РАЗЪЕМНОЕ СОЕДИНЕНИЕ
DETACHABLE CONNECTION

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для подсоединения с последующим отделением воздуховодов системы термостатирования космической головной части (КГЧ) при нахождении ракеты-носителя (РН) с КГЧ на стартовой позиции.
Известно байонетное соединение для соединения труб, шлангов рукавов разного диаметра (патент РФ 2370677, приоритет от 10.12.2008). Байонетное соединение, содержит обхватываемую деталь с герметично установленными пальцами и обхватывающую деталь с пазами. Обхватываемая деталь выполнена с выемкой, имеющей скос в сторону пальцев, в которой установлено эластичное уплотнительное кольцо, поджатое подшипником и пружиной, установленными в выемке обхватывающей детали, выполненной с фиксирующим выступом. Профиль каждого паза в обхватывающей детали выполнен в виде крючка. Указанное соединение обеспечивает повышение герметичности соединения и защиту от непроизвольного разъединения деталей, но малоэффективно при больших диаметрах трубопроводов, которые могут иметь диаметр 300 мм и более, т.к. не обладает достаточной прочностью и чувствительно к различным загрязнениям, затрудняющим работу соединения на стартовой позиции.
Известно быстроразъемное соединение для соединения трубопроводов, содержащее охватывающую деталь с уплотнительным элементом и охватываемую деталь, соединенные между собой с помощью запирающего элемента, выполненного в виде прямоугольной рамки с радиусными выемками, установленной в пазах охватывающей детали (патент РФ 2035634, приоритет от 20.05.1995). На охватываемой детали выполнена кольцевая канавка, образующая бурты, один из которых выполнен коническим. Рамка снабжена клиновыми участками, расположенными на плоскости, обращенной к коническому бурту. Клиновые участки имеют начало в глубине тела рамки на ее поперечной оси, проходящей через центр радиусных выемок, а конец - на плоскости рамки. При перемещении рамки ее участки будут взаимодействовать с коническим буртом ниппеля, задвигая при этом его торцовую поверхность внутрь муфты и прижимая тем самым резиновое уплотнительное кольцо. Указанное устройство обеспечивает герметичность соединения, однако требует конструктивной доработки стандартных горловин люков КГЧ и усложнения их конструкции, что препятствует его использованию для воздуховодов КГЧ.
Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является бортовое разъемное соединение для подсоединения трубопровода системы термостатирования, отделяемого в момент старта ракеты-носителя (патент РФ 2473003, приоритет от 17.10.2011). Устройство содержит приемную горловину, закрепляемую на борту ракеты, и отделяемый патрубок, сопрягаемые фланцами с коническими внешними поверхностями, и запорное устройство. Запорное устройство выполнено в виде расположенных по периферии и установленных на фланцах V-образных колодок, закрепленных упругими элементами на патрубке и охваченных тросовой системой, снабженной элементами натяжения и состоящей из нескольких ветвей, соединенных между собой и патрубком посредством цилиндрических стержней, размещенных внутри зафиксированных срезными элементами подвижных штоков, связанных с наземным механизмом отвода. Указанное устройство позволяет уменьшить силовое воздействие на ракету при отделении подстыкованной к борту трубопроводной магистрали до минимально возможного уровня, однако при больших диаметрах трубопровода и, соответственно, при увеличении его массы снижается надежность соединения при воздействии увеличенных внешних нагрузок. Кроме того, при отсутствии необходимости обеспечения дистанционного отделения трубопроводов при старте, предлагаемое устройство обладает излишней конструктивной сложностью.
Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение надежности соединения и удобства эксплуатации, а также упрощение его конструкции.
Указанная задача обеспечивается тем, что в известном разъемном соединении, содержащем горловину люка, закрепленную на корпусе космической головной части, фиксирующее устройство с механизмом натяжения и отделяемый фланец воздуховода, новым является то, что фиксирующее устройство выполнено на основе байонетного зацепления и состоит из двух частей, одна из которых установлена на горловине люка, и другая на отделяемом фланце воздуховода, при этом на горловине люка установлено трехзвенное разъемное кольцо, у которого среднее звено шарнирно соединено с крайними звеньями, а крайние звенья соединены друг с другом посредством винтового стяжного соединения, причем наружная поверхность звеньев кольца выполнена ступенчатой с образованием буртика, контактирующего верхним торцом с закраиной горловины люка, при этом в буртике каждого звена имеется сквозной паз, граничащий с клиновидным участком, образованным в буртике со стороны его нижнего торца, обращенного в сторону корпуса космической головной части, а на боковой поверхности буртика выполнены зубцы, взаимодействующие с подпружиненным стопором, установленным на другой части фиксирующего устройства, выполненной в виде ступенчатой втулки, установленной, с возможностью вращения, на нижней части отделяемого фланца, у которого нижняя часть выполнена в форме полого цилиндра, имеющего наружный буртик со стороны нижнего торца, образующего опору для ступенчатой втулки, а верхняя часть отделяемого фланца выполнена в форме полого усеченного конуса, соединенного меньшим основанием с верхним торцом цилиндра, при этом на нижнем основании втулки, со стороны ее внутренней поверхности, закреплены клиновидные выступы, расстояние между которыми соответствует расстоянию между пазами разъемного кольца для образования байонетного соединения, контактирующие с клиновидными участками разъемного кольца при развороте втулки относительно нижней части отделяемого фланца.
Выполнение фиксирующего устройства на основе байонетного зацепления позволяет обеспечить надежность соединения и повысить удобство его эксплуатации, а также упростить его конструкцию.
Изготовление соединения из двух частей, одна из которых установлена на горловине люка, а другая - на отделяемом фланце воздуховода, и выполнение оной из них, установленной на горловине люка, в виде трехзвенного разъемного кольца, у которого среднее звено шарнирно соединено с крайними звеньями, а крайние звенья соединены друг с другом посредством винтового стяжного соединения, причем наружная поверхность звеньев кольца выполнена ступенчатой с образованием буртика, контактирующего верхним торцом с закраиной горловины люка, при этом в буртике каждого звена имеется сквозной паз, граничащий с клиновидным участком, образованным в буртике со стороны его нижнего торца, обращенного в сторону корпуса космической головной части, позволяет выполнить указанную часть соединения съемной и использовать ее для различных люков, упростить процесс монтажа и демонтажа соединения и обеспечить возможность байонетного зацепления.
Наличие на боковой поверхности буртика зубцов, взаимодействующих с подпружиненным стопором, установленным на другой части фиксирующего устройства, обеспечивает надежную защиту соединения от случайной расстыковки.
Выполнение другой части соединения в виде ступенчатой втулки, установленной, с возможностью вращения, на нижней части отделяемого фланца, у которого нижняя часть выполнена в форме полого цилиндра, имеющего наружный буртик со стороны нижнего торца, образующего опору для ступенчатой втулки, а верхняя часть отделяемого фланца выполнена в форме полого усеченного конуса, соединенного меньшим основанием с верхним торцом цилиндра, при этом на нижнем основании втулки, со стороны ее внутренней поверхности, закреплены клиновидные выступы, расстояние между которыми соответствует расстоянию между пазами разъемного кольца для образования байонетного соединения, контактирующие с клиновидными участками разъемного кольца при развороте втулки относительно нижней части отделяемого фланца, обеспечивает возможность образования надежного байонетного соединения при развороте ступенчатой втулки относительно нижней части отделяемого фланца, а также упрощает процесс подсоединения и отделения воздуховодов.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где
Фиг. 1 - общий вид соединения в сборке с разрезом;
Фиг. 2 - общий вид соединения в разобранном виде;
Фиг. 3 - общий вид разъемного кольца в сборке;
Фиг. 4 - общий вид разъемного кольца в сборке в изометрической проекции;
Фиг. 5 - вид стопора в разрезе.
Предлагаемое разъемное соединение содержит горловину люка 1, закрепленную на корпусе космической головной части 2, фиксирующее устройство 3 с механизмом натяжения 4 и отделяемый фланец 5 воздуховода 6. Фиксирующее устройство выполнено на основе байонетного зацепления и состоит из двух частей, одна из которых установлена на горловине люка 1, а другая - на отделяемом фланце 5 воздуховода. На горловине люка 1 установлено трехзвенное разъемное кольцо 7. Среднее звено 8 кольца шарнирно соединено с крайними звеньями 9, 10. Крайние звенья соединены друг с другом посредством винтового стяжного соединения 4. Наружная поверхность звеньев кольца выполнена ступенчатой с образованием буртика 11, контактирующего верхним торцом с закраиной 12 горловины люка. В буртике каждого звена имеется сквозной паз 13, граничащий с клиновидным участком 14, образованным в буртике со стороны его нижнего торца, обращенного в сторону корпуса космической головной части. На боковой поверхности буртика выполнены зубцы 15, взаимодействующие с подпружиненным стопором 16, установленным на другой части фиксирующего устройства, выполненной в виде ступенчатой втулки 17, установленной, с возможностью вращения, на нижней части 18 отделяемого фланца 5. Ось стопора перпендикулярна оси горловины люка. Стопор размещен в корпусе 19, закрепленном на ступенчатой втулке 17, и снабжен рычагом, 20 обеспечивающим отжатие стопора. Зубцы буртика звена кольца, взаимодействуя со стопором, образуют храповой механизм. Нижняя часть 18 отделяемого фланца выполнена в форме полого цилиндра, имеющего наружный буртик 21 со стороны нижнего торца, образующего опору для ступенчатой втулки 17, а верхняя часть отделяемого фланца 5 выполнена в форме полого усеченного конуса 22, соединенного меньшим основанием с верхним торцом цилиндра. В местах взаимодействия отделяемого фланца 5 с горловиной люка 1 и ступенчатой втулки 17 их контактирование может осуществляться посредством резиновых прокладок 23, обеспечивающих герметичность соединения. На нижнем основании втулки 17, со стороны ее внутренней поверхности, закреплены клиновидные выступы 24, расстояние между которыми соответствует расстоянию между пазами 13 разъемного кольца 7 для образования байонетного соединения, контактирующие с клиновидными участками разъемного кольца 7 при развороте втулки 17 относительно нижней части 18 отделяемого фланца 5.
При подсоединении воздуховодов системы термостатирования к космической головной части (КГЧ) в процессе подготовки ракетно-космической системы к запуску первоначально закрепляют на горловине люка 1 трехзвенное разъемное кольцо 7, которое упирается буртиком 11 в горловину люка 1. Кольцо стягивают посредством винтового стяжного соединения 4, закрепленного на концах крайних звеньев 9, 10. Затем подводят к люку отделяемый фланец 5 воздуховода 6 и разворачивают ступенчатую втулку 17 таким образом, чтобы закрепленные на ней клиновидные выступы 24 вошли в пазы 13 разъемного кольца 7, после чего поворачивают ступенчатую втулку 17 до упора, т.е. до вступления в контакт клиновидных выступов 24 втулки и звеньев кольца 7. Отсоединение отделяемого фланца от люка происходит в обратном порядке при отжатом стопоре.
Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить надежность соединения и удобство его эксплуатации, упростить конструкцию люков и сократить время проведения предстартовых работ.