УСТРОЙСТВО ОТКРЫВАНИЯ-ЗАКРЫВАНИЯ НИЖНЕЙ КРЫШКИ ПУСКОВОЙ УСТАНОВКИ
DEVICE FOR OPENING/CLOSING LAUNCHER BOTTOM COVER

Изобретение относится к области машиностроения для подводного кораблестроения, а именно к устройствам для открывания крышек пусковых установок (ПУ) подводных лодок. Данное изобретение может быть адаптировано к применению и в других областях машиностроения, где для открывания или закрывания массивной крышки резервуара, работающего под давлением, требуется компактный привод.
Известно устройство открывания-закрывания задней крышки торпедного аппарата (ТА) ("Устройство подводных лодок", С.Н.Прасолов, М.Б.Амитин, УДК 623.827.004.1, М.: Воениздат, 1973), в котором предусмотрен ручной привод открывания-закрывания задней крышки ТА, представляющей собой стальную отливку сферической формы с проушинами, через которые она прикреплена к кронштейну, установленному на трубе ТА. Недостатком известного устройства является необходимость ручного открывания-закрывания задней крышки ТА.
Известно устройство открывания-закрывания задней крышки ТА (альбом рисунков 877ЭКМ-7200-007, Ленинград, изд. №3/022629р-П84, СПМБМ "Малахит", рис.12), которое включает привод поворота крышки, нажимное кольцо кремальерного типа с гидроцилиндром его поворота, блокировочные устройства и контактные сигнализаторы.
Задняя крышка ТА представляет собой стальную отливку сферической формы с проушинами для крепления к кронштейну, установленному на трубе ТА. Привод поворота крышки представляет собой гидроцилиндр, установленный на трубе ТА, шток которого, состоящий из двух частей, непосредственно поршня и зубчатой рейки, входит в зацепление с зубчатой шестерней, установленной на оси поворота крышки. При подведении рабочей жидкости в рабочую полость гидроцилиндра поступательное движение штока приводит к повороту крышки. Для удержания крышки в закрытом положении и обжатия ее уплотнителя предусмотрено нажимное кольцо. На нажимном кольце установлен зубчатый сектор, который находится в зацеплении с зубчатой шестерней, находящейся в зацеплении со штоком (зубчатой рейкой) гидроцилиндра поворота нажимного кольца, установленного на трубе ТА. При подведении рабочей жидкости в рабочую полость гидроцилиндра нажимного кольца поступательное движение штока приводит к повороту промежуточной шестерни и нажимного кольца. Для предотвращения поворота нажимного кольца при открытой крышке предусмотрена механическая блокировка: упорная планка, установленная на нажимном кольце, входит в зацепление с защелкой, установленной на кронштейне крышки, при ее открытии. Работа устройства дистанционно контролируется за счет применения контактных сигнализаторов.
Известное устройство обладает рядом недостатков:
- большие габариты;
- наличие передаточных механизмов (зубчатая рейка с зубчатым колесом);
- крутящий момент, развиваемый гидроцилиндром поворота крышки, недостаточен для его применения на вертикально расположенной ПУ (необходимо преодолевать вес крышки);
- конструкция привода поворота крышки не обеспечивает требования, предъявляемые к работе привода вертикально расположенной ПУ (недостаточная жесткость конструкции, элементы зубчатого зацепления в случае его применения должны быть нерационально существенно большего размера).
Данное устройство открывания-закрывания задней крышки ТА принято в качестве наиболее близкого аналога.
Задача изобретения заключается в повышении эксплуатационных характеристик устройства, а именно повышении крутящего момента гидроцилиндров привода нижней крышки и нажимного кольца, повышении надежности работы, адаптации к условиям применения для вертикально расположенной ПУ, в обеспечении автономного контроля за работой, а также уменьшении габаритов устройства.
Задача решена тем, что в известном устройстве открывания-закрывания нижней крышки ПУ, содержащем установленный на корпусе ПУ привод поворота крышки с гидроцилиндром с рабочей полостью и системой отверстий напора и слива рабочей жидкости, нажимное кольцо кремальерного типа с зубчатым сектором и с гидроцилиндром его поворота, а также контактные сигнализаторы и блокировочные устройства, согласно изобретению гидроцилиндр привода поворота нижней крышки выполнен неполноповоротным лопастным с неподвижным валом, закрепленным на корпусе ПУ, и поворотным корпусом, установленным с возможностью поворота на неподвижном валу и соединенным с нижней крышкой, рабочая полость, образованная неподвижным валом и поворотным корпусом, имеет форму тора, и в ней установлены лопасти, имеющие форму овала в продольном сечении: неподвижная, закрепленная на неподвижном валу, и подвижная, установленная на поворотном корпусе, при этом поворотный корпус выполнен из двух частей, соединенных прижимной гайкой, и соединен с нижней крышкой посредством рычага, один конец которого соединен с поворотным корпусом, а на другом закреплена нижняя крышка, система отверстий напора и слива рабочей жидкости выполнена в неподвижном валу, а гидроцилиндр поворота нажимного кольца выполнен также неполноповоротным лопастным.
Кроме того, рычаг жестко соединен с поворотным корпусом посредством секторного зуба, выполненного на поворотном корпусе с возможностью взаимодействия с секторным пазом, выполненным в рычаге.
Кроме того, в рычаге выполнена полость, сообщенная с нижней крышкой посредством выполненного в ней отверстия, рычаг установлен на неподвижном валу посредством двух соосных втулок меньшего и большего диаметра, образующих кольцевую полость, на которых последовательно с рычагом установлен переходник с полостью, сообщенной с системой осушения-заполнения, при этом упомянутые полости рычага, втулок и переходника сообщены между собой посредством соответствующих отверстий.
Кроме того, между частями поворотного корпуса установлено торцевое уплотнение, а между подвижным корпусом и валом - кольцевые уплотнения.
Кроме того, на конце рычага, соединенном с поворотным корпусом гидроцилиндра привода поворота нижней крышки, выполнен выступ с возможностью взаимодействия с пазом, выполненным на боковой поверхности нажимного кольца, для осуществления его механической блокировки.
Кроме того, на наружной поверхности крышки выполнены проушины с резьбовыми отверстиями, в которых установлены регулировочные болты с возможностью воздействия на рычаг.
Кроме того, на корпусе пусковой установки установлено демпфирующее устройство и двуплечий рычаг с возможностью взаимодействия с нижней крышкой в конце рабочего хода ее открывания.
Предлагаемое устройство открывания-закрывания нижней крышки ПУ обладает улучшенными эксплуатационными характеристиками: выполнение гидроцилиндра привода нижней крышки неполноповоротным лопастным, а также выполнение гидроцилиндра поворота нажимного кольца неполноповоротным лопастным позволяет повысить надежность, экономичность, а также существенно уменьшить габариты устройства, за счет того что данные гидроцилиндры позволяют обеспечить высокий КПД и значительный крутящий момент при меньших габаритах, выполнение привода поворота крышки в виде неполноповоротного лопастного гидроцилиндра с неподвижным валом, закрепленным в проушинах корпуса ПУ, и подвижным корпусом, установленным с возможностью поворота на неподвижном валу и соединенным непосредственно с рычагом, на котором закреплена крышка, позволяет отказаться от зубчатых передаточных механизмов в конструкции привода и делает возможным его применение для вертикально расположенной ПУ, кроме того, за счет применения контактных сигнализаторов работа устройства контролируется с удаленного поста, а наличие механической блокировки, реализованной взаимодействием паза в нажимном кольце с выступом рычага крышки, исключает возможность возникновения нештатной ситуации и поломки оборудования в случае ошибки в работе обслуживающего персонала, что также повышает надежность устройства. Также в конструкции привода поворота крышки за счет системы внутренних полостей в деталях и узлах реализовано решение вспомогательной задачи, характерной для вертикально расположенной ПУ, - слив остатков воды из ПУ при ее осушении.
Сущность изобретения пояснена чертежами, на которых изображено:
фиг.1 - общий вид устройства;
фиг.2 - вид А с фиг.1;
фиг.3 - сечение Б-Б с фиг.1;
фиг.4 - сечение Е-Е с фиг.3;
фиг.5 - разрез Ж-Ж с фиг.3;
фиг.6 - разрез В-В с фиг.2;
фиг.7 - фрагмент разреза В-В с фиг.2 при открытом положении нажимного кольца;
фиг.8 - фрагмент разреза В-В с фиг.2 при открытом положении нажимного кольца и открытой нижней крышке;
фиг.9 - разрез Д-Д с фиг.8.
Устройство открывания-закрывания нижней крышки ПУ размещается в пространстве нижнего донышка корпуса 1 ПУ (фиг.1, 2).
На корпусе 1 ПУ в проушинах 2 и 3 установлен привод 4 поворота нижней крышки 5, в состав которого входит гидроцилиндр 6 (фиг.2), выполненный неполноповоротным лопастным, неподвижный вал 7 (фиг.3) которого установлен соосно в центральные отверстия боковых крышек 8 и 9, прикрепленных к проушинам 2 и 3 (фиг.2, 3) болтами, и зафиксирован от поворота относительно боковой крышки 9 шпонкой 10. Неподвижный вал 7 одновременно является статором неполноповоротного лопастного гидроцилиндра 6 и осью поворота рычага 11 с прикрепленной к нему упорной гайкой 12 нижней крышкой 5 (фиг.2, 6). На неподвижном валу 7 установлен поворотный корпус 13 (ротор неполноповоротного лопастного гидроцилиндра 6) (фиг.3), для обеспечения возможности установки лопастей он выполнен составным из двух частей 14 и 15, соединенных прижимной гайкой 16, которая навинчена по резьбе на левую часть 14 поворотного корпуса 13 и обеспечивает прижатие к ней правой части 15. Герметичность соединения обеспечена установкой торцевого уплотнения 17 между частями поворотного корпуса 13. Для обеспечения герметичности подвижного соединения поворотного корпуса 13 и неподвижного вала 7 применены кольцевые уплотнения 18 и 19. В результате установки поворотного корпуса 13 на неподвижный вал 7 образована герметичная рабочая полость, имеющая форму тора, в ней размещены две лопасти, подвижная лопасть 20 (фиг.4), зафиксированная на поворотном корпусе 13 шпонкой 21, и неподвижная лопасть 22, зафиксированная на неподвижном валу 7 шпонкой 23, лопасти 20, 22 разделяют образовавшуюся полость на две рабочие полости 24 и 25 (фиг.4). Лопасти 20 и 22 имеют форму овала в продольном сечении, что позволило использовать в качестве уплотнения стандартные резиновые кольца 26 и манжеты 27 круглого сечения.
В неподвижном валу 7 выполнена система отверстий напора 28 и слива 29 (фиг.3), через которые рабочая жидкость попадает в рабочие полости 24 и 25 (фиг.4) гидроцилиндра 6, причем отверстия выполнены таким образом, чтобы обеспечить равномерное распределение рабочей жидкости по всему объему рабочих полостей.
Крутящий момент от поворотного корпуса 13 (ротора неполноповоротного лопастного гидроцилиндра 6) передается рычагу 11, который установлен соосно с поворотным корпусом 13 и находится с ним в постоянном зацеплении, за счет взаимодействия секторного паза, выполненного в рычаге 11, с секторным зубом, выполненным в левой части 14 поворотного корпуса 13 (фиг.3, 5). В данном изобретении рычаг 11 выполняет несколько функций одновременно. Во-первых, на нем закреплена нижняя крышка 5 (фиг.6). Во-вторых, в конструкции рычага 11 предусмотрен выступ, поверхность И (фиг.5) которого соприкасается с поверхностью К регулировочного болта 30, ввинченного по резьбе в проушину 31 корпуса 1 ПУ, в конце рабочего хода привода 4 поворота нижней крышки 5, ограничивая ее поворот, что делает невозможным соприкосновение лопастей 20 и 22 (фиг.4) неполноповоротного лопастного гидроцилиндра 6 во время работы. А также рычаг 11 является одним из связующих звеньев в цепочке деталей, при помощи которых осуществляется отвод остатков воды из ПУ при ее осушении. Этой цели подчинены еще ряд деталей: на неподвижном валу 7 (фиг.3) установлены втулки 32 меньшего диаметра и 33 большего диаметра, образующие кольцевую полость, на которых установлен переходник 34, зафиксированный от поворота деталью 35. При осушении ПУ вода через отверстие 36 (фиг.6) в нижней крышке 5 попадает во внутреннюю полость 37 рычага 11, откуда через отверстия 38 во втулке 33 (фиг.3) и кольцевую полость 39 попадает в переходник 34, соединенный с системой осушения-заполнения ПУ (не показана).
Для надежной фиксации нижней крышки 5 в закрытом положении и герметизации ПУ прижатием уплотнителя 40 (фиг.6) в конструкции предусмотрено нажимное кольцо 41 (фиг.2, 6) кремальерного типа с гидроцилиндром 42 для его поворота. Гидроцилиндр 42 выполнен неполноповоротным лопастным с зубчатой передачей, его зацепление с нажимным кольцом 41 реализовано через зубчатый сектор 43 (фиг.2), установленный на боковой поверхности Л нажимного кольца 41.
Между нажимным кольцом 41 и приводом 4 поворота нижней крышки 5 предусмотрена механическая блокировка, которая исключает возможность поворота нажимного кольца 41 при открытой нижней крышке 5. Для этого на конце рычага 11, соединенном с поворотным корпусом 13, выполнен выступ 44 (фиг.3) с возможностью взаимодействия с пазом 45 (фиг.2, 7), выполненным на боковой поверхности Л нажимного кольца 41. На фиг.7 изображено открытое положение нажимного кольца 41, паз 45 в боковой поверхности Л нажимного кольца 41 находится напротив выступа 44 рычага 11. На фиг.8 и 9 изображено открытое положение нажимного кольца 41 и нижней крышки 5, выступ 44 рычага 11 находится в зацеплении с пазом 45 нажимного кольца 41, поворот нажимного кольца 41 невозможен.
К корпусу 1 ПУ прикреплен кронштейн 46 (фиг.1), на котором установлены демпфирующее устройство 47 с двуплечим рычагом 48. Применение демпфирующего устройства позволяет замедлить движение нижней крышки 5 на конечном участке траектории при ее открывании, за счет чего предотвращается жесткий удар металла по металлу поверхности И выступа рычага 11 (фиг.5) о поверхность К регулировочного болта 30, а также исключить явление гидроудара в рабочих полостях 24 и 25 (фиг.4) гидроцилиндра 6 привода 4 поворота нижней крышки 5. Двуплечий рычаг 48 является связующим элементом между нижней крышкой 5 и демпфирующим устройством 47 (фиг.1, 2).
Для регулировки положения нижней крышки 5 предусмотрены регулировочные болты 49 и 50 (фиг.2), которые ввернуты по резьбе в проушины 51 и 52 нижней крышки 5 и обеспечивают возможность ее поворота относительно центральной оси ПУ, а также подгоночные прокладки 53, 54, 55 (фиг.3), фиксирующие регулировку положения нижней крышки 5 вдоль оси ее поворота.
Для дистанционного контроля за работой устройства предусмотрены контактные сигнализаторы 56, 57 и 58 (фиг.1 и 2). Сигнализатор 56 (фиг.1), установленный на гидроцилиндре 42 нажимного кольца 41, выдает сигнал о конечных положениях нажимного кольца 41. Сигнализатор 57, установленный на проушине 3 корпуса 1 ПУ (фиг.2), за счет взаимодействия с копиром 59 (фиг.3), установленным на поворотном корпусе 13, выдает сигнал об открытом положении нижней крышки 5. Сигнализатор 58, установленный на кронштейне 60 (фиг.2), прикрепленном к нижнему донышку корпуса 1 ПУ, за счет взаимодействия с рычагом 61, установленным на нижней крышке 5, выдает сигнал о закрытом положении нижней крышки 5.
На фиг.1 изображено исходное положение деталей устройства. Нижняя крышка 5 находится в закрытом положении и зафиксирована нажимным кольцом 41, сигнализаторы 56, 58 выдают сигнал "нижняя крышка закрыта".
Устройство работает следующим образом. По сигналу с пульта (не показан) гидроцилиндр 42 (фиг.2) осуществляет поворот нажимного кольца 41 по часовой стрелке в открытое положение, паз 45 (фиг.2) на боковой поверхности Л нажимного кольца 41 встает напротив выступа 44 рычага 11 (фиг.7), сигнализатор 56 (фиг.1), взаимодействующий с гидроцилиндром 42, выдает сигнал "нажимное кольцо открыто". По сигналу с пульта на открытие нижней крышки 5 рабочую жидкость подают в магистраль напора 28 (фиг.3), она попадает в рабочую полость 25 гидроцилиндра 6 привода 4 поворота нижней крышки 5 (фиг.4). Под воздействием давления рабочей жидкости на лопасть 20 (фиг.4), поворотный корпус 13 начинает движение по часовой стрелке, вместе с ним поворачивается рычаг 11, на котором закреплена нижняя крышка 5. Рычаг 61 (фиг.2) перемещаясь вместе с нижней крышкой 5, выходит из контакта с чувствительным элементом сигнализатора 58. На конечном участке траектории движения нижней крышки 5 привод 4 поворота нижней крышки 5 затормаживается за счет контакта рабочей поверхности упорной гайки 12 (фиг.1), установленной на центральной оси нижней крышки 5, с двуплечим рычагом 48, который в свою очередь связан с демпфирующим устройством 47. Движение привода 4 поворота нижней крышки 5 прекращается в момент контакта поверхности И рычага 11 (фиг.5) с поверхностью К регулировочного болта 30. В этот момент копир 59 (фиг.3), установленный на поворотном корпусе 13 гидроцилиндра 6 привода 4 поворота нижней крышки 5, воздействует на чувствительный элемент сигнализатора 57 (фиг.2), установленного на проушине 3 корпуса 1 ПУ, на пульт идет сигнал об открытом положении нижней крышки 5. Также при открытом положении нижней крышки 5 выступ 44 рычага 11 (фиг.8) входит в зацепление с пазом 45 на боковой поверхности Л нажимного кольца 41, за счет чего нажимное кольцо 41 блокируется от поворота.
По сигналу с пульта на закрытие нижней крышки 5 рабочую жидкость подают в магистраль 29 (фиг.3), она попадает в рабочую полость 24 гидроцилиндра 6 привода 4 поворота нижней крышки 5 (фиг.4), происходит обратный ход, нижняя крышка 5 возвращается в исходное (закрытое) положение. При этом гидроцилиндр 42 (фиг.2) поворачивает нажимное кольцо 41 против часовой стрелки, фиксирует нижнюю крышку 5 в закрытом положении и обжимает уплотнитель 40, герметизируя ПУ. Сигнализаторы 56, 58 выдают сигнал "нижняя крышка закрыта".
Технический результат: предложенное устройство открывания-закрывания нижней крышки ПУ позволяет повысить эксплуатационные характеристики за счет увеличения крутящего момента гидроцилиндров привода нижней крышки и нажимного кольца и обеспечения эксплуатации при вертикальном расположении ПУ при уменьшенных его габаритах, а также обеспечить автономный контроль за работой устройства и отвод остатков воды из ПУ, что обеспечивает увеличение надежности устройства.
Примененная компоновочная схема устройства позволяет существенно уменьшить габариты по сравнению с аналогами, а также является конструктивно простой и, как следствие, более надежной в эксплуатации. Также посредством деталей привода, помимо открывания-закрывания нижней крышки, решена задача слива остатков воды из ПУ и ускорения процесса осушения и заполнения ПУ.