МЕХАНИЧЕСКИЙ РЫЧАЖНЫЙ ЗАМОК (ВАРИАНТЫ)
MECHANICAL LEVER LOCK (VERSIONS)

Механический рычажный замок относится к космической технике и может быть использовано для удержания и последующего освобождения отделяемых в процессе эксплуатации и многоразовой отработки силовых крупногабаритных агрегатов и деталей конструкций, нагруженных в момент отделения принудительными расталкивающими усилиями, например головных обтекателей, отсеков и ступеней ракет-носителей, подвесных баков летательных аппаратов и космических аппаратов.
Наиболее близким к заявленному является рычажный замок, содержащий кронштейн, закрепленный на первом отделяемом элементе. Параллельно основанию кронштейна установлено коромысло с возможностью поворота на оси. С первым плечом коромысла находится в контакте рычаг, рычаг установлен с возможностью поворота на кронштейне за счет соединяющей их общей оси. Штырь, установлен перпендикулярно основанию кронштейна и кинематически связан одним концом со вторым плечом коромысла. На другом конце штыря имеется резьбовая часть, на которой установлена гайка с опорой, контактирующая с первым отделяемым элементом, и пружина, находящаяся между гайкой и опорой (Основы конструирования ракет-носителей космических аппаратов. Учебник для студентов ВТУЗов. Б.В. Грабин, О.И. Давыдов, В.И. Жихарев и др. Под ред. В.П. Мишина, В.К. Карраска. М.: Машиностроение, 1991, стр.299, 300).
К недостаткам рычажного замка можно отнести:
- невозможность установки замка в конструкцию без ослабления основных несущих элементов, что приведет к увеличению масс разделяемых элементов;
- часть элементов рычажного замка остается после разделения на втором отделяемом элементе.
Цель изобретения:
- исключить ослабление основных несущих элементов при использовании рычажного замка;
- уменьшить начальную силу, обеспечивающую срабатывание замка.
1. Цель изобретений достигается тем, что механический рычажный замок содержит кронштейн, закрепленный на первом отделяемом элементе; параллельно стыку разделяемых элементов установлено коромысло с возможностью поворота на оси; с первым плечом коромысла находится в контакте рычаг, установленный с возможностью поворота на кронштейне, за счет соединяющей их общей оси; штырь, установленный перпендикулярно стыку разделяемых элементов и кинематически связанный одним концом со вторым плечом коромысла, на другом конце штыря имеется резьбовая часть, на которой установлена гайка и опора, и пружина, находящаяся между гайкой и опорой. При этом по первому варианту на оси, соединяющей рычаг с кронштейном, расположена пружина, концы пружины выведены наружу и упруго поджимают поверхности рычага и кронштейна; положение коромысла зафиксировано по цилиндрической поверхности второго отделяемого элемента; опора, установленная на штыре, контактирует с кронштейном. По второму варианту на оси, соединяющей рычаг с кронштейном, расположена пружина, при этом концы пружины выведены внутрь (в сторону разделяемых элементов) и упруго поджимают поверхности рычага и кронштейна; положение коромысла зафиксировано по цилиндрической поверхности второго отделяемого элемента; опора, установленная на штыре, контактирует с кронштейном; поверхность соприкосновения рычага и коромысла выполнена под углом α относительно горизонтальной поверхности, рассчитанным по формуле:
P+f>Fтр × n, где
N=F × cos α,
P=F × sin α,
Fтр=N × µ.
N, F, P - векторы сил, H;
µ - коэффициент трения, H;
Fтр - вектор силы трения, H;
f - усилие от пружины, H;
n - коэффициент запаса.
По третьему варианту на оси, соединяющей рычаг с кронштейном, расположена пружина, при этом концы пружины выведены внутрь (в сторону разделяемых элементов) и упруго поджимают поверхности рычага и кронштейна; положение коромысла зафиксировано по цилиндрической поверхности накладки, располагаемой на втором разделяемом элементе; в соединение рычага и коромысла на оси установлен ролик, опирающийся через опоры на рычаг и сопрягаемый с коромыслом; опора замка контактирует с первым отделяемым элементом.
Объединение нескольких технических решений в одну заявку связано с тем, что они связаны общей задачей, решаемой за счет конструктивных особенностей устройств, которые являются равноценными для решения поставленной задачи, но не могут быть объединены обобщающим параметром.
1. На фиг.1 показан рычажный замок в рабочем положении, на фиг.2 - раскрытое положение рычажного замка по первому варианту.
2. На фиг.3 показан рычажный замок в рабочем положении, на фиг.4 - раскрытое положение рычажного замка по второму варианту.
3. На фиг.5 показан рычажный замок в рабочем положении, на фиг.6 - раскрытое положение рычажного замка по третьему варианту.
4. На фиг.7 показано сложение векторов.
По первому варианту рычажной замок состоит из кронштейна 2, закрепленного нижней частью на первом отделяемом элементе 1 параллельно плоскости разделения. Положение коромысла 5 фиксируется по цилиндрической поверхности (выемке) на соприкасающейся поверхности второго отделяемого элемента 6. Первое плечо коромысла 5 удерживается рычагом 4. Рычаг 4 установлен с возможностью поворота на кронштейне 2 за счет соединяющей их общей оси 11, и удерживается от поворота в сторону движения стрелки А пружиной 3. Пружина 3 также расположена на оси 11, при этом концы пружины 3 выведены наружу и упруго поджимают поверхность рычага 4.
Второе плечо коромысла 5 кинематически связано со штырем 7, на конце которого установлена гайка 10 и пружина 9, контактирующая через опору 8 с кронштейном 2. Гайка 10 осуществляет сжатие отделяемых элементов и фиксирует положение пружины 9. Пружина 9 упирается на опору 8 одним концом, поджимается гайкой 10 с другого конца и обеспечивает ускоренный вывод коромысла 5 из зоны разделения при срабатывании замка. Опора 8 контактирует с кронштейном 2.
2 вариант. Рычажной замок изменен тем, что концы пружины 3 выведены внутрь (в сторону разделяемых элементов) и упруго поджимают поверхности рычага 4 и кронштейна 2, подталкивая рычаг 4 в сторону поворота, тем самым ускоряя движение рычага 4 при срабатывании замка.
Поверхность соприкосновения рычага 4 и коромысла 5 выполнена под углом α относительно горизонтальной поверхности, что обеспечивает превышение движущей силы оси основной нагрузки в штыре над силами сопротивления при срабатывании замка.
3 вариант - состав рычажного замка изменен тем, что в соединение рычага 4 и коромысла 5 установлена ось 16 с роликом 12. Между роликом 12 и верхней поверхностью рычага 4 установлена опора 15 и опора 14, которая расположена противоположно коромыслу 5, фиксируя ролик 12 от горизонтальных перемещений. Опора 15 сопрягается с рычагом 4 и имеет цилиндрическую поверхность в месте контакта с роликом. Коромысло 5 фиксирует свое положение по цилиндрической поверхности накладки 13, установленной на втором отделяемом элементе 6. Опора 8 контактирует с первым отделяемым элементом 1.
Устройства работают следующим образом:
1 вариант - до разделения рычажный замок образует струбцину с помощью кронштейна 2, штыря 7, коромысла 5 и рычага 4, обеспечивая контролируемую затяжку стыка разделяемых элементов 1 и 6, которые контактируют между собой по плоскости разделения.
Концы пружины 3 выведены наружу и упруго поджимают поверхности рычага 4 и кронштейна 2, удерживая рычаг 4 от поворота. При приложении к рычагу 4 усилия (по стрелке А), например, движение каната (не показан) за счет движущей силы от воздействия, превышающего усилия пружины 3 и силы трения в контакте рычага 4 и коромысла 5, рычаг 4 приводится в движение. Усилие на штыре 7, созданное гайкой 10 и пружиной 9, обеспечивает ускоренный вывод коромысла 5 из зоны разделения элементов 1 и 6.
2 вариант - в отличие от первого варианта принцип работы данного устройства следующий. Концы пружины 3 выведены внутрь (в сторону разделяемых элементов) и упруго поджимают поверхности рычага 4 и кронштейна 2, подталкивая рычаг 4 в сторону поворота. При исключении, например, в канате (не показан) стягивающего усилия, пружина 3 и усилие (P+f), превышающее силу сопротивления, возникающее при наличии расчетного угла α, приводит рычаг 4 в движение, освобождая коромысло 5 (см. фиг.7).
Расчет угла α:
Угол α рассчитывается по формуле:
P+f>Fтр × n, где
N=F × cos α,
P=F × sin α,
Fтр=N × µ,
N, F, P - векторы сил, H,
µ - коэффициент трения, H;
Fтр - вектор силы трения, H;
f - усилие от пружины, H;
n - коэффициент запаса.
3 вариант - в отличие от второго варианта принцип работы данного устройства следующий. При исключении стягивающего усилия на рычаге 4 ролик 12, прокручиваясь по опоре 15, освобождает коромысло 5. После разделения элементов 1 и 6 накладка 13 остается на втором отделяемом элементе 6.
Закрытие механического рычажного замка производится в обратной последовательности на всех вариантах.
Таким образом, предложенная конструкция рычажного замка исключает ослабление основных несущих элементов при использовании рычажного замка в сетчатых углепластиковых конструкциях и уменьшает начальную силу, обеспечивающую срабатывание замка.
Описанный конкретный пример выполнения изобретения должен быть рассмотрен лишь как иллюстративный, а не как исчерпывающий.