МЕХАНИЗМ ГЕРМЕТИЗАЦИИ СТЫКА СТЫКОВОЧНЫХ АГРЕГАТОВ
MECHANISM OF SEALING OF JOINT OF DOCKING UNITS

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для обеспечения герметичного соединения стыковочных агрегатов космических аппаратов.
Известен механизм герметизации стыка стыковочных агрегатов космического корабля ″Аполлон″ (″Стыковочные устройства космических аппаратов″. В.С. Сыромятников, Москва, ″Машиностроение″, 1984 г., стр.31-34), в котором активный агрегат состоит из стыковочного шпангоута, прикрепленного к переднему шпангоуту командного модуля и стыковочного механизма, установленного внутри стыковочного шпангоута. К шпангоуту также прикреплены 12 замков жесткого соединения и на торце находится уплотнение стыка. Пассивный агрегат представляет собой стыковочный шпангоут простейшего типа, который образовывает переходный тоннель, внутри которого устанавливается приемный конус, - элемент стыковочного механизма. Недостатком указанной конструкции при расстыковке является необходимость вручную последовательно открыть 12 замков с взведением их для последующей стыковки, что требует достаточных усилий и времени.
Известен механизм герметизации стыка стыковочных агрегатов космического комплекса ″Салют″ - ″Союз″ (″Стыковочные устройства космических аппаратов″. B.C. Сыромятников, Москва, ″Машиностроение″, 1984 г., стр.23-26), содержащий стыковочные шпангоуты с системами замков, равномерно размещенных на стыковочных шпангоутах, электроприводы, торцевое уплотнение, размещенное на стыковочной поверхности одного из шпангоутов, при этом замки снабжены пассивными и активными крюками, взаимодействующими между собой, активные крюки расположены на эксцентриковых валах, на которых также расположены шкивы, последовательно связанные между собой и с выходным валом привода тягами. Тяги выполнены в виде тросов.
Недостатком указанной конструкции является необходимость использования направляющих роликов для обеспечения траектории тросов вокруг стыковочных шпангоутов, натяжение тросов для обеспечения безлюфтового соединения шкивов должно быть велико и, соответственно, велики силы трения в направляющих роликах, что приводит к перетиранию жил тросов и последующему обрыву тросов. К тому же необходима синхронная работа всех замков, а технологические погрешности изготовления шпангоутов и замков обусловливают необходимость использования набора тросов, их подбора и последующей регулировки и натяжения, что весьма трудоемко и требует много, до нескольких суток, времени.
Задача, решаемая с помощью предлагаемого механизма герметизации стыка стыковочных агрегатов, заключается в исключении обрыва тяг.
Техническим результатом, получаемым при использовании изобретения, является обеспечение надежной связи между шкивами всех замков и электропривода за счет замены трущихся тросов на скользящие по направляющим сегменты зубчатого колеса, последовательно соединенные между собой стяжками.
Технический результат достигается тем, что в механизме герметизации стыка стыковочных агрегатов, содержащем стыковочные шпангоуты с системами замков, равномерно размещенных на стыковочных шпангоутах, электроприводы, торцевое уплотнение, размещенное на стыковочной поверхности одного из шпангоутов, при этом замки снабжены пассивными и активными крюками, взаимодействующими между собой, активные крюки расположены на эксцентриковых валах, на которых также расположены шкивы, последовательно связанные между собой и с выходным валом привода тягами, в отличие от известного на наружной поверхности шкивов выполнены зубья, тяги выполнены в виде сегментов зубчатого колеса с торцевыми зубьями, взаимодействующими с зубьями шкивов во всем диапазоне вращения шкивов, при этом сегменты зубчатого колеса равномерно установлены на наружной поверхности стыковочного шпангоута с возможностью вращения вокруг оси шпангоута, количество сегментов зубчатого колеса равно количеству замков, на торцах сегментов перпендикулярно торцевым поверхностям выполнены цилиндрические элементы, снабженные резьбой, сегменты последовательно соединены между собой стяжками, которые выполнены в виде стержня со сферическими элементами по торцам, на стержне с возможностью вращения вокруг сферических элементов размещены накидные гайки, установленные на цилиндрических элементах сегментов зубчатого колеса.
Выполнение тяг в виде сегментов зубчатого колеса с торцевыми зубьями, взаимодействующими с зубьями шкивов, и соединяющих их стяжек, позволяет отказаться от перетирающихся тросов и таким образом исключить возможность обрыва тяг. Надежность работы определяется выбором подходящих материалов и конструкционных параметров элементов тяг, подтвержденных расчетами на прочность и последующими испытаниями.
Использование равного количества сегментов зубчатого колеса и замков позволяет автономно регулировать каждый замок за счет установки стяжек.
Сегменты зубчатого колеса равномерно установлены на наружной поверхности стыковочного шпангоута с возможностью вращения вокруг оси шпангоута, например, в радиальных направляющих с бронзовыми вкладышами, что позволяет использовать так называемую приближенную коническую передачу для объединения всех шкивов и выходного вала электропривода.
Выполнение стяжек в виде стержня со сферическими элементами по торцам, и установка на стержне с возможностью вращения вокруг сферических элементов накидных гаек позволяет стяжкам самоустанавливаться, а также равномерно распределять усилие по сферическим поверхностям стяжек.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых на фиг.1 приведен чертеж стыковочного шпангоута пассивного СТА с системами замков, на фиг.2 - чертеж стыковочного шпангоута активного СТА с системами замков, на фиг.3 приведен вид сбоку на СТА, на фиг.4 приведено сечение СТА по тягам, на фиг.5 - увеличенный фрагмент сечения СТА по тягам, на фиг.6 - увеличенный фрагмент вида сбоку на СТА с сечением по крюкам и на фиг.7 показан сегмент зубчатого колеса с посадочными местами под стяжки.
Механизм герметизации стыка стыковочных агрегатов содержит стыковочный шпангоут пассивного СТА 1 с системой замков 2 с электроприводом 3 и стыковочным механизмом 4, замки снабжены активными 5 и пассивными крюками 6. Пассивные крюки снабжены набором тарельчатых пружин 7. Активные крюки расположены на эксцентриковых валах 8, на которых также расположены шкивы 9, шкивы последовательно связаны между собой и с выходным валом привода тягами 10. Стыковочный шпангоут активного СТА 11 с системой замков 12 с электроприводом 13 и стыковочным механизмом 14, замки также снабжены активными 5 и пассивными крюками 6. Пассивные крюки снабжены набором тарельчатых пружин 7. Активные крюки расположены на эксцентриковых валах 8, на которых также расположены шкивы 9, шкивы последовательно связаны между собой и с выходным валом привода тягами 10, аналогично пассивному СТА. На стыковочной поверхности активного СТА установлено торцевое уплотнение 15. На наружной поверхности шкивов 9 выполнены зубья 16, тяги 10 выполнены в виде сегментов зубчатого колеса 17 с торцевыми зубьями 18, взаимодействующими с зубьями шкивов во всем диапазоне вращения шкивов, при этом сегменты равномерно установлены на наружной поверхности стыковочных шпангоутов в направляющих 19 с возможностью вращения вокруг оси шпангоутов, количество сегментов равно количеству замков, на торцах 20 сегментов зубчатого колеса 17 перпендикулярно торцевым поверхностям выполнены цилиндрические элементы 21, снабженные резьбой 22 и расточкой 23, сегменты последовательно соединены между собой стяжками 24, которые выполнены в виде стержня 25 со сферическими элементами 26 по торцам, на стержне с возможностью вращения вокруг сферических элементов установлены накидные гайки 27, параметры резьбы накидных гаек 27 соответствуют параметрам резьбы сегментов зубчатого колеса 17, причем радиус и глубина расточек в сегментах больше радиуса сферических элементов, а расстояние 1 между центрами сферических поверхностей стяжки меньше чем расстояние L между центрами торцевых поверхностей цилиндрических выступов соседних, установленных на шпангоуте сегментов на величину допусков на изготовление шпангоута, замков, сегментов зубчатого колеса и стяжек.
Работа механизма герметизации стыка стыковочных агрегатов после сближения космических аппаратов (КА) состоит из следующих операций: сцепки и стягивания стыковочных механизмов 4 и 14 и выравнивании КА по тангажу, рысканию и крену до касания торцевого уплотнения 15 стыковочной поверхности ответного шпангоута 1, о котором сигнализирует соответствующий датчик, выключающий привод стыковочных механизмов 4 и 14 и включающий привод 3 системы замков 2, а при необходимости увеличения несущей способности стыка и привод 13 системы замков 12 стыковочного шпангоута 11. Работа замков контролируется датчиками обжатия уплотнения и после закрытия замков привода 3 и 13 отключаются.
Выполнение вместо тросовой связи замков тяг в виде сегментов зубчатого колеса 17 с торцевыми зубьями 18 по числу замков облегчает работы по установке и регулировке тяг. Установка сегментов зубчатого колеса состоит в одевании на них направляющих 19, совмещению исходного положения зубьев 18 сегментов зубчатого колеса 17 и зубьев 16 шкивов 9 (шкивы при этом должны быть заневолены в исходном положении) и креплении на шпангоутах 1 и 11 направляющих 19. Далее при помощи накидных гаек 27 последовательно, от руки устанавливаются все стяжки 24, накидные гайки 27 которых затем последовательно подтягиваются тарированным моментом, после чего производится контровка накидных гаек 27, например, установкой штифтов.