УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ ИМПУЛЬСОВ

Полезная модель относится к ракетно-космической технике, и в частности, к устройствам передачи импульса (гидравлического, пневматического, механического) от командного механизма к исполнительному органу, работающим во взрывоопасной и агрессивной среде, содержащей самовоспламеняющиеся топливные компоненты (горючее и окислитель).
В настоящее время существует проблема безопасной передачи управляющего импульса от командного механизма к исполнительному органу, которые размещены в емкости, заправленной взрывоопасными агрессивными компонентами ракетного топлива. В качестве рабочего тела, передающего управляющий импульс, используется один из компонентов топлива, помещенный в трубопровод, проложенный внутри емкости, заполненной компонентами топлива. Нарушение целостности трубопроводов в процессе эксплуатации изделий ракетной техники может привести к аварийной ситуации (пожару или взрыву). Для исключения возможности аварии компоненты топлива в трубопроводе, используемые в качестве рабочего тела для передачи импульса, можно заменить шариками. Известен механизм гибкого шарикового привода [1], гибкий толкатель [2], шариковый передаточный механизм [3], содержащий гибкую трубку с заложенными в нее шариками с одинаковыми диаметрами. Концы трубки соединены с неподвижными цилиндрами, внутри которых размещены подвижные поршни, взаимодействующие с находящимися в гибкой трубке шариками. Импульс, переданный подвижному поршню командным механизмом, через шарики передается исполнительному органу. Несмотря на очевидные достоинства и простоту
конструкции, указанные шариковые приводы невозможно использовать во взрывоопасных топливных ракетных системах, т.к. в них отсутствуют элементы герметизации пары «поршень-цилиндр», что может привести к попаданию во внутрь гибкой трубки компонентов топлива, их взаимодействию и, как следствие, к пожару или взрыву.
Несмотря на указанные недостатки, техническое решение [1] как наиболее близкий аналог, может быть принято в качестве прототипа.
Задачей, на решение которой направлено патентуемое решение, является создание устройства передачи импульса на основе гибкого шарикового привода, обеспечивающего его безопасную эксплуатацию в топливных ракетных системах, работающих на самовоспламеняющихся компонентах топлива.
Этот технический результат достигается тем, что в качестве рабочего тела (вместо одного из компонентов топлива) используются, заложенные в гибкую трубу и взаимодействующие между собой шарики, кинематически связанные с подвижными поршнями, размещенными в неподвижных цилиндрах, герметично соединенных с концами гибкой трубки. При этом на рабочих поверхностях поршней установлены уплотнительные элементы из кислотостойкого материала, например фторопласта, которые надежно герметизируют пары «поршень-цилиндр» и исключают попадание во внутреннюю полость трубки самовоспламеняющихся компонентов топлива и, следовательно, их взаимодействие друг с другом.
Такая конструкция позволяет передавать импульс от командного механизма к исполнительному органу, которые работают в емкостях топливных систем ракет, заправленных самовоспламеняющимися компонентами топлива.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где на фиг.1 показан общий вид устройства в разрезе. Патентуемая полезная модель иллюстрируется на примере ее работы в емкости, заполненной компонентами самовоспламеняющегося ракетного топлива.
Устройство состоит из гибкой трубки 1, в которую заложены взаимодействующие между собой шарики 2, изготовленные из кислотостойкой стали. Шарики 2 выполнены одинакового диаметра и установлены с возможностью их свободного перемещения внутри трубки 1. Концы трубки 1 герметично соединены с неподвижными цилиндрами 3 и 4, внутри которых размещены соответственно поршни 5 и 6, взаимодействующие с шариками 2, при этом поршень 5 приводится в движение от командного механизма 7, использующего в качестве рабочего тела один из компонентов топлива (например горючее), а поршень 6 кинематически связан с исполнительным органом 8. Описанное выше устройство монтируется в емкости 9 (например в баке окислителя ракеты), заполненной агрессивной жидкостью 10 (например азотной кислотой, используемой в качестве окислителя). Неподвижные цилиндры 3 и 4 могут крепиться непосредственно к стенке 11 емкости 9 или устанавливаться внутри емкости 9 на кронштейнах 12. В качестве емкостей могут быть использованы не только топливные баки ракет, но и реакторы, применяемые для проведения химических реакций, а также баки топливных систем самолетов.
Трубка 1 может быть изогнута в нескольких плоскостях и проложена внутри емкости 9 в зазорах между расположенными в жидкости 10 агрегатами (на чертеже не показаны).
Для обеспечения герметичности пар «поршень-цилиндр» и тем самым исключения попадания внутрь трубки одного из взрывоопасных компонентов, на рабочих поверхностях 13 поршней 5 и 6 установлены уплотнительные элементы 14, выполненные из кислостойкого материала, например фторопласта. Уплотнения могут быть задублированы.
В случае применения описываемого выше устройства в самолетных и ракетных конструкциях шарики 2 могут быть изготовлены из упругого кислотостойкого материала, например фторопласта, обладающего по сравнению с кислотостойкой сталью меньшим удельным весом и более низким коэффициентом трения.
Работает устройство следующим образом. Формируемое командным механизмом 7 управляющее давление (гидравлический импульс), воздействуя на поршень 5, передает (созданное поршнем) усилие через взаимодействующие между собой в трубе 1 шарики 2 поршню 6. Последний передает управляющий импульс исполнительному органу 8. За счет установки на рабочих поверхностях 13 поршней 5 и 6 уплотнительных элементов 14 обеспечивается герметичность внутренней полости трубки 1, что исключает попадание во внутрь трубки 1 взрывоопасных компонентов топлива и их смешение, приводящее к аварийным ситуациям.
Таким образом, патентуемая полезная модель обеспечивает пространственную передачу импульса от командного механизма к исполнительному органу во взрывоопасной среде, исключает возможность соединения самовоспламеняющихся компонентов топлива, что предотвращает создание аварийных ситуаций.
Источники информации.
1. И.И.Артоболевский. Механизмы в современной технике. Том IV. М., 1975 г., стр.375, №1195.
2. Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам - М.: «Машиностроение», 1981 г., стр.53.
3. Шариковые передаточные механизмы. (Проектирование, расчет и применение). М., «Машиностроение», 1976 г., стр.20-22.
7
4. Патент России №2222718, МПК F15B 3/00. Устройство с преобразованием давления текучей среды для перемещения тела, опубл. 2004 г.