ГРАВИТАЦИОННЫЙ КЛАПАН ДЛЯ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ, ИЗМЕНЯЮЩИХ ОРИЕНТАЦИЮ В ПРОСТРАНСТВЕ
GRAVITY VALVE FOR MOVABLE OBJECTS WHICH CHANGE ORIENTATION IN SPACE

Изобретение относится к клапанам для подвижных объектов, изменяющих ориентацию в пространстве, и может найти применение в гидравлических, пневматических и электрических системах управления. Известны многочисленные виды клапанов, используемых в разнообразных системах управления, в которых для привидения в действие самих клапанов требуется подводить какую-либо энергию: гидравлическую, электрическую, пневматическую и.т.д., что снижает надежность их использования. Более надежными и простыми, в некоторых случаях, являются клапаны, для управления которых не требуется подводить энергию, например клапаны с использованием силы тяжести груза.
Так известен клапан, принятый за прототип, (RU ПАТЕНТ 2107212, F16K 17/194), включающий корпус, запорный элемент и груз. Известный клапан прост по устройству, надежен, но имеет ограниченные функциональные возможности, только предохранительного клапана. Такой клапан не может использоваться в подвижных объектах изменяющих ориентацию в пространстве.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей клапана.
Поставленная цель достигается тем, что гравитационный клапан для подвижных объектов, изменяющих ориентацию в пространстве, включающий корпус, запорный элемент и груз, снабжен направляющим стаканом, упругим элементом и механизмом регулирования его силы упругости, причем упругий элемент установлен с одного конца запорного элемента, с возможностью регулирования силы упругости, по шкале, проградуированной в единицах измерения величины параметра, по которому осуществляется управление клапаном, при этом груз выполнен в форме шара и установлен в направляющем стакане, с возможностью односторонней связи с другим концом запорного элемента.
Предлагаемый гравитационный клапан для подвижных объектов, изменяющих ориентацию в пространстве, отличается от прототипа совокупностью отличительных признаков, приведенных в отличительной части формулы изобретения.
На фиг. 1 изображен гравитационный клапан для подвижных объектов, изменяющих ориентацию в пространстве.
Гравитационный клапан для подвижных объектов, изменяющих ориентацию в пространстве, включает корпус 1, в котором подвижно установлен запорный элемент 2, подпружиненный с одного конца упругим элементом 3, образующим с винтом 4 механизм изменения силы упругости. Винт 4 имеет шкалу 5 на лыске, проградуированную в единицах измерения величины параметра, по которому осуществляется управление клапаном, например: угол поворота, земное притяжение, ускорение, центробежная сила, или угловая скорость вращения. С другого конца запорного элемента установлен шарообразный груз 6, в направляющем стакане 7, с возможностью перемещения и односторонней связи с запорным элементом.
Гравитационный клапан для подвижных объектов, изменяющих ориентацию в пространстве, действует следующим образом.
При использовании гравитационного клапана для подвижного объекта, ориентация которого изменяется в вертикальной плоскости, клапан устанавливается на объекте в исходном положении грузом 6 вертикально вверх. Сила тяжести Gг груза 6 по величине больше, чем сумма силы Fз сопротивления перемещению запорного элемента 2 и силы упругости Fy упругого элемента 3. Запорный элемент занимает позицию "а". В процессе поворота объекта на заданный угол относительно вертикали воздействие силы тяжести груза 6 уменьшается или прекращается. Что обеспечивает перемещение запорного элемента в позицию "б", поскольку сила упругости Fy больше чем сила сопротивления перемещению запорного элемента Fз. С возвращением объекта в исходное положение запорный элемент также возвращается в исходную позицию "а", под действием силы тяжести груза.
В случае использования гравитационного клапана для подвижного объекта, находящегося в условиях появления, прекращения или изменения величины силы притяжения земли, например, при выводе на околоземную орбиту, гравитационный клапан устанавливается грузом 6 вперед в направлении движения объекта. В исходном положении сила тяжести Gг груза 6 больше, чем сумма силы сопротивления перемещению запорного элемента Fз и силы упругости упругого элемента Fy, поэтому запорный элемент 2 находится в позиции "а". Эта позиция сохраняется в период вывода объекта на траекторию орбиты до уменьшения на заданную величину или исчезновения силы притяжения земли и следовательно силы тяжести груза 6, в результате чего запорный элемент 2 переместится в позицию "б" под действием усилия упругого элемента Fy, которое больше чем сила Fз сопротивления перемещению запорного элемента. В процессе возвращения объекта на землю и торможения запорный элемент 2 возвращается в исходную позицию "а" под действием силы тяжести Gг груза и силы инерции Gи.
При использовании гравитационного клапана для объекта, совершающего движение с отрицательным ускорением, гравитационный клапан устанавливается в сторону противоположную направлению движения. Величина силы упругости Fy упругого элемента 3 устанавливается винтом 4 больше чем сумма силы тяжести Gг груза 6 и силы сопротивления перемещению Fз запорного элемента 2, поэтому запорный элемент находится в исходной позиции "б". В период замедления объекта до заданного значения запорный элемент 2 перемещается в позицию "а", под действием силы инерции груза Gи. После замедления и остановки объекта запорный элемент 2 возвращается в исходную позицию "б".
Для объекта, совершающим движение с положительным ускорением гравитационный клапан устанавливается грузом 6 в направлении движения объекта. В исходном положении в состоянии покоя или равномерного движения сила упругости Fy упругого элемента 3 устанавливается винтом 4 больше чем сумма силы тяжести Gг груза 6 и силы сопротивления перемещению запорного элемента Fз, что сохраняет положение запорного элемента 2 в позиции "б". С началом движения увеличивается сила инерции Gи груза до задаваемой величины, обеспечивающей перемещение запорного элемента 2 в позицию "а".
После уменьшения ускорения запорный элемент 2 возвращается в исходную позицию "б" под действием силы упругости Fy.
При использовании гравитационного клапана для объекта, совершающего вращательное движение относительно неподвижной оси, клапан устанавливается на объекте радиально грузом 6 к оси вращения. Сила упругости Fy упругого элемента 3 задается винтом 4 больше чем сумма силы тяжести Gг груза 6 и силы сопротивления перемещению Fз запорного элемента 2 и это обеспечивает занятие позиции "б" запорным элементом в исходном положении. С началом вращательного движения объекта относительно оси возникает и возрастает до заданной величины центробежная сила груза Gц, перемещающая запорный элемент в позицию "а". С замедлением вращения объекта запорный элемент возвращается в исходную позицию"б", под действием силы упругости Fy упругого элемента.
Таким образом, предлагаемый гравитационный клапан для подвижных объектов, изменяющих ориентацию в пространстве, обеспечивает расширение функциональных возможностей использования клапана в различных положениях и состояниях с сохранением простоты устройства и высокой надежности.