерийской установки, и устройство 7, предназначенное для смещения муфты 3, причем указанные два примера опорно-сцепного узла отличаются только исполнением контактного звена 5, устройства 6 и устройства 7.
Корпус 1 имеет трубчатую часть 8, в цилиндрической стенке которой выполнены круглые отверстия 9. Шарики 4 расположены в отверстиях 9, причем диаметр шариков 4 больше толщины этой цилиндрической стенки корпуса 1.
Шток 2, вставленный в трубчатую часть 8 корпуса 1, образует вместе с корпусом 1 возвратно-поступательную кинематическую пару «корпус-шток» с цилиндрической поверхностью соприкосновения сопряженных звеньев и силовым замыканием относительного перемещения этих звеньев благодаря пружине 10.
Муфта 3, установленная на трубчатой части 8 корпуса 1, образует вместе с корпусом 1 возвратно-поступательную кинематическую пару «корпус-муфта» с цилиндрической поверхностью соприкосновения сопряженных звеньев и силовым замыканием относительного перемещения этих звеньев благодаря пружине 11.
На наружной цилиндрической поверхности штока 2 выполнена кольцевая канавка 12, а на внутренней цилиндрической поверхности муфты 3 выполнена кольцевая канавка 13 с обеспечением геометрического замыкания кинематической пары «корпус-шток» шариками 4, когда они находятся в канавке 12 штока 2, и вытеснения шариков в канавку 13 муфты 3 при смещении ее относительно корпуса 1.
В примере опорно-сцепного узла, предназначенном для приемника артиллерийского автомата, частью артиллерийской установки, передающей первичную механическую энергию, является конвейер 14, питающий артиллерийский автомат боеприпасами, а приводимой в движение частью артиллерийской установки является рычаг 15 этого приемника, снабженный пружиной 16, аккумулирующей энергию для возвратного движения рычага 15 в исходное положение. На соответствующих звеньях конвейера 14 выполнены выступы 17, предназначенные для непосредственного воздействия на контактное звено 5, которое в этом примере опорно-сцепного узла выполнено в виде двуплечего рычага с опорой вращения 18, расположенной на рычаге 15. Устройство 6 в этом примере опорно-сцепного узла включает рычаг 19 с опорой вращения 20, расположенной на рычаге 15, и амортизатор 21, шарнирно соединенный с рычагами 15 и 19. Корпус 1 шарнирно соединен с рычагом 19, а шток 2 шарнирно соединен с контактным звеном 5, выполненным в виде двуплечего рычага. При этом образуется кривошипно-кулисный механизм, в котором контактное звено 5 является кривошипом, корпус 1 - кулисой, а шток 2 - шатуном. Устройство 7 в этом примере опорно-сцепного узла включает коромысла 22 и 23, шарнирно соединенные соответственно с рычагами 15 и 19, шатун 24, соединяющий между собой коромысла 22 и 23, тягу 25, соединяющую муфту 3 с коромыслом 23, толкатель 26 и неподвижный упор 27.
В примере опорно-сцепного узла, предназначенном для досылателя артиллерийского автомата, частью артиллерийской установки, передающей первичную механическую энергию, являются откатные части 28 этого автомата, которые совершают прямолинейное возвратно-поступательное движение, а приводимой в движение частью является досылатель 29. Откатные части 28 снабжены буфером 30, предназначенным для непосредственного воздействия на контактное звено 5, которое в этом примере опорно-сцепного узла выполнено в виде наконечника, закрепленного на штоке 2. Досылатель 29, обеспечивающий продольное перемещение боеприпаса 31 по линии досылки за счет энергии пружины 32, взводимой при откате досылателя 29, установлен в направляющих рамы 33 с возможностью возвратно-поступательного движения относительно рамы 33 и фиксации относительно рамы 33 шепталом 34 в конце отката этого досылателя. Устройство 6, посредством которого корпус 1 соединен с досылателем 29, в этом примере опорно-сцепного узла выполнено в виде фланцевого соединения 35, а устройство 7 выполнено в виде упора 36, который в конце отката досылателя 29 смещает муфту 3 относительно корпуса 1.
Описание работы опорно-сцепного узла приемника артиллерийского автомата
В исходном положении опорно-сцепного узла (фиг. 1) контактное звено 5 находится в пассивном состоянии, пропуская мимо себя выступы 17 конвейера 14. Контактное звено 5 удерживается в пассивном состоянии штоком 2, поджатым пружиной 10. При этом муфта 3 находится в левом крайнем положении относительно корпуса 1, шарики 4 находятся в канавке 13 муфты 3, удерживаются в ней цилиндрической поверхностью штока 2 и блокируют перемещение муфты 3 относительно корпуса 1.
Для перевода контактного звена 5 в активное состояние (фиг. 5) используется толкатель 26, который воздействует на коромысло 22, поворачивая его относительно рычага 15. Поворот коромысла 22 передается шатуном 24 коромыслу 23, которое, поворачиваясь относительно рычага 6, создает благодаря тяге 25 крутящий момент, который поворачивает корпус 1 относительно рычага 19. Кривошипно-кулисный механизм, включающий контактное звено 5, шток 2 и корпус 1, проходит через «мертвое» положение и переводит контактное звено 5 в активное состояние, при котором канавка 12 штока 2 и отверстия 9 корпуса 1 располагаются в одной плоскости. Муфта 3 под действием пружины 11 смещается тягой 25 в правое крайнее положение относительно корпуса 1, при этом шарики 4 перемещаются из канавки 13 муфты 3 в канавку 12 штока 2 и блокируют перемещение штока 2 относительно корпуса 1.
Активное состояние контактного звена 5 означает готовность рычага 15 приемника артиллерийского автомата к стыковке с приближающимся к нему выступом 17 на соответствующем звене конвейера 14. При разгоне рычага 15 амортизатор 21 смягчает удар выступа 17 по неподвижному контактному звену 5. Рычаг 15 поворачивается на необходимый угол (фиг. 6), при этом взводится пружина 16, аккумулирующая энергию для возвращения рычага 15 в исходное положение, а в конце этого поворота коромысло 22 наезжает на неподвижный упор 27, что приводит к повороту коромысел 22 и 23 и смещению муфты 3 в левое крайнее положение относительно корпуса 1, при котором канавка 13 муфты 3 и отверстия 9 корпуса 1 располагаются в одной плоскости. В результате снимается блокировка перемещения штока 2 относительно корпуса 1, и шарики 4 перемещаются в канавку 13 муфты 3, блокируя перемещение ее относительно корпуса 1. Кривошипно-кулисный механизм, образованный контактным звеном 5, штоком 2 и корпусом 1, под действием продолжающего свое движение конвейера 14 проходит в обратном направлении через «мертвое» положение и возвращает контактное звено 5 в пассивное состояние. После стыковки и короткого совместного перемещения рычага 15 и конвейера 14 они разделяются, и это разделение не сопровождается пиковой нагрузкой на привод конвейера. Рычаг 15 приемника артиллерийского автомата возвращается в исходное положение под действием пружины 16.
Описание работы опорно-сцепного узла досылателя артиллерийского автомата
В исходном положении (фиг. 2 и фиг. 7) откатные части 28 и досылатель 19 артиллерийского автомата находятся в переднем крайнем положении относительно рамы 33. Шток 2 выдвинут до упора пружиной 10 из корпуса 1, и перемещение штока 2 относительно корпуса 1 заблокировано шариками 4, которые расположены в канавке 12 штока 2. При этом муфта 3 сдвинута пружиной 11 до упора к правому краю трубчатой части 8 корпуса 1. Кинематическая пара «корпус-шток» геометрически замкнута.
Откатные части 28 при откате воздействуют через буфер 30 на контактное звено 5 опорно-сцепного узла, выполненное в виде наконечника, закрепленного на штоке 2 (фиг. 2 и фиг. 8). Усилие, приложенное к штоку 2, через шарики 4, запертые муфтой 3, передается корпусу 1 и досылателю 29, который откатывается, сжимая пружину 32. Откат досылателя 29 продолжается до тех пор, пока муфта 3 не коснется упора 36 рамы 33 и не сдвинется, сжимая пружину 11, относительно корпуса 1 к левому краю трубчатой части 8 корпуса 1. При этом канавка 13 муфты 3 сместится в плоскость расположения отверстий 9 корпуса 1, шептало 34 войдет в соответствующий паз досылателя 29, удерживая его от поступательного движения вперед под действием взведенной пружины 32, произойдет перемещение шариков 4 в канавку 13 муфты 3, освобождающее шток 2, который продолжит движение вместе с откатными частями 28 относительно корпуса 1, сжимая пружину 10 до тех пор, пока не остановятся откатные части 28.
При возвращении откатных частей 28 в исходное положение (фиг. 9) шток 2 под действием пружины 10 возвратится в исходное положение относительно корпуса 1. При этом канавка 12 этого штока тоже возвратится в плоскость отверстий 9 в корпусе 1, подготавливая переход шариков 4 в эту канавку.
После подачи боеприпаса 31 на линию досылки шептало 34 выводится из зацепления с досылателем 19 (фиг. 10), который совершает под действием взведенной пружины 32 рабочий ход относительно рамы 33, осуществляя досылку боеприпаса. В процессе удаления корпуса 1 от упора 36 рамы 33 муфта 3 благодаря пружинам 11 возвращается в исходное положение относительно корпуса 1, вытесняя шарики 4 в канавку 12 и таким образом блокируя перемещение штока 2 относительно корпуса 1. В конце рабочего хода досылатель 29 и опорно-сцепной узел находятся в исходном положении (фиг. 10).
1. Опорно-сцепной узел механического привода корабельной артиллерийской установки, содержащий трубчатый корпус, соединенный с приводимой в движение частью артиллерийской установки, шток, вставленный в трубчатый корпус и образующий вместе с ним возвратно-поступательную кинематическую пару «корпус-шток» с цилиндрической поверхностью соприкосновения сопряженных звеньев, и соединенное со штоком контактное звено, на которое непосредственно воздействует соответствующая подвижная часть артиллерийской установки, передающая кинетическую энергию своего движения приводимой в движение части артиллерийской установки, отличающийся тем, что на трубчатом корпусе установлена муфта, образующая с этим корпусом возвратно-поступательную кинематическую пару «корпус-муфта» с цилиндрической поверхностью соприкосновения сопряженных звеньев, в круглых отверстиях, выполненных в цилиндрической стенке трубчатого корпуса, расположены шарики диаметром больше толщины этой стенки, а на внутренней цилиндрической поверхности муфты и наружной цилиндрической поверхности штока выполнены кольцевые канавки с обеспечением геометрического замыкания кинематической пары «корпус-шток» шариками, когда они находятся в канавке штока, и вытеснения шариков в канавку муфты при смещении ее относительно корпуса.
2. Опорно-сцепной узел по п. 1, отличающийся тем, что контактное звено, выполненное в виде двуплечего рычага, опора вращения которого закреплена на приводимой в движение части артиллерийской установки, соединено со штоком шарнирно, а трубчатый корпус соединен шарнирно с упругой опорой, закрепленной на приводимой в движение части артиллерийской установки, при этом образуется кривошипно-кулисный механизм, в котором контактное звено является кривошипом, трубчатый корпус - кулисой, а шток - шатуном.
3. Опорно-сцепной узел по п. 1, отличающийся тем, что соединение трубчатого корпуса с приводимой в движение частью артиллерийской установки выполнено в виде фланцевого соединения, а контактное звено, выполненное в виде наконечника, закреплено на штоке.
