ПОВОРОТНЫЙ ДЕМПФЕР
ROTARY DAMPER

Настоящее изобретение относится к устройствам, ограничение скорости поворота элементов космического аппарата, под действием движущего момента, создаваемого пружинными приводами механических устройств развертывания этих элементов.
Из существующего уровня техники известен поворотный демпфер (патент RU 2440522 C1 F16F 9/12 22.12.2008), содержащий корпус со сформированным в нем принимающим каналом с отверстием на одном конце и нижним участком на другом. Поворотный элемент расположен с возможностью вращения и удержания в открытом концевом участке принимающего канала. Поршень расположен между поворотным элементом и спиральной пружиной, находящейся в нижнем участке. Стопорное средство препятствует повороту поршня и заставляет поршень останавливаться в предварительно определенном начальном положении. Средство блокирования перемещения препятствует перемещению поршня за пределы второго положения. Перемещающее средство содержит смещающее средство и кулачковый механизм. Смещающее средство смещает поршень из первого положения в направлении второго положения, деформируя спиральную пружину, при этом сопротивление вращения поворотного элемента, увеличивается по мере увеличения угла его поворота, тем самым ограничивая скорость вращения поворотного элемента.
Недостатками конструкции данного поворотного демпфера является то, что при его использовании в составе механических устройств развертывания элементов космического аппарата, под действием движущего момента, создаваемого пружинными приводами этих устройств, ограничение скорость поворота одного элемента относительно другого достигается за счет создания демпфером сопротивления движению, которое увеличивается в процессе поворота и становится максимальным в конце движения, то есть сопротивление движению создаваемое демпфером зависит от величины деформации спиральной пружины. Таким образом, данный демпфер работает как тормоз и при использовании в конструкции механических устройств развертывания элементов космического аппарата будет препятствовать непосредственному их развертыванию.
Из существующего уровня техники наиболее близким к заявленному решению (прототипом) является поворотный демпфер (патент US 2003/0111308 A1 F16F 9/14 19.06.2003), содержащий корпус с множеством камер заполненных жидкостью с заданной вязкостью. В корпус устанавливается вал с возможностью вращения относительно корпуса, имеющий несколько лопастей, количество которых равно количеству камер в корпусе. Лопасти, делят камеры на сжимающие и расширяющиеся камеры. Причем вал имеет отверстия, которые позволяют вязкой жидкости через центр ротора перетекать из сжимающих камер в расширяющиеся камеры при вращении ротора, под действием крутящего момента, при этом сопротивление вращения ротора, увеличивается по мере увеличения скорости его поворота, тем самым ограничивая скорость вращения поворотного элемента.
Недостатками конструкции данного поворотного демпфера является то, что при его использовании в составе механических устройств развертывания элементов космического аппарата, под действием движущего момента, создаваемого пружинными приводами этих устройств, ограничение скорость поворота одного элемента относительно другого зависит от того в каких климатических условиях находится демпфер, то есть сопротивление движению создаваемое демпфером увеличивается при охлаждении жидкости и уменьшается при ее нагреве. Таким образом, в условиях космического пространства такое устройство будет требовать обеспечения определенных температурных режимов, что повлечет за собой усложнение конструкции демпфера и потребления дополнительной энергии с космического аппарата.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании поворотного демпфера, при использовании которого в составе механических устройств развертывания элементов космического аппарата, под действием движущего момента, создаваемого пружинными приводами этих устройств, ограничение скорости поворота одного элемента относительно другого достигается за счет создания демпфером сопротивления движению, которое увеличивается по мере увеличения скорости поворота этих элементов, в любых климатических условиях эксплуатации.
Поставленная задача предлагаемого изобретения достигается за счет использования поворотного демпфера, содержащего корпус, в который устанавливается вал с возможностью вращения и без возможности осевого перемещения. На резьбовую часть вала, находящуюся внутри корпуса, навинчивается втулка с основной пружиной сжатия и фиксируется в корпусе таким образом, что бы при повороте вала втулка имела только поступательное движение. Соосно с валом, с возможностью свободного вращения и без возможности осевого перемещения, устанавливается винт с составной гайкой, которая, предварительно деформируя основную пружину, фиксируется во втулке таким образом, что бы при перемещении втулки составная гайка имела только поступательное движение, под действием усилия созданного основной пружиной. Составная гайка представляет собой два элемента вместе двигающихся по винту, распираемые пружиной сжатия, усилие которой регулируется с помощью гайки перемещающейся по крайнему элементу. При этом все винтовые передачи должны удовлетворять условию, при котором угол подъема резьбы должен быть больше угла трения в соответствующей резьбе.
На фиг. 1 представлен общий вид поворотного демпфера;
На фиг. 2 - демпфер в начале развертывания;
На фиг. 3 - демпфер в конце развертывания.
Поворотный демпфер, содержит корпус 1, в который устанавливается вал 2 с возможностью вращения и без возможности осевого перемещения. На резьбовую часть вала, находящуюся внутри корпуса, навинчивается втулка 8 с основной пружиной сжатия 5 и фиксируется в корпусе таким образом, что бы при повороте вала втулка имела только поступательное движение. Соосно с валом, с возможностью свободного вращения и без возможности осевого перемещения, устанавливается винт 3 с составной гайкой 4, которая, предварительно деформируя основную пружину, фиксируется во втулке таким образом, что бы при перемещении втулки составная гайка имела только поступательное движение, под действием усилия созданного основной пружиной. Составная гайка представляет собой два элемента вместе двигающихся по винту, распираемые пружиной сжатия 6, усилие которой регулируется с помощью гайки 7 перемещающейся по крайнему элементу. При этом все винтовые передачи должны удовлетворять условию, при котором угол подъема резьбы должен быть больше угла трения в соответствующей резьбе.
1
1
2
2
2
1
1
2
1
Поворотный демпфер работает следующим образом. При повороте вала демпфера (на угол α под действием крутящего момента М, с заданной угловой скоростью ω), втулка с основной пружиной перемещаются по валу с заданной линейной скоростью V на расстояние S. Основная пружина, предварительно деформированная составной гайкой, начинает действовать на нее с заданным усилием F, достаточным для смещения последней со скоростью V равной скорости смещения втулки. Скорость V зависит от сил трения, возникающих в винтовой передаче винт-составная гайка и определяется усилием F пружины сжатия, находящаяся между двумя элементами составной гайки, которое регулируется с помощью гайки, перемещающейся по крайнему элементу. В момент, когда угловая скорость вала становится больше заданной, скорость смещения втулки становится больше скорости смещения составной гайки  это приводит к тому, что основная пружина начинает сжиматься, а усилие F начинает расти, пока не достигнет значения достаточного для обеспечения условия V=V. Таким образом, увеличение усилия F приводит к росту сопротивления перемещения втулки и как следствие вращения вала, за счет чего происходит ограничения скорости вращения вала.