Электроцилиндр со средством ограничения нагрузки и ракета-носитель с соплом, управляемым таким электроцилиндром



Электроцилиндр со средством ограничения нагрузки и ракета-носитель с соплом, управляемым таким электроцилиндром
Электроцилиндр со средством ограничения нагрузки и ракета-носитель с соплом, управляемым таким электроцилиндром
Электроцилиндр со средством ограничения нагрузки и ракета-носитель с соплом, управляемым таким электроцилиндром

 


Владельцы патента RU 2604764:

АСТРИУМ САС (FR)

Группа изобретений относится к машиностроению. Электромеханический привод (10) содержит подвижный элемент (14), снабженный соединительным элементом (20) и способный поступательно перемещаться относительно оправы (12). Поглощающая/рассеивающая энергию структура (28, 30) расположена на пути передачи усилий между соединительным элементом (20) и оправой (12) и содержит пористую капиллярную матрицу (40) с открытой пористостью и жидкость (42). Жидкость (42) имеет угол смачивания больше 90° относительно указанной матрицы (40) и выбирается таким образом, чтобы часть жидкости (42) проникала в поры матрицы (40), когда на данную камеру действует давление выше первого уровня давления Р1, и самостоятельно выходила из пор матрицы (40) под действием капиллярных сил, когда на структуру действует давление ниже второго уровня давления Р2. Второй уровень давления Р2 ниже первого уровня давления Р1. Двигатель ракеты-носителя содержит электромеханический привод (10) для управления реактивным соплом и его удержания. Ступень ракеты-носителя содержит такой двигатель. Ракета-носитель содержит такую ступень. Достигается уменьшение размера и веса привода. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом относится к области электрических приводов. Более конкретно, но не исключительно, оно относится к электроприводу для управления реактивным соплом двигателя ракеты-носителя.

Уровень техники

Двигатели ракет-носителей включают в себя регулируемое реактивное сопло, служащее для направления в нужном направлении струи газов из камеры сгорания данных двигателей, позволяя, таким образом, регулировать направление создаваемой горячим газом реактивной струи и, следовательно, тяги двигателя с целью управления траекторией движения ракеты-носителя.

Управление соплом двигателя ракеты-носителя, как правило, осуществляется прикрепленными к двигателю цилиндрами управления; обычно применяются два таких управляющих цилиндра.

После запуска двигателя или его отключения в случае прерванного запуска, поле давлений внутри двигателя не является осесимметричным в течение короткого промежутка времени порядка нескольких секунд, в результате чего возникает крутящий момент, воздействующий на двигатель и создающий сравнительно интенсивные нагрузки, действующие на управляющие цилиндры сопла.

Поскольку максимальный уровень этих нагрузок достаточно точно предсказать невозможно, размеры приводов приходится увеличивать выше требуемых с целью удовлетворения требований по технике безопасности, что является нежелательным с точки зрения веса и стоимости летательного аппарата.

Кроме того, использование гидравлических приводов приводит к сравнительно высоким предполетным затратам на внедрение, и поэтому было бы желательно иметь возможность заменить их электроприводами, затраты на внедрение которых ниже. Кроме того, для устройств такого типа в настоящее время имеются достаточно легкие и малогабаритные источники электрического питания.

Однако размеры электромеханических приводов приходится выбирать значительно завышенными, чтобы они могли выдерживать переходные нагрузки указанного выше типа, и при этом существует риск их заклинивания, что делает данное техническое решение неприемлемым.

Таким образом, существует необходимость создания нового типа электромеханического привода, являющегося достаточно легким и малогабаритным, но в то же время способным выдерживать сравнительно высокие механические нагрузки.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения заключается, в частности, в создании простого, экономичного и эффективного технического решения описанной выше проблемы.

Конкретной задачей настоящего изобретения является создание электромеханического привода, способного выдерживать воздействие сравнительно высоких нагрузок, таких как нагрузки, передаваемые от реактивного сопла ракеты-носителя на управляющие цилиндры данного сопла при работе двигателя на земле, в частности, во время запуска и в случае прерывания запуска.

Для решения указанной задачи настоящее изобретение предлагает электромеханический привод, предназначенный для перемещения первого элемента относительно второго элемента и содержащий подвижный элемент, снабженный соединительным элементом, прикрепляемым к первому элементу, и оправу, снабженную крепежным устройством для крепления ко второму элементу, причем подвижный элемент совершает прямолинейное движение относительно оправы.

Согласно настоящему изобретению данный привод также включает в себя, по меньшей мере, одну поглощающую/рассеивающую механическую энергию структуру, расположенную на пути передачи напряжений между первым элементом и оправой привода и содержащую деформируемую камеру, вмещающую, по меньшей мере, одну пористую капиллярную матрицу и соответствующую жидкость с углом смачивания более 90° относительно указанной матрицы, причем указанная жидкость выбирается таким образом, чтобы, по меньшей мере, часть этой жидкости могла проникать в поры матрицы, когда камера подвергается воздействию внешнего механического давления, равного или превышающего первый уровень давления, и самопроизвольно выходила из пор матрицы по капиллярам, когда на камеру действует внешнее механическое давление, величина которого меньше второго уровня давления, причем второй уровень давления меньше первого уровня давления.

Примеры поглощающих/рассеивающих энергию структур такого типа более подробно описываются в патентной заявке WO 96/18040.

Как правило, в поглощающих/рассеивающих энергию структурах такого типа используется принцип поверхностного натяжения жидкости на границе раздела между жидкостью и материалом, из которого выполнена пористая капиллярная матрица и который является гидрофобным относительно указанной жидкости. В частности, в данных структурах используется тот факт, что поверхность смачивания, то есть поверхность раздела между жидкостью и твердым телом, увеличивается при проникновении жидкости в поры матрицы и уменьшается при вытеснении из пор данной матрицы, таким образом, что происходит накопление энергии при проникновении жидкости в поры матрицы и выделение энергии при вытеснении жидкости из пор.

В структурах такого типа проникновение жидкости в поры матрицы происходит при практически постоянном давлении, при условии что давление, приложенное к деформируемой камере, превышает порог давления, соответствующий первому уровню давления; вытеснение жидкости из пор матрицы также происходит при практически постоянном давлении, при условии что давление, приложенное к деформируемой камере, становится ниже, чем второй уровень давления, как будет более подробно показано ниже.

Величины обоих вышеупомянутых уровней давлений, соответствующих (в указанном порядке) началу проникновения жидкости в поры пористой капиллярной матрицы и вытеснению жидкости из пор этой матрицы, определяются выбором материала для изготовления пористой капиллярной матрицы, а также формой его пор. Следует отметить, что величина первого уровня давления практически равна капиллярному давлению, определяемому по уравнению Лапласа: Р=(2σ·Cosθ)/r, где σ - поверхностное натяжение жидкости при данной температуре, θ - (краевой) угол смачивания и r - радиус капиллярного канала, образуемого порой пористой капиллярной матрицы.

При большой разности между двумя вышеуказанными давлениями такая поглощающая/рассеивающая энергию структура может иметь особенно значительный гистерезис.

В качестве материала для изготовления пористой капиллярной матрицы, например, можно использовать силикаты, например цеолиты. Таковым материалом также может быть гель кремниевой кислоты, иногда называемый силикагелем. В качестве соответствующей жидкости можно применять воду или сплав на основе галлия, индия и олова под названием "Галинстан". Другие материалы и соответствующие жидкости также приводятся в качестве примера в вышеупомянутом патентном документе WO 96/18040.

Как правило, материал пористой капиллярной матрицы может быть по своей природе гидрофобным по отношению к соответствующей жидкости или же на данную матрицу можно наносить покрытие с целью сделать ее гидрофобной.

Кроме того, капиллярная матрица изготовляется предпочтительно из гидрофобных зерен или микросфер, имеющих микрометрический диаметр и нанометрические поры.

Капиллярная матрица также может иметь форму порошка из зерен или геля из микросфер. Пористая капиллярная матрица совместно с соответствующей жидкостью образует коллоид, называемый также "гидрофобной гетерогенной системой", которая и образует поглощающую/рассеивающую энергию структуру.

Коллоид может находиться непосредственно в деформируемой камере.

Кроме того, коллоид также может содержаться в одном или нескольких карманах, выполненных в деформируемой камере, предпочтительно, погруженных в жидкость, такую как масло, которым заполнена эта деформируемая камера.

В общих чертах, поглощающая/рассеивающая энергию структура обеспечивает ограничение уровня напряжений, передаваемых на оправу привода первым элементом через подвижный элемент. В самом деле, когда такие напряжения приводят к достижению первого уровня давления, в структуре происходит накопление энергии в процессе проникновения жидкости в поры пористой капиллярной матрицы, так что напряжения, превышающие первый уровень давления, не передаются на оправу привода.

При применении привода согласно настоящему изобретению для регулирования реактивного сопла двигателя ракеты-носителя, когда первым элементом является сопло, а вторым элементом является фиксированный элемент двигателя ракеты-носителя, размеры привода можно выбрать такими, чтобы он был в состоянии выдерживать уровни напряжений, возникающие во время полета и не мог выдерживать переходные напряжения, возникающие при запуске и останове двигателя, которые могут быть намного выше.

Таким образом, настоящее изобретение позволяет не прибегать к выбору электромеханических приводов с увеличенными размерами с целью обеспечения возможности выдерживания ими редко возникающих высоких переходных напряжений, и, следовательно, позволяет применять электромеханические приводы с относительно умеренными размерами и весом.

Оправа привода, предпочтительно, выполнена в виде цилиндра, а подвижный элемент данного привода предпочтительно выполнен в виде стержня.

В качестве варианта возможны и другие формы оправы и/или подвижного элемента, при условии, что они не выходят за рамки объема настоящего изобретения.

Кроме того, поглощающая/рассеивающая энергию структура может содержать несколько пористых капиллярных матриц, выполненных из различных материалов, работающих с одной и той же жидкостью, или с разными соответствующими жидкостями. Образованные таким образом различные коллоиды, предпочтительно, содержатся в отдельных деформируемых камерах.

Предпочтительно, каждая поглощающая/рассеивающая энергию структура привода размещена внутри полости, через которую проходит, по меньшей мере, часть подвижного элемента привода, и находится между стенкой данной полости и средством передачи нагрузки, оказывающим давление на деформируемую камеру поглощающей/рассеивающей энергию структуры с целью передачи нагрузки от первого элемента к оправе привода.

Деформируемая камера каждой поглощающей/рассеивающей энергию структуры, предпочтительно, закрыта внутри полости уплотнительным элементом, в качестве которого применяется, например, пробка, установленная с возможностью скольжения и уплотнения внутри полости как поршень в цилиндре.

В качестве варианта, уплотнительный элемент может быть выполнен в виде деформируемой мембраны.

Кроме того, каждая поглощающая/рассеивающая энергию структура привода, предпочтительно, расположена в торцевой части указанной полости.

В первом и втором вариантах осуществления настоящего изобретения средства передачи нагрузки установлены на подвижном элементе привода. Таким образом, данное средство передачи нагрузки составляет одно целое с подвижным элементом.

В первом варианте осуществления изобретения соединительный элемент подвижного элемента для соединения с первым элементом включает в себя полый корпус, установленный с возможностью скольжения на подвижном элементе, а внутри данного полого корпуса имеется вышеупомянутая полость.

Таким образом, каждая поглощающая/рассеивающая энергию структура обеспечивает постоянное ограничение нагрузки, передаваемой от первого элемента на оправу привода через подвижный элемент этого привода, независимо от длины хода данного подвижного элемента относительно оправы привода.

В данном первом варианте осуществления средства передачи нагрузки, предпочтительно, выполнены в виде пластины, например, цилиндрической формы.

Кроме того, управление подвижным элементом привода, предпочтительно, осуществляется приводным устройством, встроенным в оправу привода.

Во втором варианте осуществления настоящего изобретения оправа привода включает в себя полый корпус с выполненной внутри него полостью и приводное устройство подвижного элемента привода, жестко закрепленное в данной полости.

В данном случае каждая поглощающая/рассеивающая энергию структура привода заключена, таким образом, внутри полого корпуса оправы.

Далее, каждая поглощающая/рассеивающая энергию структура привода, предпочтительно, размещена таким образом, чтобы на нее могли воздействовать средства передачи нагрузки, когда подвижный элемент привода находится в конце своего хода.

В третьем варианте осуществления настоящего изобретения оправа привода включает в себя полый корпус с выполненной внутри него полостью и вспомогательное средство передачи нагрузки, выполняющее роль опоры для приводного устройства при перемещении подвижного элемента в вышеуказанную полость.

В данном случае, как и в вышеуказанном первом варианте осуществления, усилие передается на каждую из поглощающих/рассеивающих энергию структур привода, которые, таким образом, ограничивают усилие, передаваемое на оправу привода, независимо от величины хода подвижного элемента привода.

В указанных выше втором и третьем вариантах осуществления средства передачи нагрузки, предпочтительно, включают в себя одну или несколько пластин, относящихся, соответственно, к каждой из поглощающих/рассеивающих энергию структур, причем каждая из указанных пластин расположена между приводным устройством и поглощающей/рассеивающей энергию структурой.

В целом электромеханический привод, предпочтительно, включает в себя две поглощающие/рассеивающие энергию структуры для поглощения механической энергии, каждая из которых расположена на соответствующем пути передачи нагрузки между первым элементом и оправой привода и содержит деформируемую камеру, вмещающую, по меньшей мере, одну пористую капиллярную матрицу с открытыми порами и соответствующую жидкость с углом смачивания более 90° относительно указанной матрицы, причем жидкость выбирается таким образом, чтобы, по меньшей мере, часть этой жидкости могла проникать в поры матрицы, когда камера подвергается воздействию внешнего механического давления, равного или превышающего первый уровень давления, и самостоятельно выходила из пор матрицы по капиллярам, когда на камеру действует внешне механическое давление, величина которого меньше второго уровня давления, причем второй уровень давления меньше первого уровня давления; при этом каждая поглощающая/рассеивающая энергию структура размещена с каждой стороны средств передачи нагрузки, таким образом, что первый элемент может смещать данные структуры в двух противоположных направлениях.

Предметом настоящего изобретения также является двигатель ракеты-носителя, содержащий, по меньшей мере, одно реактивное сопло, а также, по меньшей мере, один электромеханический привод описанного выше типа, служащий для управления данным соплом и его удержания.

Как известно, количество приводов, необходимых для управления вышеупомянутым реактивным соплом, равно двум. Двух приводов, действительно, может быть достаточно для управления таким соплом.

Предметом настоящего изобретения также является ступень ракеты-носителя, содержащей, по меньшей мере, один двигатель указанного выше типа.

Кроме того, предметом настоящего изобретения также является ракета-носитель, содержащая, по меньшей мере, одну ступень указанного выше типа.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение станет более понятным после ознакомления с приведенным ниже описанием (приводимым в качестве неограничивающего примера) и приложенными чертежами.

На фиг. 1 показан схематичный вид в разрезе по оси электромеханического привода согласно первому варианту осуществления изобретения;

на фиг. 2 - схематичный частичный вид в разрезе по оси электромеханического привода по альтернативному варианту исполнения;

на фиг. 3 - схематичный вид в разрезе по оси электромеханического привода согласно второму варианту осуществления изобретения;

на фиг. 4 - схематичный вид в разрезе по оси электромеханического привода согласно третьему варианту осуществления изобретения.

На всех чертежах одинаковыми номерами позиций обозначены идентичные или аналогичные элементы.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 представлен электромеханический привод 10, содержащий оправу 12, подвижный элемент 14, как правило, в форме стержня, способный прямолинейно перемещаться относительно оправы 12 вдоль продольной оси 15 привода, и приводное устройство 16, установленное внутри оправы 12 и встроенное в нее, служащее для перемещения подвижного элемента 14.

Приводное устройство 16 представляет собой устройство обычного типа, содержащее, например, средство, взаимодействующее с резьбовой частью 18 подвижного элемента 14 таким образом, чтобы образовывать шариковинтовую передачу для регулирования положения подвижного элемента 14.

Подвижный элемент 14 снабжен соединительным элементом 20, прикрепляемым к первому элементу, на который воздействует привод 10 при регулировании сопла относительно второго элемента, причем указанные первый и второй элементы на чертеже не показаны. Оправа 12 содержит крепежное устройство 22 для крепления данной оправы 12 ко второму элементу.

В первом варианте осуществления настоящего изобретения, показанном на фиг. 1, перемещаемый подвижным элементом 14 соединительный элемент 20 содержит полый корпус 24 удлиненной формы, установленный параллельно продольной оси 15 привода 10 и образующий полость 26, а также две поглощающие/рассеивающие энергию структуры 28 и 30, контактирующие соответственно с двумя противоположно расположенными торцами 32 и 34 полости 26 и служащие для ограничения передаваемого продольного усилия на подвижный элемент 14, как будет более подробно показано ниже.

Подвижный элемент 14 содержит концевую головку 36, выполненную в виде пластины, установленной с возможностью скольжения внутри полости 26 и находящейся между обеими вышеупомянутыми поглощающими/рассеивающими энергию структурами 28 и 30. Данная концевая головка 36 образует средство передачи нагрузки, как будет показано ниже.

Подвижный элемент 14 проходит сквозь одну 28 из поглощающих/рассеивающих энергию структур, расположенную со стороны оправы 12 привода, а также сквозь отверстие 38 соответствующей формы в соответствующем торце 32 полости 26.

Каждая из поглощающих/рассеивающих энергию структур 28 и 30 содержит порошок, представляющий собой смесь зерен 40, имеющих пористую структуру с открытыми порами, а также соответствующую жидкость 42, относительно которой зерна 40 являются гидрофобными, в том смысле, что угол смачивания жидкости 42 относительно данных зерен 40 больше 90°.

Согласно терминологии, используемой в настоящем изобретении, состоящий из зерен 40 порошок представляет собой пористую капиллярную матрицу. Данный порошок и жидкость 42 образуют коллоид.

Коллоид каждой поглощающей/рассеивающей энергию структуры 28, 30 заключен в деформируемой камере данной структуры, находящейся внутри полости 26 полого корпуса 24 и ограниченной стенками полого корпуса 24 и уплотнительным элементом 44, 46 в данном полом корпусе 24, расположенным между указанной структурой 28, 30 и концевой головкой 36 подвижного элемента 14. Уплотнительный элемент 44 поглощающей/рассеивающей энергию структуры 28, установленный со стороны подвижного элемента 14, имеет, по меньшей мере, одно отверстие 48, сквозь которое герметичным образом проходит подвижный элемент 14.

В общем, жидкость 42 для каждой из поглощающих/рассеивающих энергию структур 28 и 30 выбирают таким образом, чтобы, по меньшей мере, часть данной жидкости проникала в поры зерен 40, когда головка 36 подвижного элемента 14 оказывает на деформируемую камеру данной поглощающей/рассеивающей энергию структуры механическое давление, равное или больше первого уровня давления Р1, и самостоятельно выходила из пор зерен 40 под действием капиллярности, когда головка 36 подвижного элемента 14 оказывает на деформируемую камеру поглощающей/рассеивающей энергию структуры механическое давление ниже второго уровня давления Р2, который ниже первого уровня давления Р1.

С этой целью зерна 40 могут быть выполнены из натурального или синтетического гидрофобного материала, например семейства цеолитов, а в качестве соответствующей жидкости 42 при этом можно использовать воду.

Следует отметить, что, как уже указывалось выше, первый уровень давления Р1 практически равен капиллярному давлению, определяемому формулой Лапласа.

В способе осуществления, показанном на фиг. 1, каждый уплотнительный элемент 44, 46 имеет форму простой пробки, установленной с возможностью скольжения в полости 26 полого корпуса 24, как поршень в цилиндре, чтобы головка 36 подвижного элемента 14 могла перемещать его в направлении вдоль продольной оси, чтобы, таким образом, он мог сжимать смесь шариков 40 и соответствующей жидкости 42. В данном случае каждый уплотнительный элемент 44, 46 образует скользящее уплотнительное соединение.

В качестве варианта, в рамках объема настоящего изобретения возможны и другие формы уплотнительного элемента, для соединения друг с другом деформируемых камер каждой поглощающей/рассеивающей энергию структуры 28, 30.

Каждый уплотнительный элемент, например, может быть выполнен в виде сильфона 49, как это показано на фиг. 2, открытый конец 50 которого жестко прикреплен к соответствующему торцу 32, 34 полости 26, а стенка 52, закрывающая противоположный конец, может быть плоской и может располагаться параллельно торцу 32, 34.

В таком случае, оказываемое головкой 36 давление на закрывающую стенку 52 сильфона 49, стремится сжать данный сильфон 49 и, следовательно, ограниченную данными элементами деформируемую камеру и находящуюся в ней смесь зерен 40 и соответствующей жидкости 42.

При работе поглощающие/рассеивающие энергию структуры 28 и 30 соединительного элемента 20 обеспечивают ограничение продольных нагрузок, передаваемых данным соединительным элементом 20 на оправу 12 привода 10, при давлениях, практически равных первому уровню давлений Р1.

Действительно, когда давление, оказываемое головкой 36 подвижного элемента 14 на уплотнительный элемент 44, 46 одной из поглощающих/рассеивающих энергию структур 28, 30, ниже первого уровня давления Р1, данная поглощающая/рассеивающая энергию структура ведет себя практически как несжимаемая структура.

И наоборот, как только вышеупомянутое давление достигает первого уровня Р1, жидкость 42 начинает проникать в поры зерен 40, что приводит к накоплению энергии в данной поглощающей/рассеивающей энергию структуре. На этом этапе давление, оказываемое головкой 36 подвижного элемента 14 на уплотнительный элемент 44, 46, остается практически постоянным.

Когда давление становится ниже второго уровня Р2, который ниже первого уровня давления Р1, жидкость 42 начинает самостоятельно выходить из пор зерен 40 под действием капиллярных сил, так что, по меньшей мере, часть энергии, накопленной ранее в поглощающей/рассеивающей энергию структуре, снова передается на подвижный элемент 14, но при давлении ниже первого уровня Р1.

И, наконец, продольные нагрузки, передаваемые соединительным элементом 20 на подвижный элемент 14, таким образом, ограничиваются первым уровнем давления Р1.

На фиг. 3 представлен схематичный вид в разрезе по оси электромеханического привода 10 согласно второму варианту осуществления изобретения.

Данный привод отличается от привода, показанного на фиг. 1, тем, что полость 26 не ограничена полым корпусом, отдельным от оправы 12 и части соединительного элемента 20. Действительно, эта полость 26 находится внутри полого корпуса 54, являющегося частью оправы 12 привода, а приводное устройство 16 подвижного элемента 14 жестко закреплено внутри данной полости 26.

В данном втором варианте осуществления, на подвижном элементе 14 установлены две пластины 36a и 36b, которые расположены с обеих сторон приводного устройства 16 и каждая из которых обращена к соответствующей поглощающей/рассеивающей энергию структуре 28, 30; причем эти две пластины 36a и 36b образуют средство передачи нагрузки, аналогично тому, как это делает пластина 36 на фиг. 1.

Таким образом, при воздействии на подвижный элемент 14 нагрузки, исходящей от первого элемента, к которому прикреплен данный подвижный элемент 14, он может сместиться и достигнуть конечного положения своего хода, если эти усилия являются достаточно высокими, так что одна из пластин 36a и 36b может вступить в контакт с соответствующей поглощающей/рассеивающей энергию структурой 28, 30.

Таким образом, уровень вышеупомянутых усилий ограничивается величиной, практически равной величине усилия при первом уровне давления Р1, аналогично тому, как это было описано выше, за исключением того, что подвижный элемент 14 должен переместиться в конечное положение своего хода, прежде чем поглощающие/рассеивающие энергию структуры вступят в действие. Иными словами, если усилия, оказываемые на подвижный элемент 14 первым элементом, не заставляют данный подвижный элемент 14 переместиться в конечное положение своего хода при заданной мощности и приемистости приводного устройства 16, то поглощающие/рассеивающие энергию структуры 28 и 30 не вступят в действие. Поэтому эти структуры в данном случае используются в качестве механических ограничителей хода.

На фиг. 4 показан электромеханический привод 10 согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения, в котором приводное устройство 16 не закреплено относительно оправы 12, но удерживается внутри полости 26 корпуса 54 оправы с помощью обеих поглощающих/рассеивающих энергию структур 28 и 30.

Точнее говоря, привод 10 включает в себя две опорные конструкции 56 и 58, установленные вдоль оси с обеих сторон приводного устройства 16, каждое из которых соединено с данным приводным устройством 16 и с соответствующей пластиной 60, 62, установленной с возможностью скольжения в полости 26 полого корпуса 54 оправы 12 и упирающейся в уплотнительный элемент 44, 46, связывая между собой деформируемые камеры соответствующих поглощающих/рассеивающих энергию структур 28, 30.

Таким образом, приводное устройство 16 удерживается в своем положении в продольном направлении обеими поглощающими/рассеивающими энергию структурами 28, 30 и опорными конструкциями 56 и 58.

Следует отметить, что пластины 60 и 62 образуют средство передачи нагрузки, практически аналогичное пластинам 36, 36a, 36b на фиг. 1 и 3.

При воздействии осевых нагрузок вдоль оси 15 привода от первого элемента на подвижный элемент 14 и далее на приводное устройство 16 данное приводное устройство может передавать эти нагрузки через соответствующую пластину 60 или 62 на соответствующую поглощающую/рассеивающую энергию структуру 28 или 30, которая работает как ограничитель нагрузок, аналогично тому, как это было описано выше.

Также следует отметить, что уплотнительные элементы 44, 46 каждой поглощающей/рассеивающей энергию структуры 28, 30 привода 10 в описанных выше втором и третьем вариантах осуществления изобретения могут иметь различные формы, например, как показано на фиг. 2.

Во всех трех вышеописанных вариантах осуществления изобретения поглощающие/рассеивающие энергию структуры 28, 30 установлены на пути передачи усилий от первого элемента, соединенного с подвижным элементом 14, к оправе 12 привода, чтобы средство передачи нагрузки 36, 36a, 36b, 60, 62 могло перемещать их вдоль продольной оси в двух противоположных направлениях, обозначенных стрелками 64 и 66 (фиг. 1, 3 и 4).

В общем, привод 10 согласно настоящему изобретению обеспечивает значительное снижение веса и уменьшение габаритов, при этом оставаясь способным выдерживать сравнительно высокие нагрузки благодаря эффекту ограничения нагрузок, создаваемому поглощающими/рассеивающими энергию структурами, являющимися неотъемлемыми элементами такого привода.

Привод 10 согласно первому варианту осуществления изобретения, описанный выше со ссылкой на фиг. 1, может иметь особенно уменьшенные габариты, поскольку поглощающие/рассеивающие энергию структуры данного привода размещены не в его оправе 12, а в соединительном элементе 20, установленном на подвижном элементе 14 и не соединенном с оправой 12.

Учитывая, что поглощающие/рассеивающие энергию структуры привода 10 постоянно находятся на линии передачи усилий, независимо от хода подвижного элемента 14, напряжения, возникающие в приводном устройстве 16 в результате воздействия со стороны подвижного элемента 14, могут быть оптимально минимизированы.

Однако это делает желательным, чтобы динамические характеристики поглощающих/рассеивающих энергию структур были определены с максимально возможной точностью, потому что данные структуры изменяют общие динамические характеристики привода. Тем не менее эти структуры не будут влиять на работу и управление привода в штатном режиме, то есть при отсутствии высоких переходных напряжений.

В общем, размеры привода 10 согласно настоящему изобретению предпочтительно выбираются таким образом, чтобы уровень усилий, прикладываемых к нему в штатном режиме, в частности в фазе полета, не превышали уровень давления интрузии Р1. При таких условиях динамические характеристики коллоида каждой поглощающей/рассеивающей энергию структуры аналогичны динамическим характеристикам жидкости, входящей в его состав, которая, предпочтительно, является почти несжимаемой. В этом случае поглощающие/рассеивающие энергию структуры, несмотря на то, что они последовательно включены в цепь передачи усилий привода, тем не менее, не изменяют динамические характеристики управления данного привода в штатном режиме.

Привод 10 согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения обладает преимуществом, которое заключается в том, что поглощающие/рассеивающие энергию структуры начинают работать только тогда, когда подвижный элемент 14 достигает конца своего хода, и, таким образом, давление данных структур не влияет на динамические характеристики привода в штатном режиме.

Это может быть выгодным, в частности, если поглощающие/рассеивающие энергию структуры содержат сжимаемую жидкость, например масло.

Кроме того, точное знание динамических характеристик поглощающих/рассеивающих энергию структур в данном случае имеет второстепенное значение.

1. Электромеханический привод (10), предназначенный для перемещения первого элемента относительно второго элемента и содержащий подвижный элемент (14), снабженный соединительным элементом (20) для крепления к первому элементу, и оправу (12), снабженную крепежным устройством (22) для крепления ко второму элементу, при этом подвижный элемент (14) имеет возможность поступательного перемещения относительно оправы, отличающийся тем, что он дополнительно содержит, по меньшей мере, одну поглощающую/рассеивающую механическую энергию структуру (28, 30), расположенную на пути передачи усилий между первым элементом и оправой (12) привода (10) и содержащую деформируемую камеру, вмещающую, по меньшей мере, одну пористую капиллярную матрицу (40) с открытыми порами и соответствующую жидкость (42), угол смачивания которой больше 90° относительно матрицы (40) и которая выбрана таким образом, что, по меньшей мере, часть указанной жидкости (42) имеет возможность проникновения в поры матрицы (40), когда на камеру действует внешнее механическое давление, равное или выше первого уровня давления Р1, и самостоятельного выхода из пор матрицы (40) под действием капиллярных сил, когда на камеру действует внешнее механическое давление ниже, чем второй уровень давления Р2, который ниже первого уровня давления Р1.

2. Привод по п. 1, отличающийся тем, что одна или каждая поглощающая/рассеивающая энергию структура (28, 30) привода (10) расположена внутри полости (26), через которую проходит, по меньшей мере, часть подвижного элемента (14) привода (10), и находится между стенкой (32, 34) полости (26) и средствами (36, 36a, 36b, 60, 62) передачи нагрузки, оказывающими давление на деформируемую камеру поглощающей/рассеивающей энергию структуры (28, 30) для передачи усилий от первого элемента к оправе (12) привода (10).

3. Привод по п. 2, отличающийся тем, что средства (36, 36a, 36b) передачи нагрузки установлены на подвижном элементе (14).

4. Привод по п. 3, отличающийся тем, что соединительный элемент (20) подвижного элемента (14), предназначенный для соединения с первым элементом, содержит полый корпус (24), который установлен с возможностью скольжения на подвижном элементе (14) и внутри которого находится полость (26).

5. Привод по п. 3, отличающийся тем, что оправа (12) содержит полый корпус (54), внутри которого находится полость (26), при этом внутри данной полости (26) жестко закреплено приводное устройство (16) для привода подвижного элемента (14).

6. Привод по п. 2, отличающийся тем, что оправа (12) содержит полый корпус (54), внутри которого находится полость (26), при этом средства (60, 62) передачи нагрузки служат опорой для приводного устройства (16), предназначенного для перемещения подвижного элемента (14) внутри указанной полости (26).

7. Привод по п. 5, отличающийся тем, что средство передачи нагрузки содержит одну или несколько пластин (36a, 36b, 60, 62), имеющих возможность взаимодействия, соответственно, с одной из или каждой из поглощающих/рассеивающих энергию структур (28, 30), при этом каждая из указанных пластин установлена между приводным устройством (16) и соответствующей поглощающей/рассеивающей энергию структурой (28, 30).

8. Привод по п. 2, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна из поглощающих/рассеивающих механическую энергию структур содержит две поглощающие/рассеивающие энергию структуры (28, 30), каждая из которых расположена на соответствующем пути передачи усилий между первым элементом и оправой (12) привода (10) и содержит деформируемую камеру, вмещающую, по меньшей мере, одну пористую капиллярную матрицу (40) с открытыми порами и соответствующую жидкость (42), которая имеет угол смачивания более 90° относительно указанной матрицы (40) и которая выбирается таким образом, чтобы, по меньшей мере, часть жидкости (42) имела возможность проникновения в поры матрицы (40), когда матрица подвергается воздействию внешнего механического давления выше первого уровня давления Р1, и самостоятельного выхода из пор матрицы (40) под действием капиллярных сил, когда на матрицу действует внешнее механическое давление ниже второго уровня давления Р2, причем второй уровень давления Р2 меньше первого уровня давления Р1; при этом поглощающие/рассеивающие энергию структуры (28, 30) расположены с обеих сторон от средства (36, 36a, 36b, 60, 62) передачи нагрузки таким образом, что первый элемент имеет возможность смещения поглощающих/рассеивающих энергию структур (28, 30) в двух взаимно противоположных направлениях (64, 66).

9. Двигатель ракеты-носителя, содержащий, по меньшей мере, одно реактивное сопло, отличающийся тем, что он содержит, по меньшей мере, один электромеханический привод (10) по п. 1, предназначенный для управления реактивным соплом и его удержания.

10. Ступень ракеты-носителя, содержащая, по меньшей мере, один двигатель по п. 9.

11. Ракета-носитель, содержащая, по меньшей мере, одну ступень по п. 10.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения. Демпфер содержит корпус, в котором коаксиально установлен с образованием рекуперативной полости цилиндр с поршневым узлом.

Изобретение относится к машиностроению. Гидравлический демпфер содержит рабочий цилиндр, связанный с кожухом через тела качения.

Амортизатор состоит из рабочего цилиндра, внутри которого установлен поршень, и компенсационной камеры. Поршень выполнен из двух пластин, имеющих кольцеобразные прорези для пропускания амортизационной жидкости, между которыми установлена прокладка.

Изобретение относится к машиностроению. Амортизатор содержит узел (2) шток-поршень, перемещающийся со скольжением в трубчатом корпусе (3).

Изобретение относится к машиностроению. Амортизатор содержит внешний цилиндр с опорным шаровым устройством и проушиной.

Изобретение относится к машиностроению. Демпфер содержит корпус, в котором коаксиально установлен с образованием рекуперативной полости цилиндр с поршнем.

Изобретение относится к машиностроению. Амортизатор содержит наружную трубку-резервуар и рабочий цилиндр, образующие кольцевую полость.

Демпфер // 2500935
Изобретение относится к устройствам для ослабления шумов соударения при закрытии направляющих выдвижных деталей мебели. Демпфер (3) содержит замкнутый резервуар (4), заполненный жидкостью или газообразной средой.

Изобретение относится к машиностроению. Демпфер содержит основание с жестко закрепленным штоком в его днище, направляющее, упругое и демпфирующее устройства.

Изобретение относится к машиностроению. Устройство содержит основание, направляющее и амортизирующее устройства.
Наверх