УСТРОЙСТВО РАССТЫКОВКИ
UNCOUPLING DEVICE

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для обеспечения разделения стыковочных агрегатов космических аппаратов с последующим их разведением.
Известен механизм разделения агрегата (патент Российской Федерации RU № 2342290 C1 B64G 1/64 от 22.06.2007), который может быть использован для разделения преимущественно бортовых разъемных соединений, связывающих летательный аппарат со стартовым комплексом, содержащий бортовую и отрывную платы, скрепленные замком, установленным со стороны отрывной платы и включающим цангу, шток с хвостовиком и тягу. Недостатком указанной конструкции является отсутствие датчиков, фиксирующих разделение объектов.
Известны стыковочные устройства (Сыромятников В.С. Стыковочные устройства космических аппаратов. - М.: Машиностроение, 1984, с.25, 37), содержащее стыковочные шпангоуты с системами замков и стыковочными механизмами, пружинные толкатели, штыри с заходными конусами и гнезда с заходными фасками, размещенные на стыковочных поверхностях расстыковываемых изделий, а также механические датчики контроля расстыковки с подпружиненными штоками. В этих устройствах расстыковка осуществляется последовательным расцеплением стыковочных механизмов, систем замков и расталкиванием четырьмя пружинными толкателями (по два на каждом стыковочном шпангоуте). Для увеличения скорости разведения по сигналу от датчиков контроля расстыковки (ДКР), расположенных под толкателями ответного агрегата, включаются двигатели реактивной системы управления (РСУ). Ход толкателей и параметры ДКР выбраны таким образом, чтобы двигатели РСУ включались тогда, когда цилиндрическая часть штырей вышла из контакта с рабочей поверхностью гнезд.
Однако такая установка ДКР на вновь разрабатываемых стыковочных агрегатах (СТА) невозможна, т.к. в этих СТА используются стыковочные механизмы с линейными приводами, обеспечивающими малые усилия стяжки и неспособные обжать пружинные толкатели, пружинные толкатели в связи с этим выполнены утапливаемыми, т.е. снабжены автономными приводами, усилие расталкивания каждого толкателя уменьшено, а количество толкателей увеличено до трех на каждом шпангоуте. Толкатели расположены равномерно по стыковочным поверхностям и при совмещении стыков распределяются попарно под углом 3°, при этом возможность установки ДКР исключается, т.к. места их установки заняты приводами толкателей.
Задача, решаемая с помощью предполагаемого устройства расстыковки заключается в обеспечении возможности установки ДКР вне стыковочной поверхности.
Техническим результатом, получаемым при использовании изобретения, является обеспечение возможности снятия сигнала о расстыковке со штырей в момент их выхода из контакта с рабочей поверхностью гнезда.
Технический результат достигается тем, что в устройстве расстыковки, содержащем стыковочные шпангоуты с системами замков и стыковочными механизмами, пружинные толкатели, штыри с заходными конусами и гнезда с заходными фасками, размещенные на стыковочных поверхностях расстыковываемых изделий, а также механические датчики контроля расстыковки, с подпружиненными штоками, в отличае от известного, введен механизм преобразования перемещения штыря, выполненный в виде установленной на гнезде соосно гнезду гильзы, внутренний диаметр которой на заданную величину больше внутреннего диаметра гнезда, на другом конце гильзы соосно гнезду и гильзе расположен датчик контроля расстыковки, в гильзе выполнен буртик, в ней размещен механизм взаимодействия штыря и датчика, который выполнен в виде внешнего стакана, установленного по скользящей посадке в гильзе с возможностью перемещения между торцевой поверхностью гнезда и буртиком гильзы, причем расстояние между торцевой поверхностью гнезда и буртиком гильзы минус высота внешнего стакана равно ходу штока датчика контроля расстыковки, во внешнем стакане выполнены продольные пазы, и в нем по скользящей посадке установлен внутренний стакан, снабженный ограничителями перемещения, выполненными в виде выступающих над поверхностью внутреннего стакана цилиндрических элементов, размещенных в продольных пазах внешнего стакана, во внутреннем стакане установлена пружина сжатия, одним концом упирающаяся в дно внутреннего стакана, а другим - в дно внешнего стакана, на наружной поверхности дна внешнего стакана выполнена расточка, в которой установлена возвратная пружина сжатия, одним концом упирающаяся в дно расточки, а другим - в корпус датчика контроля расстыковки, наружная поверхность дна внутреннего стакана утоплена относительно стыковочной поверхности на расстояние, равное высоте выступания штыря над стыковочной поверхностью, причем длина продольных пазов внешнего стакана за вычетом диаметра ограничителей перемещения в сумме с выступанием штока на заданную величину больше величины выступания штыря над стыковочной поверхностью за вычетом высоты заходного конуса штыря и глубины заходной фаски гильзы, а усилие поджатая пружины механизма взаимодействия штыря и датчика равно или больше совместного усилия поджатая возвратной пружины и усилии поджатая штока датчика во всем рабочем диапазоне механизма.
Механизм взаимодействия штыря и датчика не препятствует свободному перемещению штыря и обеспечивает взаимодействие штыря и ДКР во всем рабочем диапазоне, т.е. от состыкованного положения шпангоутов до расхождения их на расстояние, обеспечивающее выход цилиндрической поверхности штырей из контакта с рабочей поверхностью гнезда, поскольку длина продольных пазов внешнего стакана за вычетом диаметра ограничителей перемещения в сумме с выступанием штока на заданную величину больше величины выступания штыря над стыковочной поверхностью за вычетом высоты заходного конуса штыря и глубины заходной фаски гильзы. Эта заданная величина обеспечивает компенсацию допусков на штырь и гнездо на их установку, на толщину шпангоутов и составляет порядка 1 мм, рационально закладывать 1-2 мм, поскольку большее увеличение длины пазов ведет к необоснованному увеличению веса конструкции.
На наружной поверхности дна внешнего стакана выполнена расточка, в которой установлена возвратная пружина сжатия, одним концом упирающаяся в дно расточки, а другим - в корпус датчика. Она обеспечивает отведение механизма взаимодействия штыря и датчика от штока датчика при расхождении шпангоутов на расстояние, обеспечивающее выход цилиндрической поверхности штырей из контакта с рабочей поверхностью гнезда и соответственно размыкание контактов ДКР.
Поскольку усилие поджатия пружины механизма взаимодействия штыря и датчика равно или больше совместного усилия поджатия возвратной пружины и усилия поджатия штока датчика во всем рабочем диапазоне механизма, при раздвижении шпангоутов и выдвижении штыря вначале будет перемещаться внутренний стакан механизма взаимодействия и лишь после того, как его упоры выберут весь ход перемещения по продольным пазам внешнего стакана и усилие поджатия пружины механизма взаимодействия штыря и датчика замкнется на внешний стакан, возвратная пружина и пружина ДКР отведут механизм взаимодействия штыря и датчика от контакта со штоком ДКР.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых на фиг.1 приведен чертеж стыковочного шпангоута пассивного агрегата, на фиг.2 - стыковочного шпангоута активного агрегата с системами замков, на фиг.3 приведен чертеж устройства расстыковки в замкнутом состоянии (стыковочные шпангоуты стянуты системами замков), разрез, и на фиг.4 приведен чертеж устройства расстыковки в разведенном состоянии (стыковочные шпангоуты разошлись на расстояние, обеспечивающее выход штырей из гнезда), разрез.
Устройство расстыковки содержит стыковочный шпангоут пассивного агрегата 1 с системой замков 2 и стыковочным механизмом 3, пружинные толкатели 4, штырь 5 с заходным конусом 6 и гнездо 7 с заходной фаской 8, размещенные на стыковочной поверхности 9, а также механический датчик контроля расстыковки 10 с подпружиненным штоком 11. Стыковочный шпангоут активного агрегата 12 с системой замков 13 и стыковочным механизмом 14, аналогичные пружинные толкатели 4, штырь 5 с заходным конусом 6 и гнездо 7 с заходной фаской 8, размещенные на стыковочной поверхности 15, а также механический датчик контроля расстыковки 10 с подпружиненным штоком 11. В него введен механизм преобразования перемещения штыря, выполненный в виде установленной на гнезде соосно гнезду гильзы 16, внутренний диаметр которой на заданную величину больше внутреннего диаметра гнезда 7, на другом конце гильзы соосно гнезду и гильзе расположен датчик контроля расстыковки 10. В гильзе выполнен буртик 17, в ней размещен механизм взаимодействия штыря и датчика, который выполнен в виде внешнего стакана 18, установленного по скользящей посадке в гильзе 16, с возможностью перемещения между торцевой поверхностью гнезда 19 и буртиком гильзы 17, причем расстояние между торцевой поверхностью гнезда 19 и буртиком гильзы 17 минус высота внешнего стакана равно ходу штока датчика контроля расстыковки 10. Во внешнем стакане выполнены продольные пазы 20, в нем по скользящей посадке установлен внутренний стакан 21, снабженный ограничителями перемещения 22, выполненными в виде выступающих над поверхностью внутреннего стакана цилиндрических элементов, размещенных в продольных пазах внешнего стакана. Во внутреннем стакане установлена пружина сжатия 23, одним концом упирающаяся в дно внутреннего стакана, а другим - в дно внешнего стакана. На наружной поверхности дна внешнего стакана выполнена расточка 24, в которой установлена возвратная пружина сжатия 25, одним концом упирающаяся в дно расточки, а другим - в корпус датчика контроля расстыковки 10. В исходном состыкованном состоянии (см. фиг.3) наружная поверхность дна внутреннего стакана утоплена относительно стыковочной поверхности на расстояние, равное высоте выступания штыря над стыковочной поверхностью, причем длина продольных пазов внешнего стакана за вычетом диаметра ограничителей перемещения в сумме с выступанием штока на заданную величину больше величины выступания штыря над стыковочной поверхностью за вычетом высоты заходного конуса штыря 6 и глубины заходной фаски гильзы 8. Усилие поджатия пружины 23 механизма взаимодействия штыря и датчика равно или больше совместного усилия поджатия возвратной пружины 25 и усилия поджатия штока датчика во всем рабочем диапазоне механизма. Внутренний диаметр гильзы 16 на заданную величину больше внутреннего диаметра гнезда 10, т.к. разность диаметров за вычетом допусков и гарантированного зазора для прохождения штыря определяет минимальную величину внутреннего диаметра внешнего стакана. Такая разность диаметров позволяет ограничивать перемещение наружного стакана торцем гильзы. Диаметры внутреннего стакана продиктованы необходимостью установки ограничителей перемещения и размещения пружины 23, у которой очень большой ход, 35-40 мм, и большое усилие поджатия, 2-4 кг, что требует достаточно большого среднего диаметра пружины. Оптимальная конструкция приведена на фиг.3, 4, в которой параметры механизма преобразования перемещения штыря определяются наружным диаметром гильзы и диаметром штыря.
По команде "расстыковка" производится расцепка стыковочных механизмов, затем включаются привода замков, выводящие из зацепления крюки замков и далее стыковочные шпангоуты с установленными на них космическими аппаратами расталкиваются пружинными толкателями 4 (по три на каждом стыковочном шпангоуте). Штыри 5 выдвигаются из гнезд и установленных на гнездах механизмов преобразования перемещения штыря. Поскольку усилие поджатия пружины механизма взаимодействия штыря и датчика 23 равно или больше совместного усилия поджатия возвратной пружины 25 и усилия поджатия штока датчика во всем рабочем диапазоне механизма, то при состыкованных шпангоутах, т.е. поджатой пружине 23, оно значительно больше совместного усилия поджатия возвратной пружины 25 и усилия поджатия штока датчика и при выдвижении штыря 8 вначале перемещается внутренний стакан механизма 21 и лишь после того, как его упоры 22 выберут весь ход перемещения по продольным пазам внешнего стакана 20 и замкнут на себя силу поджатия пружины 23, возвратная пружина 25 и пружина ДКР отведут механизм взаимодействия штыря и датчика от контакта со штоком ДКР, по сигналу которого двигатели РСУ включаются на разведение стыковочных агрегатов, при этом цилиндрическая часть штырей выведена из контакта с рабочей поверхностью гнезд, что исключает боковой удар от технологических несоосностей двигателей РСУ.