устройство для разъемного соединения осесимметричных деталей

Формула изобретения

1. Устройство для разъемного соединения осесимметричных цилиндрических или конических деталей в форме натяжной ленты, охватывающей соединяемые детали в плоскостях натяжения, на внутренней стороне которой расположены стяжные элементы, взаимодействующие с заплечиками деталей, выполненными в виде фланцев, и у которой вокруг болтов, расположенных перпендикулярно к направлению растяжения натяжной ленты, размещен по меньшей мере один натяжной пояс, при этом два расположенных друг против друга болта соединены между собой при помощи зажимного элемента с возможностью разъема и при этом каждый зажимной элемент состоит из двух зажимных рычагов, закрепленных с возможностью поворота на опорной планке на расстоянии друг от друга, на которых размещены болты и которые в своем замкнутом положении способны фиксироваться при помощи запорных элементов, отличающееся тем, что зажимные рычаги (18, 19) в процессе своего размыкания нагружены замедляющими элементами (34, 35).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что замедляющие элементы (34, 35) выполнены упругоподатливыми.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что замедляющие элементы (34, 35) представляют собой пластинчатые пружины (34, 35).

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что замедляющие элементы (34, 35) способны входить в зацепление с закрепленными на зажимных рычагах (18, 19) болтами (37).

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что замедляющие элементы (34, 35) представляют собой спиральные пружины.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый зажимной рычаг (18, 19) представляет собой приближенно прямоугольную раму (20), один конец которой закреплен с возможностью поворота вокруг проходящей параллельно болтам (3, 4) оси, образованной откидным болтом (21), а в другом концевом участке рамы (20) размещен в резьбовом отверстии натяжной болт (22), который проходит внутрь рамы (20) и там снабжен выступом (23), который выполнен как крепежный элемент для болта (3), выступающего через продольные отверстия (24) рамы (20) с обеих сторон от рамы (20) и служащего в этих зонах опорой для обоих натяжных поясов (1, 2).

7. Устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что в окружном направлении установлено несколько зажимных элементов (15, 16).

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что натяжная лента выполнена из двух параллельных натяжных поясов (1, 2).

9. Устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что натяжные ленты (1, 2) и откидные болты (21) расположены на одном и том же диаметре системы.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что натяжные ленты (1, 2) вместе с зажимными элементами (15, 16) в разомкнутом положении образуют замкнутую конструкцию.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройству для разъемного соединения осесимметричных цилиндрических или конических деталей в форме натяжной ленты, охватывающей соединяемые детали в плоскостях натяжения, на внутренней стороне которой расположены стяжные элементы, взаимодействующие с заплечиками деталей, выполненными в виде фланцев, и у которой вокруг болтов, расположенных перпендикулярно к направлению растяжения натяжной ленты, размещен по меньшей мере один натяжной пояс, при этом два расположенных друг против друга болта соединены между собой при помощи зажимного элемента с возможностью разъема, причем каждый зажимной элемент состоит из двух зажимных рычагов, закрепленных с возможностью поворота на опорной планке на расстоянии друг от друга, на которых расположены болты и которые фиксируются в своем замкнутом положении при помощи запорных элементов.

Устройство этого типа известно из публикации DE 10033093 A1 и служит для крепления полезного груза на последней ступени ракеты-носителя и отсоединения его путем размыкания зажимного элемента при достижении предусмотренной целевой орбиты. Кроме того, в публикации DE-OS 2655772 описывается другое используемое по этому целевому назначению устройство, известное также как ленточное натяжное соединение типа «марман». Наконец, из DE 3727448 C2, а также DE 4221525 A1 известны используемые для аналогичного назначения зажимные устройства. Во всех этих известных устройствах на внутренней поверхности натяжной ленты предусмотрены стяжные элементы, которые на своей внутренней стороне имеют, в свою очередь, конические выемки, которыми они входят в зацепление с соответственно сформированными фланцами или связующими кольцами, расположенными на концевых участках соединяемых между собой деталей.

В большинстве известных в настоящий момент зажимных приспособлений используемые для запирания фиксирующие элементы или болты разъединяются пиротехнически в течение миллионных долей секунды, так что в этот очень короткий промежуток времени соединительные кольца разжимаются, стяжные элементы снимаются с фланцев или связующих колец и детали, например полезный груз и последняя ступень носителя, разъединяются. При этом в определенных обстоятельствах могут возникать очень большие низко- и высокочастотные нагрузки в пограничных структурах и в других зонах, находящихся выше и ниже систем размыкания. При этом возбуждение следует отнести на счет возникающих при пиротехническом разъединении ударных волн и процесса релаксации при освобождении энергии из предварительного напряжения ленты в сопредельных деталях и системах ракеты, а также в полезном грузе.

Для предотвращения таких нагрузок в устройствах согласно DE 4221525 A1 и DE 10033093 были предложены системы, позволяющие использовать замедленный контролируемый процесс размыкания. В частности, в известной из публикации DE 10033093 A1 системе резко снижаются все нагрузки, так как здесь не только полностью устраняется возбуждение в связи с пиротехническим разъединением, но также потому, что одновременно процесс релаксации протекает с замедлением примерно с коэффициентом 30-50 относительно других известных устройств этого типа. И все же и в этом известном устройстве процесс релаксации в смежных структурах может привести к возмущениям в диапазоне собственных частот или в низкочастотном диапазоне.

Задачей изобретения является такое конструктивное исполнение устройства вышеназванного типа, которое обеспечивает регулируемое и оптимизированное время размыкания и тем самым позволяет максимально избежать механических нагрузок в форме циклических возмущений.

Эта задача изобретения решается благодаря тому, что зажимные рычаги в процессе их размыкания нагружаются посредством замедляющих элементов.

Устройство согласно изобретению позволяет согласовать как время размыкания, так и градиент сила/время, тем самым оптимизировать возбуждение и в значительной мере снизить нагрузки. Эта возможность создается благодаря замедляющим элементам, выполненным в предпочтительном варианте исполнения в виде пластинчатых пружин, так как они создают противодействующий момент по отношению к моменту размыкания зажимного рычага. Свойства замедляющих элементов или пружин, например их сечение или материал, из которого они сделаны, позволяют управлять процессом релаксации и оптимизировать его. В другой форме исполнения это может осуществляться дополнительно также по начальному углу противодействующего момента, то есть по моменту времени первого контакта между зажимным рычагом и замедляющим элементом и, следовательно, воздействия замедляющего элемента или пружины на зажимной рычаг. Таким образом может быть достигнуто, в частности, дальнейшее значительное снижение низкочастотных возмущений. Так что более позднее сцепление под воздействием большего расстояния между замедляющим элементом и расположенным на зажимном рычаге болтом, нагружаемым замедляющим элементом, в меньшей степени увеличивает продолжительность процесса размыкания, а скорее снижает градиент сила/время в конце процесса релаксации. Благодаря этому возможно дальнейшее значительное уменьшение колебания возбуждения и связанных с этим динамических ответов в пограничных структурах.

В устройстве согласно изобретению разъединение натяжной ленты и, следовательно, разделение соединенных между собой компонентов осуществляется посредством переключения зажимного рычага из положения замыкания в положение размыкания, при этом в предпочтительном варианте исполнения зажимной элемент в целом и, следовательно, вся конструкция остается в замкнутом состоянии. Срабатывание процесса размыкания может осуществляться с затратой небольшой энергии или силы, и весь процесс размыкания проходит в находящихся под контролем временных рамках.

Другие конструктивные варианты исполнения изобретения характеризуются признаками в зависимых пунктах формулы изобретения.

Ниже изобретение поясняется на основании представленного на чертежах примера исполнения, где:

Фиг.1 - изображение в перспективе натяжной ленты в замкнутом состоянии,

Фиг.2 - конструкция по фиг.1 в виде сверху в разомкнутом состоянии,

Фиг.3 - деталь конструкции по фиг.1 в сечении,

Фиг.4 - изображение в перспективе зоны замыкания конструкции по фиг.1 в замкнутом состоянии,

фиг.5 - вид сбоку зоны замыкания конструкции по фиг.4,

Фиг.6 - изображение в перспективе той же зоны замыкания в разомкнутом состоянии.

В представленной на фиг.1 конструкции соединительное устройство образовано по типу натяжной ленты из двух натяжных поясов 1 и 2, расположенных на расстоянии параллельно друг другу. Натяжные пояса 1 и 2 обвиты вокруг соединительных болтов 3 и 4, расположенных параллельно продольной оси двух соединяемых между собой, осесимметричных, в частности цилиндрических или конусообразных, не представленных на чертеже деталей. Между обоими натяжными поясами 1 и 2 расположено множество конструктивно одинаковых стяжных элементов 5, сечение которых представлено в левой части фиг.3. В частности, каждый стяжной элемент 5 снабжен в своей средней области проходящей в окружном направлении конической выемкой 6, согласованной по своей форме с соответствующими коническими поверхностями 7, 8 соединительных или связующих колец 9, 10, которые обеспечивают соединение с соединяемыми между собой смежными деталями. Одно из соединительных колец 9, 10 снабжено на внутренней поверхности замкнутым кольцевым усилительным элементом 11. Конструкцию дополняют ряд крепежных элементов 12, 13 ленты, а также спусковых пружин 14. Согласно фиг.4-6 соединительные болты 3 и 4 крепятся соответственно попарно в зажимном элементе 15, 16. Последние состоят соответственно из опорной планки 17, которая по своей форме соответствует радиусу соединяемых между собой соединительных колец 9, 10, и крепятся с возможностью поворота на двух зажимных рычагах 18 и 19.

Зажимные рычаги 18 и 19, как вытекает, в частности, из детальных изображений на фиг.4-6, соединены посредством болтов 3 или, соответственно, 4 с натяжными поясами 1 и 2 и выполнены как так называемые быстрозажимные рычаги. Собственно зажимной рычаг образован при этом приближенно прямоугольной рамой 20, один конец которой закреплен с возможностью поворота вокруг образованной откидным болтом 21 оси, проходящей параллельно болтам 3 и 4. В другом концевом участке рамы 20 размещен в отверстии натяжной болт 22, который проходит внутрь рамы 20 и там снабжен выступом 23. Этот выступ 23 выполнен, в свою очередь, как крепежный элемент для болта 3, который через продольные отверстия 24 рамы 20 выступает с обеих сторон от рамы 20 и в этих зонах служит опорой для обоих натяжных поясов 1 и 2. За счет вращения натяжной гайки 39 на зажимном болте 22 он перемещается в раме 20 вместе с выступом 23 и болтом 3, в результате чего в натяжных поясах 1 и 2 создается высокое напряжение.

Далее на концевом участке каждой из рам 20, на котором размещен натяжной болт 22, расположен соответственно запорный хомут 25, взаимодействующий с задвижкой 26, которая крепится на расстоянии от откидного болта 21 в приемном гнезде 36 опорной планки 17 с возможностью перемещения в продольном направлении натяжной ленты. Задвижка 26 выступает своими обоими концевыми участками из приемного гнезда 36, при этом один концевой участок в замкнутом положении конструкции входит под запорный хомут 25, а концевой участок, обращенный от зажимного рычага 18, взаимодействует с размыкающей задвижкой 28, при помощи которой запускается процесс размыкания и которая стопорится спусковой пружиной 38.

Наконец, в приемном гнезде 36, выше опорной планки 17 крепятся две пластинчатые пружины 34 и 35, оба конца которых выступают соответственно из приемного гнезда 36 и которые находятся на расстоянии b выше болтов 37. Последние расположены на обеих боковых сторонах рамы 20 соответственно таким образом, что они выступают из нее по бокам.

При монтаже конструкции зажимные рычаги 18 и 19 позволяют путем простого переключения обеспечить быстрый переход из представленного на фиг.6 разомкнутого положения в показанное на фиг.4 и 5 замкнутое положение и, следовательно, создать высокую предварительную затяжку на натяжных поясах 1 и 2. Радиальное перемещение стяжных элементов 5 осуществляется при этом при помощи обоих затяжных рычагов 18 и 19, вследствие чего значительно укорачивается необходимый, кроме того, для полного зажима конструкции ход болта. Окончательная предварительная затяжка натяжных поясов 1 и 2 устанавливается, в конечном итоге, путем затягивания гаек 39, находящихся на резьбе натяжных болтов 22.

После соответствующего переключения затяжные рычаги 18 и 19 удерживаются в замкнутом положении при помощи стопорных хомутов 25 и задвижек 26. По достижении заданного положения посредством задвижек 26 осуществляется размыкание конструкции. В описанной здесь конструкции это происходит при помощи электромагнитной системы, которая воздействует на размыкающую задвижку 28, вызывает контролируемое размыкание системы и обеспечивает замедленное освобождение накопленной в ней энергии. Одновременно присутствующее во всей системе трение за счет сил инерции масс запорно-зажимной системы и системы натяжения ленты поддерживает протекающий под контролем процесс размыкания. После того как зажимные рычаги 18 и 19 в процессе своего размыкания преодолели расстояние b, упругие замедляющие элементы в форме двух пластинчатых пружин 34, 35 входят в зацепление с болтами 37. Когда эти болты скользят по поверхности пластинчатых пружин 34, 35 и при этом упруго деформируют пластинчатые пружины, они создают противодействующий момент по отношению к моменту размыкания затяжных рычагов 18 и 19, и это приводит к контролируемому замедлению процесса размыкания. При этом за счет выбора материалов с соответствующим модулем упругости, а также выбора оптимального расстояния b, создаются почти любые желательные возможности согласования времени размыкания и градиента сила/время и вместе с тем достигается оптимизация возбуждения, а также общее дальнейшее снижение нагрузок.

Далее за счет выбора натяжных поясов или, соответственно, натяжных строп соответствующей длины и за счет установки необходимого числа стяжных элементов вышеописанное ленточное натяжное устройство может быть использовано практически для всех диаметров связующих колец или фланцев, в том числе для очень больших диаметров, для которых до настоящего времени применение подобного рода ленточных натяжных соединений считалось невозможным, и вместо них использовались более дорогостоящие и, прежде всего, более тяжелые соединительные устройства. При расчете необходимых прочностных характеристик отпадает необходимость при использовании вышеописанной конструкции учитывать возможное возникновение изгибающих моментов на связующих кольцах. Более того, охватываемые натяжными лентами связующие кольца образуют систему, отличающуюся высокой несущей способностью, которая при этом ограничивается в сущности лишь прочностью связующих колец или фланцев.

Наконец, следует отметить, что в рамках настоящего изобретения не только на общей окружности можно установить как одно зажимное устройство, так и предусмотреть несколько аналогичных устройств, распределенных по окружности.