РЕКОНФИГУРИРУЕМЫЙ УЗЕЛ

Настоящая полезная модель относится к области аэродинамики и роботизированных систем. Может найти применение в авиационной технике, например, в конструкциях трансформируемой несущей поверхности адаптивных крыльев, обеспечивающей заданное плавное изменение геометрии крыла. Может найти применение в робототехнике, например, в конструкциях адаптивных (трансформируемых) захватных устройствах, обеспечивающих захват объектов с различной формой.
Известна сотовая конструкция [патент РФ на изобретение №2373057, МПК: B29D 31/00, B29D 16/00, B32B 3/12, B31D 3/02, опубл. 27.11.2009г.]. Сотовая структура, сформированная из множества сот, расположенных рядами, и содержащая соты, имеющие боковые стенки, примыкающие одна к другой в виде кольца и ограниченные по направлению к двум открытым сторонам каждой соты плоскостями покрывающего слоя, благодаря чему каждая сота перекрыта полностью или частично в одной или другой плоскости покрывающего слоя; при этом фальцованная сотовая структура формируется из по существу неразрезанного плоского тела; фальцованная сотовая структура имеет множество трехмерных структур, сформированных пластической деформацией, и соединительных участков, сформированных пластической деформацией, при этом соединительные участки расположены на одной или на другой из плоскостей покрывающего слоя в фальцованной сотовой структуре.
Недостатками данной конструкции является необходимость дополнительных соеденительных механизмов, так как структура сформирована неразрезанного плоского тела. В этом случае также невозможно заменить поврежденный элемент структуры, а нужно все тело целиком.
Известно устройство ячеистая конструкция [патент РФ №2668288, МПК: B32В 3/00, F16H 25/00, опубл. 28.09.2018 г.].   Ячеистый блок выполнен из ячеек гексагональной формы, которые соединены друг с другом боковыми гранями. Боковые грани ячеек соединены друг с другом посредством петель двойного действия.
Недостатками такого технического решения являются малый угол изгиба в шарнирном механизме с взаимообратными связями. Так же стоит отметить, что данная конструкция склонна к частым поломкам, поскольку имеет ненадежное подвижное сочленение, а в случае поломки, невозможно заменить поврежденные элементы, только заменить всю панель целиком.
Наиболее близким по технической сущности является шарнирный узел изменения геометрии с переменной поворотной осью в упругодеформируемой панели адаптивной несущей поверхности [патент РФ №2749679, МПК: B64C 3/44, опубл. 16.06.2021 г.]. Шарнирный узел изменения геометрии с переменной поворотной осью имеет единое эластичное подвижное сочленение. Собирается из множества блоков, соединенных между собой последовательным объединением связей с переменным положением относительно поворотной оси, образуя собой реконфигурируемую упругодеформируемую панель.
Недостатками такого технического решения являются малый угол изгиба в шарнирном механизме с взаимообратными связями. Так же стоит отметить, что данная конструкция склонна к частым поломкам, поскольку имеет ненадежное подвижное сочленение, а в случае поломки, невозможно заменить поврежденные элементы, только заменить всю панель целиком.
Задачей заявляемой полезной модели является создание новой адаптивной реконфигурируемой управляемой структуры, обеспечивающей плавное изменение пространственной конфигурации и характеризующейся повышенной надежностью работы.
Технический результат – повышение надежности конструкции и увеличение срока ее эксплуатации.
Технический результат достигается реконфигурируемым узлом, состоящим из двух последовательно соединенных блоков, выполненных в виде двутавров, с подвижным сочленением между собой, обеспечивающим переменное положение относительно поворотной оси с возможностью образования трех комбинаций положений, при этом на каждой торцевой поверхности стенки каждого двутавра выполнено по два симметрично расположенных вала, на каждой полке каждого двутавра выполнены соединительные пазы, а подвижное сочленение выполнено посредством двух перекрестно установленных связующих балок.
Использование двутавра (двутаврового профиля) характеризуется повышенной жесткостью за счет равномерного распределения нагрузки по всей своей площади сечения. Выполнение соединительных блоков в форме двутавров позволяет повысить жесткость и прочность механизма. А установка соединительных балок на валах, выполненных на каждой торцевой поверхности стенки каждого двутавра, позволяет повысить простоту и надежность подвижного соединения, минимизировать повреждения элементов узла, тем самым увеличивая срок его службы. Стоит отметить, что при неисправности одного из составных элементов реконфигурируемого узла можно заменить только неисправный элемент узла, что снизит материалоемкость и упростит техническое обслуживание, а также позволяет увеличить срок эксплуатации узла в целом. Полки двутавров вместе с соединительными балками выполняют функцию стопора и ограничителя угла изгиба узла при достижении одного из крайних положений, что дополнительно облегчает управление, так как максимальный угол отклонения будет фиксированный. Соединительные пазы, выполненные в полках двутавров, позволяют объединять, например, нескольких рядов соединительных боков, что повысит жесткость их соединения.
На фигуре1 показан реконфигурируемый узел.
На фигуре 2 показан реконфигурируемый узел в трех стадиях.
На фигуре 3 показаны соединенные между собой параллельные ряды из реконфигурируемых узлов.
Реконфигурируемый узел, состоящий из двух последовательно соединенных блоков, выполненных в виде двутавров 1. На каждой торцевой поверхности стенки каждого двутавра 1 выполнено по два вала 2, расположенных симметрично относительно стенки двутавра 1.
Двутавры 1 соединены между собой подвижным сочленением, выполненным посредством двух перекрестно установленных на валах 2 связующих балок 3. А на каждой полке каждого двутавра 1 выполнены соединительные пазы 4, расположенные параллельно валам 2 и служащие для жесткой фиксации, например, нескольких рядов соединительных боков.
Реконфигурируемый узел работает следующим образом.
Реконфигурируемый узел может пребывать в трех стадиях, с плавным переходом из одного состояния в другое. Для осуществления движения необходимо зафиксировать один из двутавров 1 и приложить механическое усилие ко второму двутавру 1 или к одной из соединительных балок 3. Вследствие приложенного усилия второй двутавр 1 изменяет свое положение, а соединительные балки 3 движутся по окружной траектории вслед за вторым двутавром 1 проворачиваясь на валах 2 обоих двутавров 1. Соединительные балки 3 при достижении одного из крайних положений выполняют функцию стопора и ограничителя угла изгиба узла.
Таким образом, использование реконфигурируемого узла, состоящего из двух последовательно соединенных блоков, выполненных в виде двутавров, с подвижным сочленением между собой, обеспечивающим переменное положение относительно поворотной оси с возможностью образования трех комбинаций положений, причем на каждой торцевой поверхности стенки каждого двутавра выполнено по два симметрично расположенных вала, на каждой полке каждого двутавра выполнены соединительные пазы, а подвижное сочленение выполнено посредством двух перекрестно установленных связующих балок, позволяет повысить надежность конструкции и увеличить срок ее эксплуатации.