Узел стыковки и расстыковки электросоединителей

Данная полезная модель относится к области электротехники, в частности к узлам стыковки и расстыковки электросоединителей.
Узел стыковки и расстыковки электросоединителей предназначен для оперативного соединения и разрыва электрических цепей, подведенных к стыкуемым электросоединителям с возможностью надежной блокировки и разблокировки состыкованного положения.
Известны и широко применяются разнообразные конструкции узлов стыковки и расстыковки электросоединителей.
Так известен узел стыковки электросоединителей по патенту Франции FR 2707432 A1. Указанный узел стыковки состоит из двух электросоединителей - вилки и розетки. На цилиндрическом корпусе вилки установлен механизм фиксации, состоящий из блокировочной втулки, перемещающейся в осевом направлении и стыковочной втулки, содержащей шариковые замки, расположенные на ее внешней цилиндрической поверхности. На цилиндрическом корпусе розетки выполнена кольцевая канавка. Блокировка состыкованных электросоединителей происходит тогда, когда внутренняя поверхность блокировочной втулки, взаимодействуя с поверхностью блокировочных шариков, заставляет их западать в кольцевую канавку, удерживая в этом состоянии, и осуществляет надежную блокировку состыкованных вилки и розетки.
Вместе с тем аналог имеет и существенный недостаток, заключающийся в том, что для стыковки вилки с розеткой необходимо обеспечить точное расположение блокировочной втулки и блокировочных шариков, смонтированных в высокоточных отверстиях, что приводит к ужесточению допусков на изготовление и усложнению конструкции.
Также известно устройство по патенту РФ №144308, состоящее из двух электросоединителей, один из которых неподвижно закреплен на корпусе отделяемой в полете части изделия, например, ступени ракеты, а другой - распаян на конце кабеля, закрепленного на корпусе другой части изделия, например, ракеты-носителя, при этом механизм блокировки состоит из стопорной цилиндрической втулки с упругими лепестками и блокировочной втулки, установленных телескопически, с возможностью осевого перемещения.
К недостаткам аналога относится то, что для стыковки и расстыковки электросоединителей требуется обеспечить точное расположение запирающих выступов блокировочной втулки и кольцевой проточки в стопорной втулке, что приводит к ужесточению допусков на размеры и, как следствие, к снижению надежности и удорожанию конструкции.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели является узел стыковки и расстыковки электросоединителей по патенту РФ №168738.
Указанное устройство состоит из стыкуемых электросоединителей, один из которых, например, вилка жестко закреплен на отделяемой в процессе эксплуатации части изделия, например, ступени ракеты, а второй, например, розетка состыкован с вилкой посредством узла фиксации, блокирующего осевое перемещение и крепящегося на корпусе вилки. Также на корпусе вилки монтируется пиротехнический источник давления, срабатывание которого синхронизировано с началом разделения ступеней.
Узел фиксации устройства выполнен в виде стыковочного винта, размещенного в корпусе одного из соединителей, который ввинчивается в стыковочную цанговую втулку, на упругих в радиальном направлении лепестках которой выполнена резьба, свинченная с резьбовой нарезкой корпуса второго электросоединителя, и имеется кольцевой выступ, охватывающий часть внешней цилиндрической поверхности блокирующего элемента.
После подачи команды на разделение ступеней ракеты и соответственно расстыковку электросоединителей, блокирующий элемент, под действием давления газов сработавшего пиротехнического источника давления перемещается, высвобождая лепестки, которые деформируясь в радиальном направлении, выходят из взаимодействия с корпусом, и происходит расстыковка электросоединителей.
Недостатком наиболее близкого аналога является то, что устройство невозможно расстыковать при отказе пиропатрона, что значительно снижает его надежность.
Также к недостаткам аналога относится невозможность передачи электрических сигналов после начала разделения ступеней (отсеков) изделия, так как оно синхронизировано с расстыковкой электросоединителей. При этом исключается возможность передачи дополнительной телеметрической информации в период разделения частей (ступеней, отсеков) изделия.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание универсальной конструкции узла стыковки и расстыковки электросоединителей, позволяющей в отсутствии пиротехнического источника давления, производить расстыковку электросоединителей ходом разделяемых частей изделия, с одновременным увеличением его надежности и возможностью коммутации электрических цепей после начала разделения частей изделия, например, для передачи дополнительной телеметрической информации.
Эта техническая задача решается благодаря тому, что узел стыковки и расстыковки электросоединителей состоит из двух электросоединителей, один из которых жестко закреплен на отделяемой части изделия, а второй состыкован с ним посредством узла фиксации в осевом направлении, при этом узел фиксации состоит из стыковочной резьбовой втулки, установленной в первом электросоединителе и свинченной со стыковочной цанговой втулкой, включающей неразрезную часть с внешней резьбовой нарезкой и упругие в радиальном направлении лепестки, на концах которых выполнены конусообразные утолщения, блокируемые двумя опорными шайбами с внутренней конической поверхностью, установленными в корпусе второго электросоединителя, при этом стыковочная цанговая втулка телескопически установлена на валике, смонтированном в опорной втулке.
При этом расстыковка электросоединителей происходит поэтапно, сначала механическая расстыковка, а затем - электрическая.
Технический результат предлагаемой полезной модели состоит в том, что создано универсальное устройство, обеспечивающее плавную и надежную расстыковку электросоединителей ходом разделяемых частей изделия, например, ступеней ракеты.
При этом конструкция узла фиксации выполнена таким образом, что после начала разделения частей (ступеней, отсеков) изделия, с установленными на них электросоединителями, электрические сигналы через их контакты могут передаваться еще какое-то время (до 0,5 с), зависящее от габаритов стыковочной цанговой втулки.
Сущность предлагаемой полезной модели проиллюстрирована на рис. 1.
На рис. 1 показан продольный разрез узла стыковки и расстыковки электросоединителей, где:
1 - вилка;
2 - кронштейн;
3 - розетка;
4 - узел фиксации;
5 - стыковочная резьбовая втулка;
6 - стыковочная цанговая втулка;
7 - внешняя резьбовая нарезка;
8 - лепестки;
9 - конусообразные утолщения;
10 - опорные шайбы;
11 - корпус розетки;
12 - валик;
13 - опорная втулка;
14 - шпилька;
15 - кронштейн.
Узел стыковки и расстыковки электросоединителей состоит из первого электросоединителя, например, вилки 1, жестко закрепленной на отделяемой части изделия с помощью кронштейна 2, второго электросоединителя, например, розетки 3 и расположенного в центре узла фиксации 4, блокирующего осевое перемещение.
Узел фиксации 4 включает установленную в вилке 1 стыковочную резьбовую втулку 5 и свинчиваемую с ней стыковочную цанговую втулку 6, установленную в розетке 3. На неразрезной части стыковочной цанговой втулки 6 выполнена внешняя резьбовая нарезка 7, взаимодействующая с внутренней резьбовой нарезкой стыковочной резьбовой втулки. С другой стороны, стыковочная цанговая втулка содержит упругие в радиальном направлении лепестки 8, на концах которых выполнены конусообразные утолщения 9, блокируемые двумя опорными шайбами 10 с внутренней конической поверхностью, установленными в корпусе 11 розетки 3. Стыковочная цанговая втулка 6 телескопически установлена на валике 12, другой конец которого смонтирован в опорной втулке 13. При этом с целью предотвращения проворачивания внешняя поверхность валика 12 и внутренняя поверхность неразрезной части цанговой втулки 6 выполнены в форме многогранника. С противоположного конца валик 12 имеет многогранник для осуществления стыковки электросоединителей с помощью моментного ключа. В торцевой части многогранника имеется резьбовое отверстие, предназначенное для вворачивания шпильки 14, удерживающей валик 12 на кронштейне 15, установленном на второй отделяемой части изделия.
Расстыковка электросоединителей начинается синхронно с разделением частей (ступеней, отсеков) изделия в осевом направлении, по стрелке. При этом усилие расчленения, посредством резьбовой нарезки, передается на стыковочную цанговую втулку 6, которая перемещается вместе с розеткой 3 вдоль валика 12, удерживаемого шпилькой 14, на заданную длину, до того момента, когда деформируемые в радиальном направлении лепестки стыковочной цанговой втулки 6, под действием радиальной составляющей усилия, возникающего при взаимодействии их конусных поверхностей с конусными поверхностями опорных шайб 10, западают в свободную зону, образовавшуюся при смещении вилки 1 со стыковочной резьбовой втулкой 5, где и происходит их разблокирование. После этого валик 12 упирается во внутренний выступ опорной втулки 13 и происходит механическая расстыковка вилки 1 и розетки 3, а в последующие доли секунды окончательная электрическая расстыковка.
При этом временное смещение электрической расстыковки электросоединителей относительно начала разделения ступеней (отсеков) изделия, на которых они установлены, зависит от длины стыковочной цанговой втулки и может составлять 0,3-0,5 с.
Выполнение узла стыковки и расстыковки электросоединителей в соответствии с предлагаемой полезной моделью позволило создать универсальное устройство, обеспечивающее плавную и надежную расстыковку электросоединителей ходом изделия, с возможностью коммутации электрических цепей после начала разделения частей (отсеков, ступеней) изделия, например, для передачи дополнительной телеметрической информации.
Результат от использования узла стыковки и расстыковки электросоединителей в соответствии с предлагаемой полезной моделью подтвержден летно-конструкторскими испытаниями.