БЫСТРОРАЗЪЕМНЫЙ АГРЕГАТ
QUICK-DISCONNECT UNIT

Изобретение относится к области ракетно-космической техники, в частности к устройствам, обеспечивающим экстренное разделение межблочных пневмогидромагистралей при возникновении аварийной ситуации, и может быть использовано в машиностроении.
Известно разъемное соединение [RU №2167360], включающее в себя бортовой и наземный штуцера с торцевым, уплотнительным элементом между ними, соединенные шариковым замком. Недостатком данного устройства является невозможность обеспечения абсолютной герметичности стыка бортового и съемного штуцеров, а также недостаточно высокая надежность разделения бортового и наземного штуцеров.
Близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является быстроразъемный агрегат [RU №2173427], включающий бортовой и наземный штуцера, соединенные между собой запорным устройством, состоящим из цанги, соединенной с устройством для затяжки, запорной приводной втулки, имеющей пневмопривод. Быстроразъемный агрегат снабжен пружинной защелкой, жестко связанной с цангой, а на запорной втулке выполнены проушина для присоединения к тросу аварийного открытия и на ее конце конический буртик, взаимодействующий с защелкой.
Недостатком данного устройства является невозможность обеспечения абсолютной герметичности стыка бортового и съемного штуцеров, а также недостаточно высокая надежность разделения бортового и наземного штуцеров.
Техническим результатом предлагаемой конструкции является абсолютная герметичность быстроразъемного агрегата при штатной эксплуатации и высокая надежность срабатывания запорного устройства быстроразъемного агрегата при разделении бортового и наземного штуцеров.
Сущность изобретения заключается в том, что быстроразъемный агрегат, включающий бортовой штуцер и наземный штуцер, с установленным на нем запорным устройством, включающим соединенную с устройством для затяжки цангу, запорную приводную втулку с пневмоприводом, отличается тем, что бортовой и наземный штуцера выполнены единым корпусом, который имеет разрывной элемент в виде разрывной перемычки, а пневмопривод снабжен разрывным механизмом, выполненным в виде поршня с выдвигающимися стержнями, и механизмом накопления энергии, установленным в поршне и содержащим шарик, поджатый пружиной к удерживающему пазу на цанге, при этом запорное устройство снабжено предохранительным упором, контактирующим с разрывной перемычкой.
На фиг.1 изображен общий вид быстроразъемного агрегата.
На фиг.2 изображен механизм накопления энергии и действующие на шарик силы после начала действия давления Р.
На фиг.3 изображен быстроразъемный агрегат в момент получения максимально возможного заряда энергии, который удерживается механизмом накопления энергии.
На фиг.4 изображены наземный штуцер с запорным устройством после разрыва разрывной перемычки.
На фиг.5 изображен бортовой штуцер после разрыва разрывной перемычки.
Конструкция быстроразъемного агрегата включает бортовой штуцер 1 и наземный штуцер 2, с установленным на нем запорным устройством, при этом запорное устройство находится в резьбовом соединении с ним. Запорное устройство включает в себя цангу 3, устройство для затяжки 4, запорную приводную втулку 5 с пневмоприводом, разрывной механизм, состоящий из поршня 6 со стержнями 7 и механизма накопления энергии (см. фиг.2), которые установлены на наземном штуцере 2. На устройстве для затяжки 4 находится предохранительный упор 8, контактирующий с разрывной перемычкой 9. Торцевая поверхность 10 поршня 6 и запорная приводная втулка 5 со стороны ее торцевой поверхности 11 образуют полость 12 для подвода управляющего давления Р. Запорная приводная втулка 5 поджата к поршню 6 пружиной 13. На цанге 3 находится головка 14, контактирующая с устройством для затяжки 4, запорной приводной втулкой 5 и упорным буртиком 15 бортового штуцера 1. Болты 16 прижимают головку 14 цанги 3 к упорному буртику 15 бортового штуцера 1.
Механизм накопления энергии состоит из шарика 17, который через опору 18 прижат пружиной 19 к удерживающему пазу 20 на цанге 3. Пружина 19 зафиксирована вкладышем 21 в отверстии поршня 6. Бортовой штуцер 1 снабжен силовым фланцем 22. Болт 23 находится в резьбовом соединении с цангой 3 и, упираясь в запорную приводную втулку 5, не позволяет ей перемещаться. Болт 23 снимается с быстроразъемного агрегата перед началом штатной эксплуатации.
Усиление разрывной перемычки 9 осуществляется следующим образом. При сборке устройство для затяжки 4 накручивают на резьбу наземного штуцера 2 до соприкосновения предохранительного упора 8 с разрывной перемычкой 9. Цангу 3, предварительно установленную на устройстве для затяжки 4, защелкивают на стыке предохранительного упора 8 с разрывной перемычкой 9. Цанга 3 конусом головки 14 захватывает упорный буртик 15 бортового штуцера 1. При закручивании болтов 16 происходит затягивание запорного устройства. Предохранительный упор 8 своей поверхностью прижимается к поверхности упорного буртика 15, предохраняя разрывную перемычку 9 от внешних нагрузок. Тем самым воздействие внешних нагрузок происходит от бортового штуцера 1 к наземному штуцеру 2 или наоборот через предохранительный упор 8 на упорный буртик 15 бортового штуцера 1. Раскрыться усикам цанги 3 не дает запорная приводная втулка 5, которая под действием пружины 13 закрывает головку 14 цанги 3.
пр
1
пр
1
пр
Разделение бортового 1 и наземного 2 штуцеров осуществляется следующим образом. В полость 12 подают управляющее давление Р, которое действует на торцевую поверхность 11 запорной приводной втулки 5 по стрелке Б и на торцевую поверхность 10 поршня 6 по стрелке В. Запорная приводная втулка 5 перемещается относительно цанги 3 по стрелке Б до упора в торец 24 цанги 3, освобождая при этом головку 16 цанги 3, и далее, двигаясь вместе с цангой 3 до торца 25 устройства для затяжки 4, раздвигает усики цанги 3. При этом защитная силовая нагрузка перестает действовать, то есть устройство для затяжки 4 с предохранительным упором 8 утрачивает свою защитную функцию, оставляя разрывную перемычку 9 свободной от воздействия механических усилий. Поршень 6 по мере роста давления Р некоторое время остается в состоянии покоя благодаря тому, что в механизме накопления энергии пружина 19 прижимает шарик 17 к удерживающему пазу 20 цанги 3 силой F. Накопитель «собирает» энергию до тех пор, пока сила F от действия давления Р не будет равной силе F. Когда сила F превысит силу F, поршень 6, обладая к тому моменту кинетической энергией W, резко сорвется с места и ударит стержнями 7 в силовой фланец 22. Кинетическая энергия W определяется по формуле:
,
где m - масса поршня 6 со стержнями 7, v - начальная скорость поршня 6.
Из формулы видно, что кинетическая энергия прямо пропорциональна квадрату скорости поршня 6.
Приращение кинетической энергии движущегося тела равно работе А действующих на это тело сил:
Работа А является произведением силы F на путь s:
А=Fs
Подставляя значение работы А в формулу приращения кинетической энергии, получаем:
Таким образом, сила F, с которой поршень 6 стержнями 7 ударит в силовой фланец 22, будет равна
,
то есть прямо пропорциональна квадрату скорости поршня 6.
Ударную силу поршня 6 стержнями 7 в силовой фланец 22 воспринимает разрывная перемычка 9, от чего она, имея малую толщину, рвется и разделяет бортовой и наземный штуцера.
Таким образом, предложенная конструкция быстроразъемного агрегата, в которой механизм накопления энергии за счет шарика 17, поджатого пружиной 19 к удерживающему пазу 20 на цанге 3, обеспечивает возникновение, накопление и передачу ударной нагрузки на разрывную перемычку 9, за счет чего последняя рвется, гарантирует высокую надежность срабатывания запорного устройства при разделении бортового 1 и наземного 2 штуцеров. А также данное изобретение позволяет сделать толщину перегородки 9 оптимальной, чтобы она, с одной стороны, не деформировалась раньше времени при сборке и транспортировке до разделения бортового 1 и наземного 2 штуцеров, а с другой стороны, надежно рвалась при их разделении.