Устройство для подводного разъединения сцепных элементов
DEVICE FOR UNDERWATER DISENGAGEMENT OF COUPLING ELEMENTS

Изобретение относится к оборудованию для судов и прочих плавучих средств, а именно к подводным размыкающим устройствам и разъединителям, обеспечивающим надежность и безопасность использования аварийных плавсредств, а именно к гидростатическим разобщающим устройствам для автоматического освобождения крепления спасательных плотов или буев.
Известен подводный разъединитель для отсоединения заякоренных плавучих объектов, содержащий полый корпус с боковыми отверстиями, закрытыми хрупким материалом, например стеклом или керамикой, эластичную мембрану, серьгу, подпружиненный шток, фиксирующие шарики, растворяемый стопорный элемент, опорный диск с отверстиями, ограничитель и крепежные элементы для крепления подводного разъединителя к концам разъединяемой гибкой связи (авторское свидетельство SU №598794, 25.03.1978 [1]). Один крепежный элемент закреплен на крышке, закрывающей полость корпуса, а второй крепежный элемент прикреплен к серьге, удерживаемой в отверстии корпуса фиксирующими шариками. В крышке выполнены отверстия для прохода воды к мембране, перекрывающей полость корпуса. Подпружиненный шток удерживает фиксирующие шарики между серьгой и корпусом и соединен с опорным диском через растворяемый стопорный элемент и ограничитель. Полость корпуса заполнена нейтральной жидкостью, защищающей стопорный элемент.
При возникновении ударной волны в водной среде, например от взрыва, хрупкий материал, установленный в боковых отверстиях корпуса, разрушается. Вода из окружающей водной среды поступает в корпус, вытесняет нейтральную жидкость из корпуса и растворяет стопорный элемент. Подпружиненный шток перемещается под действием сжатой пружины и освобождает фиксирующие шарики, которые выходят из промежутка между серьгой и корпусом. При этом серьга свободно отделяется от корпуса и заякоренный плавучий объект освобождается.
Известен также другой подводный разъединитель, содержащий полый корпус с боковыми отверстиями, эластичную мембрану, закрывающую полость корпуса, подпружиненный шток, взаимодействующий с фиксирующими шариками, стопор, ограничитель, разрушаемый элемент, выполненный в виде стакана с ослабленным сечением, конусные диафрагмы, закрывающие боковые отверстия корпуса, и соосно установленные штоки, связанные с диафрагмами, взаимодействующие с разрушаемым элементом (авторское свидетельство SU №935369, 15.06.1982 [2]). Корпус заполнен химически нейтральной жидкостью, не взаимодействующей с материалом стопора. Разрушаемый элемент прикреплен к эластичной мембране и сообщается своей полостью с забортной водой.
Указанные подводные разъединители рассчитаны на использование растворяемых или разрушаемых элементов и химически нейтральной жидкости, которые утрачиваются при каждом срабатывании подводных разъединителей и подлежат восполнению в процессе приведения разъединителей в рабочее положение. Это ограничивает область применения подводных разъединителей и снижает удобство их эксплуатации.
Также имеют ограничения по применению известные гидростатические устройства (патенты US №4065823А, 03.01.1978 [3], US №4136415А, 30.01.1979 [4], авторские свидетельства SU №454145, 25.12.1974 [5], SU №448984, 05.11.1971[6], SU №383350, 31.07.1949 [7], патент RU №2107001 С1, 20.03.1998 [8]).
Известно также разобщающее гидростатическое устройство, имеющие корпус в виде металлического горизонтального стакана, который образует герметичную камеру закрытую эластичной диафрагмой, взаимодействующей с исполнительным механизмом в виде цилиндрической оси удерживающей маятниковую чеку, находящуюся в положении неустойчивого равновесия. К проушине чеки крепится кольцо с фиксирующими плот тросами. При воздействии давления воды на диафрагму, ее ось выводит поворотную чеку из равновесия, которая поворачиваясь, освобождает кольцо крепления тросов (авторское свидетельство SU №317569, 19.10.1974 [9]).
Известно также устройство для подводного разъединения сцепных элементов (гидростат РГУ-М, выполненный по ТУ 15-06.68-69 - Инструкция по обслуживанию разобщающих гидростатических устройств отечественного производства, Гипрорыбфлот, Л., 1974, стр. 4-6 [10]). Этот гидростат, предназначенный для подводного разъединения сцепных элементов, не содержит растворяемых или разрушаемых элементов и не содержит химически нейтральной жидкости.
Данный гидростат содержит корпус, размещенную в корпусе герметичную камеру с подвижной стенкой, сцепные охватывающий и охватываемый элементы с выемками на обращенных друг к другу поверхностях, фиксирующие шарики для установки в выемках охватывающего и охватываемого элементов и удерживающий элемент для удержания фиксирующих шариков в выемках охватывающего и охватываемого элементов, прикрепленный к подвижной стенке герметичной камеры. Подвижная стенка подпружинена пружиной, установленной в полости герметичной камеры, и может перемещаться под действием гидростатического давления водной среды.
Охватывающий элемент установлен с внешней стороны от корпуса и выполнен в виде стакана, прижатого своей кромкой через прокладку к корпусу для предотвращения попадания воды в полость стакана и герметичную камеру. Выемки, образованные в охватывающем элементе для размещения фиксирующих шариков, объединены и представляют собой кольцевую канавку на его внутренней поверхности. Выемки в охватываемом элементе выполнены в виде сквозных радиальных отверстий в его стенках. Удерживающим элементом является шток, установленный в полости охватываемого элемента. Шток прикреплен одним концом к подвижной стенке герметичной камеры и имеет на своей поверхности кольцевую канавку для фиксирующих шариков. С внешней стороны от герметичной камеры установлены рукоятка и рычаг для перемещения вручную подвижной стенки и связанного с ней штока.
Недостаток гидростата состоит в том, что его корпус воспринимает нагрузки, которые передаются на него от нагружаемых сцепных элементов. Поэтому корпус выполнен повышенной прочности и имеет большую массу, увеличивающую массу всего гидростата. При этом снижается удобство эксплуатации.
Аналогичным образом устроено и имеет тот же принцип действия устройство разобщающее гидростатическое УРГ по ТУ 38-305-8-367-97 изготовитель ООО фирма «Спецоснастка МК» г. Уфа [11]). Корпус данного УРГ собирается при помощи болтов, при этом, мембраной и корпусом верхним образуется герметичная камера. Все растягивающие усилия возникающие между серьгой и разобщающим звеном под воздействием натяжения найтовов, а также внешних усилий (волна, ветер и т.д.) воздействующих на закрепленный объект (плот, буй и т.д.) передаются через болты, что ведет к нарушению герметичности корпуса и как следствие отказу срабатывания УРГ. Также недостатком этой конструкции является то, что при определенном положении УРГ разобщающее звено может не отсоединяться от втулки при выходе шариков из замка. Известно также устройство, в котором, чтобы разгрузить корпус устройства от нагрузок, воспринимаемых сцепными элементами, уменьшить массу устройства и повысить удобство его эксплуатации и которое содержит корпус, размещенную в корпусе герметичную камеру с упруго закрепленной стенкой, сцепной охватывающий элемент с цилиндрической стенкой, сцепной охватываемый элемент, фиксирующие шарики для установки в выемках охватывающего и охватываемого элементов и удерживающий элемент для удержания фиксирующих шариков в выемках охватывающего и охватываемого элементов, установленный с возможностью взаимодействия с упруго закрепленной стенкой герметичной камеры, согласно изобретению охватывающий элемент пропущен через герметичную камеру и упруго закрепленную стенку, причем удерживающий элемент выполнен в виде кольца, насаженного на охватывающий элемент с возможностью осевого перемещения, а выемки охватывающего элемента выполнены в виде сквозных радиальных отверстий, образованных в его цилиндрической стенке (патент RU №2251510 С1, 24.03.2004 [12]).
Кроме того, охватывающий элемент снабжен регулировочной гайкой, установленной с возможностью взаимодействия с упруго закрепленной стенкой герметичной камеры.
В данном устройстве корпус разгружен от нагрузок, воспринимаемых сцепными элементами. Это достигнуто тем, что сцепной охватывающий элемент пропущен через упруго закрепленную и неподвижную стенки герметичной камеры и ее полость. При таком расположении охватывающего элемента силовая связь между сцепными элементами осуществлена без использования корпуса.
Ввод шариков в выемки охватывающего и охватываемого элементов, их удержание в выемках и вывод из выемок для расцепления сцепленных охватывающего и охватываемого элементов на заданной глубине обеспечены тем, что удерживающий элемент выполнен в виде кольца, насаженного на охватывающий элемент с возможностью осевого перемещения, причем выемки охватывающего элемента выполнены в виде сквозных радиальных отверстий, образованных в его цилиндрической стенке.
Регулировочная гайка, установленная на охватывающем элементе, позволяет изменять глубину расцепления сцепных элементов посредством регулирования предварительного натяжения упруго закрепленной стенки герметичной камеры.
Корпус данного устройства, разгруженный от силового воздействия сцепных элементов, может быть выполнен в виде тонкостенной оболочки, что позволяет уменьшить массу устройства, повысить удобство эксплуатации.
Однако, известное устройство [12] (прототип), также как и аналоги имеет недостатки, заключающиеся в невысокой эксплуатационной надежности.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение эксплуатационной надежности устройства для подводного разъединения сцепных элементов, путем разгрузки корпуса устройства от нагрузок, воспринимаемых сцепными элементами, уменьшить массу устройства, повысить удобство его эксплуатации и гарантировать выход разобщающего звена из корпуса УРГ.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для подводного разъединения сцепных элементов, содержащем корпус, состоящий из двух частей, размещенную в корпусе герметичную камеру с упруго закрепленной стенкой, сцепной охватывающий элемент с цилиндрической стенкой, сцепной охватываемый элемент, фиксирующие шарики для установки в выемках охватывающего и охватываемого элементов и удерживающий элемент для удержания фиксирующих шариков в выемках охватывающего и охватываемого элементов, установленный с возможностью взаимодействия с упруго закрепленной стенкой герметичной камеры, отличающееся тем, что охватывающий элемент пропущен через герметичную камеру и упруго закрепленную стенку, причем удерживающий элемент выполнен в виде кольца, насаженного на охватывающий элемент с возможностью осевого перемещения, а выемки охватывающего элемента выполнены в виде сквозных радиальных отверстий, образованных в его цилиндрической стенке, в отличие от прототипа [12], корпус выполнен шарообразной формы из полимерного материала, две части корпуса стягиваются при помощи центральной гайки, установленной с внешней стороны от герметичной камеры и навинченной на охватывающий элемент, сцепной элемент выполнен с возможностью его принудительного отстрела, уплотнение двух частей корпуса осуществляется непосредственно упругим элементом, между сцепным охватывающим элементом и сцепным охватываемым элементом установлена пружина.
Признаки ограничительной части формулы изобретения аналогичны признакам прототипа [12], а именно устройство для подводного разъединения сцепных элементов, содержит корпус, состоящий из двух частей, размещенную в корпусе герметичную камеру с упруго закрепленной стенкой, сцепной охватывающий элемент с цилиндрической стенкой, сцепной охватываемый элемент, фиксирующие шарики для установки в выемках охватывающего и охватываемого элементов и удерживающий элемент для удержания фиксирующих шариков в выемках охватывающего и охватываемого элементов, установленный с возможностью взаимодействия с упруго закрепленной стенкой герметичной камеры, охватывающий элемент пропущен через герметичную камеру и упруго закрепленную стенку, причем удерживающий элемент выполнен в виде кольца, насаженного на охватывающий элемент с возможностью осевого перемещения, а выемки охватывающего элемента выполнены в виде сквозных радиальных отверстий, образованных в его цилиндрической стенке и для их реализации устройство содержит корпус, герметичную камеру, сцепной охватывающий элемент с цилиндрической стенкой, сцепной охватываемый элемент, фиксирующие шарики и удерживающий элемент. Герметичная камера имеет упруго закрепленную стенку с уплотнением. Охватывающий элемент свободно пропущен через упруго закрепленную стенку герметичной камеры и жестко прикреплен к стенке корпуса. Фиксирующие шарики установлены в выемках охватывающего элемента и выемках охватываемого элемента. Выемки охватывающего элемента выполнены в виде сквозных радиальных отверстий, образованных в его цилиндрической стенке. Выемки охватываемого элемента объединены между собой и выполнены в виде кольцевой канавки. Удерживающий элемент свободно насажен на охватывающий элемент, прижат пружиной к упруго закрепленной стенке и имеет карман для улавливания фиксирующих шариков. В корпусе выполнено отверстие для прохода воды.
При этом известное устройство работает следующим образом.
При погружении устройства вода поступает в корпус через отверстие и давит на упруго закрепленную стенку. Под действием гидростатического давления воды упруго закрепленная стенка смещается в полость герметичной камеры, преодолевая упругость стенки, силу сжатия пружины, трение уплотнения по охватывающему элементу и противодавление воздуха, сжимаемого в герметичной камере. Вместе с упруго закрепленной стенкой перемещается и удерживающий элемент. На заданной глубине удерживающий элемент освобождает выход для фиксирующих шариков, которые выходят из выемок охватываемого элемента и выемок охватывающего элемента, после чего попадают в карман. При этом охватывающий элемент и охватываемый элемент расцепляются. В случае необходимости глубина расцепления сцепных охватывающего и охватываемого элементов может быть изменена посредством смещения упруго закрепленной стенки регулировочной гайкой в соответствующее начальное положение. В отличие от прототипа [12], корпус предлагаемого устройства выполнен шарообразной формы из полимерного материала, две части корпуса стягиваются при помощи центральной гайки, сцепной элемент выполнен с возможностью его принудительного отстрела, уплотнение двух частей корпуса осуществляется непосредственно упругим элементом, между сцепным охватывающим элементом и сцепным охватываемым элементом установлена пружина.
Предлагаемое устройство отличается от прототипа тем, что отсутствует фланцевый разъем на корпусе, а части корпуса стягиваются при помощи центральной гайки, установленной с внешней стороны от герметичной камеры и навинченной на охватывающий элемент, сцепной элемент выполнен с возможностью принудительного отстрела, уплотнение половинок корпусов производится не дополнительными уплотнениями, а непосредственно упругим элементом, корпус выполнен шарообразной формы из полимерного материала.
В предлагаемом устройстве корпус разгружен от нагрузок, воспринимаемых сцепными элементами. Это достигнуто тем, что сцепной охватывающий элемент пропущен через упруго закрепленную и неподвижную стенки герметичной камеры и ее полость. При таком расположении охватывающего элемента силовая связь между сцепными элементами осуществлена без использования корпуса. Для улучшения эксплуатационных характеристик (обтекаемость, скатывание воды и т.д.) корпус выполнен шарообразной формы. Герметичность между верхней и нижней частью корпуса обеспечивается установкой мембраны специальной формы. Верхняя и нижняя части корпуса стягиваются центральной одной гайкой. Для выхода сцепного устройства в сцепном охватывающем элементе установлена пружина.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
Пример конструктивного выполнения изобретения представлен на чертеже, где изображен общий вид устройства для подводного разъединения сцепных элементов, продольный разрез.
Устройство содержит корпус 1 и корпус 10, герметичную камеру 2, сцепной охватывающий элемент 3 с цилиндрической стенкой 4, сцепной охватываемый элемент 5, фиксирующие шарики 6 и удерживающий элемент 7. Герметичная камера 2 имеет упруго закрепленную стенку 8 с уплотнением 9. Охватывающий элемент 3 свободно пропущен через упруго закрепленную стенку 8 герметичной камеры 2 и жестко прикреплен к стенке корпуса 1. Фиксирующие шарики 6 установлены в сверлениях 11 охватывающего элемента 3 и выемках 12 охватываемого элемента 5. Сверления 11 охватывающего элемента 3 выполнены в виде сквозных радиальных отверстий, образованных в его цилиндрической стенке 4. Выемки 12 охватываемого элемента 5 объединены между собой и выполнены в виде кольцевой канавки. Удерживающий элемент 7 свободно насажен на охватывающий элемент 3, прижат пружиной 13 к упруго закрепленной стенке 8 и имеет карман 14 для улавливания фиксирующих шариков 6. Две части корпуса фиксируются на сцепном охватывающем элементе 3 центральной гайкой 15, установленной с внешней стороны от герметичной камеры и навинченной на охватывающий элемент. В нижней части корпуса 1 выполнены отверстия 17 для прохода воды. Между сцепным охватывающим элементом и сцепным охватываемым элементом установлена пружина 16.
С внешней стороны от герметичной камеры 2 установлена центральная гайка 15, навинченная на охватывающий элемент 3
Работает устройство следующим образом.
При погружении устройства вода поступает в корпус 1 через отверстия 17 и давит на упруго закрепленную стенку 8. Под действием гидростатического давления воды упруго закрепленная стенка 8 смещается в полость герметичной камеры 2 сформированной упругой стенкой 8 и корпусом 10, преодолевая упругость стенки 8, силу сжатия пружины 13, трение уплотнения 9 по охватывающему элементу 3 и противодавление воздуха, сжимаемого в герметичной камере 2. Вместе с упруго закрепленной стенкой 8 перемещается и удерживающий элемент 7. На заданной глубине удерживающий элемент 7 освобождает выход для фиксирующих шариков 6, которые выходят из выемок 12 охватываемого элемента 5 и выемок 11 охватывающего элемента, после чего попадают в карман 14. При этом охватывающий элемент 3 и охватываемый элемент 5 расцепляются, и охватываемый элемент 5 отстреливается пружиной 16. Для принудительного отсоединения сцепного элемента 5 также можно использовать любой стержень, пропущенный через отверстия 17.
При использовании предлагаемого устройства достигается уменьшение массы устройства и повышение удобства его эксплуатации.
Источники информации.
1. Авторское свидетельство SU №598794, 25.03.1978.
2. Авторское свидетельство SU №935369, 15.06.1982.
3. Патент US №4065823 А, 03.01.1978.
4. Патент US №4136415 А, 30.01.1979.
5. Авторское свидетельство SU №454145, 25.12.1974.
6. Авторское свидетельство SU №448984, 05.11.974.
7. Авторское свидетельство SU №383350, 31.07.1949.
8. Патент RU №2107001 С1, 20.03.1998.
9. Авторское свидетельство SU №317569, 19.10.1974.
10. Гидростат РГУ-М, выполненный по ТУ 15-06.68-69 - Инструкция по обслуживанию разобщающих гидростатических устройств отечественного производства, Гипрорыбфлот, Л., 1974, стр. 4-6.
11. Устройство разобщающее гидростатическое УРГ по ТУ 38-305-8-367-97 изготовитель ООО фирма «Спецоснастка МК» г. Уфа.
12. Патент RU №2251510 С1, 24.03.2004.