ВИНТОВОЙ ДВИЖИТЕЛЬ

Полезная модель относится к устройствам для преобразования работы двигателя в работу, обеспечивающую движение вдоль заданной оси.
Известно устройство [RU 2354274, C2, A47B 5/00, A47B 9/00, A47B 11/00, 10.05.2009], имеющее вид вертикальной опоры и выполненное в виде штанги, снабженной узлами установки ее в распор между верхней и нижней поверхностями, при этом, механизм изменения высоты выполнен в виде соединенной с приводом винтовой пары, ходовой винт которой установлен посредством кронштейна на штанге, а гайка - на ползуне, установленном с возможностью перемещения вдоль штанги.
Недостатком этого устройства является относительно узкие функциональные возможности, обусловленные тем, что устройство может быть использовано только при установке и закреплении в распор между поверхностями.
Известен также движитель в виде колесного редуктора ведущего моста транспортного средства [RU 2170863, C2, B60K 17/32 10.12.1999], содержащий планетарную передачу, состоящую из солнечной шестерни, установленной на полуоси, стеллитов, расположенных в водиле, имеющем центральное отверстие, и коренной шестерни, крышку водила, упорную шайбу, упор солнечной шестерни, при этом водило выполнено с фиксирующем пазом и снабжено регулировочной гайкой и стопорной шайбой, а регулировочная гайка выполнена с фиксирующими пазами и размещена в центральном отверстии водила, выполненном резьбовым, а стопорная шайба выполнена с наружными и внутренними усами, причем наружный ус размещен в фиксирующем пазу водила, а внутренний - в фиксирующем пазу регулировочной гайки, кроме того, крышка водила выполнена с ребрами жесткости, прижимающими стопорную шайбу к торцевой поверхности водила.
Недостатком этого устройства является его относительно высокая сложность.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному техническому решению является винтовой движитель [RU 2473447, C2, B62D 57/036, B63H 1/38, B60F 3/00, 27.01.2013], выполненный в виде пустотелой цилиндрической винтовой рубашки, смонтированной по всему периметру корпуса транспортного устройства с возможностью вращения вокруг корпуса и изготовленный из полос прямоугольной формы, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении на цилиндрической оправке с образованием по периметру снаружи винтовой рубашки винтовых линий и винтовых криволинейных поверхностей в виде винтовых канавок вогнутой формы относительно оси симметрии винтовой рубашки с центрами кривизны снаружи винтовой рубашки.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно высокая сложность, обусловленная формой устройства, относительно большая масса и относительно узкие функциональные возможности, обусловленными тем, что, известное устройство не обеспечивает плавное перемещение полезной нагрузки вдоль своей оси в условиях жестких ограничений на вес устройства, например, при его использовании на борту космического аппарата для перемещения антенн, солнечных батарей и т.п.
Задачей, которая решается в предложенном техническом решении, является создание легкого и прочного винтового движителя, обеспечивающего плавное перемещение полезной нагрузки вдоль оси винтового движителя.
Требуемый технический результат заключается в упрощении устройства, снижении его массы и обеспечение возможности плавного перемещения полезной нагрузки вдоль оси винтового движителя.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в устройстве, содержащем пустотелую цилиндрическую трубу с выполненным на ее внешней поверхности резьбовым профилем, согласно полезной модели, резьбовой профиль является двухзаходным и выполнен с возможностью размещения на нем гайки с аналогичной двухзаходной резьбой и соединенной с полезной нагрузкой для обеспечением ее перемещения вдоль оси пустотелой цилиндрической трубы, выполненной из углепластика, причем, двухзаходный резьбовой профиль выполнен из наложенных друг на друга жгутов углеродных нитей, которые перед наложением пропитываются связующим горячего охлаждения.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, цилиндрическая пустотелая труба имеет внутренний диаметр 30 мм и толщину стенки 1 мм.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, в качестве связующего горячего охлаждения используют эпоксидный клей ЭХД-МД.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, в качестве жгута углеродных нитей используют жгут M46J 12К.
На чертеже представлен винтовой движитель.
Винтовой движитель пустотелую цилиндрическую трубу 1 с выполненным на ее внешней поверхности резьбовым профилем 2, причем, резьбовой профиль 2 является двухзаходным и выполнен с возможностью размещения на нем гайки 3 с аналогичной двухзаходной резьбой и соединенной с полезной нагрузкой (на чертеже не показана) для обеспечения ее перемещения вдоль оси пустотелой цилиндрической трубы 1, выполненной из углепластика, причем, двухзаходный резьбовой профиль 2 выполнен из наложенных друг на друга жгутов углеродных нитей, которые перед наложением пропитываются связующим горячего охлаждения.
В частном случае цилиндрическая пустотелая труба 1 имеет внутренний диаметр 30 мм и толщину стенки 1 мм, в качестве связующего горячего охлаждения используют эпоксидный клей ЭХД-МД, а в качестве жгута углеродных нитей используют жгут M46J 12К.
Изготавливается и используется винтовой движитель следующим образом.
Изготовление винтового движителя предполагает формование («накатку») двухзаходного резьбового профиля 2 непосредственно на пустотелой цилиндрической трубы 1 из углепластика (углеволоконного жгута). Полимеризация пропитанного связующим углеволоконного жгута производится с помощью обогреваемой фильеры, движущейся поступательно вдоль оси вращающейся трубы. Скорости вращения трубы и перемещения фильеры подобраны таким образом, чтобы, с одной стороны, обеспечить необходимый шаг двухзаходного резьбового профиля 2, а, с другой стороны, обеспечить необходимое для полимеризации связующего время нахождения формуемого углеволоконного жгута в горячей зоне.
Гайка 3, используемая в винтовом движителе, изготавливается из углепластика на фторопластовой оправке. Оправка представляет собой силиконовую матрицу с наружной винтообразной поверхностью, одетую на металлический стержень. Процесс формования гайки состоит из двух этапов: в начале винтовые пазы силиконовой формы заполняются (путем намотки) углеродным жгутом, пропитанным связующим, затем на полученную цилиндрическую внешнюю поверхность наматывается углеродная ткань (со связующим). Вся конструкция снаружи закрепляется съемной фторопластовой лентой, полимеризация производится в соответствии с рекомендациями по проведению процесса для связующего ЭХД-МД.
Наличие внутреннего металлического стержня позволяет легко разобрать и удалить оправку.
Предложенный винтовой движитель при длине 2 м, диаметре пустотелой цилиндрической трубы 30 мм и толщине стенки 1 мм, обеспечивает перемещение гайки, нагруженной осевой силой не менее 500 Н при движущем моменте на оси винта равного 20 Н/м, двухзаходный резьбовой профиль имеет шаг 100 мм, шаг каждой винтовой линии в двухзаходном резьбовом профиле отличается друг от друга не более, чем ±0,2 мм, масса винтового движителя в полной комплектации составляет не более 1,8 кг.
Винтовой движитель при придании ему вращательного движения обеспечивает перемещение гайки 3 вдоль своей оси, что обеспечивает перемещение соединенной с гайкой 3 полезной нагрузки.
Таким образом, в отличие от известных устройств, предложенное обладает простотой и существенным снижением массы, поскольку содержит углепластиковую трубу с резьбовым профилем, а также обеспечивает плавность перемещения за счет того, что резьбовой профиль выполнен двухзаходным.