УСТРОЙСТВО ЗАКРЫВАНИЯ И ФИКСАЦИИ КРЫШКИ ЛЮКОВОГО УСТРОЙСТВА
HATCH COVER CLOSING AND LOCKING DEVICE

Изобретение относится к устройствам закрывания и фиксации крышек люковых устройств и может быть использовано в любой отрасли техники, где необходимы закрывание и герметизация люка, например на сборочно-защитных блоках и блоках ракет-носителей.
Известна крышка люка системы термостатирования газом космического аппарата, размещенного под защитным головным обтекателем (патент РФ №2094308) и узел монтажа крышки люка системы термостатирования летательного аппарата (патент РФ №2158215), содержащие блокирующее и спусковое устройства для закрывания и фиксации с герметизацией посредством седла и эластичного уплотнения прикрепленной на петле к окантовке люкового устройства корпуса летательного аппарата подпружиненной крышки, снабженные защелками с подпружиненными спусковыми рычагами и рукоятками
Недостатками данных устройств являются наличие сложных механизмов блокирующих и пусковых устройств, что ведет к усложнению изготовления, повышению себестоимости, избыточной массе, снижению надежности закрывания крышки и герметизации люков данными устройствами.
Наиболее близким из известных технических устройств является «Устройство закрывания и фиксации крышки люка» (патент РФ №2387585 - прототип), содержащее петли, размещенные на крышке и окантовке, на петле окантовки выполнен клиновой упор, а петля крышки выполнена в виде пустотелого цилиндра, сочлененного с крышкой сферическим шарниром, внутри которого размещен подпружиненный шток с установленным в нем на валике роликом, взаимодействующим с клиновым упором, при этом клиновой упор имеет две поверхности, одна из которых при закрытом положении крышки составляет относительно оси подпружиненного штока угол, равный или меньший угла трения.
Недостатком устройства является сложность конструкции, выполненной в виде единого механизма закрытия и фиксации на петлях вращения крышки, что не позволяет достичь высокого уровня надежности закрытия и герметизации люкового устройства и создает неудобства обслуживания при его эксплуатации.
Задачами изобретения являются повышение надежности и удобства обслуживания устройства путем упрощения его конструкции.
Решение задач обеспечивается тем, что устройство закрывания и фиксации крышки люкового устройства, снабженное узлами вращения, содержащими петли с упором, которые размещены на окантовке и крышке люка, уплотнителем, седлом, защелкой закрытия крышки, имеет на оси вращения петли, установлены пружины кручения, разделенные между собой шайбой и взаимодействующие с дополнительным упором, закрепленным в подвижной части петли, причем седло закреплено на окантовке люка и выполнено в виде стакана, торец которого взаимодействует с уплотнителем в виде П-образного эластичного профиля, герметично закрепленного по контуру внутренней поверхности крышки, при этом параллельно осям вращения петли на противоположной узлам вращения стороне крышки посредством кронштейна закреплена ось, шарнирно взаимодействующая с подпружиненной защелкой, совмещенной заодно с рукояткой, которая своим цилиндрическим сектором, выполненным с эксцентриситетом относительно оси защелки взаимодействует с пазом, выполненным в жестко закрепленном на окантовке люка кронштейне, который имеет выступ, взаимодействующий с кронштейном, закрепленным на крышке люка, которая окантована выступающими над уплотнителем по всему контуру ребрами жесткости, а ось подпружиненной защелки расположена относительно паза на расстоянии, меньшем радиуса цилиндрического сектора, и ближе к окантовке люка.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
На фиг.1 представлен основной вид (вид на крышку снаружи люкового устройства).
На фиг.2 - разрез А-А с основного вида (люковое устройство в закрытом положении).
На фиг.3  представлена крышка люкового устройства в крайнем открытом и рабочем положениях.
На фиг.4 - сечение Б-Б с фиг.2 (конструктивное исполнение устройства закрывания).
На фиг.5  показано сечение В-В с основного вида (конструктивное исполнение устройства закрывания).
На фиг.6 - выносной элемент Г с разреза А-А (конструктивное исполнение устройства фиксации).
На фиг.7 - выносной элемент Д с разреза А-А (конструктивное исполнение устройства закрывания).
На фиг.8  представлен выносной элемент Е с фиг.3 (конструктивное исполнение ограничения раскрытия крышки).
На фиг.9  представлено состояние устройства фиксации в момент касания защелкой кронштейна.
На фиг.10  представлено состояние устройства фиксации при прохождении защелки по кронштейну.
Устройство закрывания и фиксации крышки люкового устройства, снабжено узлами вращения, содержащими петли 1 (см. фиг.1, 2, 3, 5, 7, 8) с упором 2 (см. фиг.2, 7, 8), которые размещены на окантовке 3 и крышке 4 люка уплотнителем 5, седлом 6, защелкой 7, фиксирующей закрытие крышки 4 (см. фиг.1, 6).
Упор 2 подвижной части петли 1, закрепленной на крышке 4, взаимодействуя с неподвижной частью петли 1, закрепленной на окантовке 3 люка, в крайнем положении крышки 4 (например, на угле 170°) ограничивает движение крышки для ее дальнейшего раскрытия (см. фиг.3, 8).
Для создания необходимого для надежного закрытия крышки 4 и обжатия уплотнителя 5 момента кручения устройство имеет на оси вращения 8 петли 1 пружины кручения 9, разделенные между собой шайбой 10 и взаимодействующие с дополнительными упорами 11, закрепленными в подвижной части петли 1 устройства вращения на крышке 4.
Шайба 10 исключает нахлесты витков пружин кручения 9 между собой (см. фиг.1, 5).
Седло 6 закреплено на окантовке 3 люка и выполнено в виде стакана, торец 12 которого взаимодействует с уплотнителем 5 в виде П-образного эластичного профиля, герметично закрепленного по контуру внутренней поверхности крышки 4 (см. фиг.6).
Предложенная конструкция седла 6 позволяет располагать торец 12 стакана и крышку 4 под требуемым углом к окантовке 3 люка и при необходимости исполнять его по форме, соответствующей контуру внутренней поверхности крышки 4 (плоская, коническая, цилиндрическая).
Наличие в П-образном эластичном профиле уплотнителя 5 верхней пластины и двухручьевого основания, выполненного с соотношением толщины пластины к высоте основания 1:5, позволяет достичь значительной степени его деформации (степень упругой деформации верхней пластины для получения герметичного соединения до 50%), компенсирующей технологические отклонения изготовления седла 6 и заделки уплотнителя 5, и, как следствие, надежной герметизации седлом 6 люкового устройства с узлами вращения крышки 4 (см. фиг.2, 6).
Параллельно осям вращения 8 петли 1 на противоположной узлам вращения стороне крышки 4 посредством кронштейна 13 с прорезью 14 закреплена ось 15, шарнирно взаимодействующая с подпружиненной защелкой 7 пружиной 16, совмещенной заодно с рукояткой 17, которая своим цилиндрическим сектором 18, выполненным с эксцентриситетом относительно оси 15 подпружиненной защелки 7, взаимодействует с пазом 19, выполненным в жестко закрепленном на окантовке 3 люка кронштейне 20, который имеет выступ 21, взаимодействующий с кронштейном 13, закрепленным на крышке 4 люка. Прорезь 14 ограничивает угловое положение подпружиненной защелки 7 на углах α и β (см. фиг.2, 5, 6).
Рукоятка 17 может быть выполнена, например, в виде курка для удобства работы пальцами руки персонала, обслуживающего люковое устройство в составе изделий любой отрасли техники (см. фиг.6, 9, 10).
Для предохранения уплотнителя 5 от повреждений и увеличения жесткости крышка 4 окантована выступающими над уплотнителем 5 по всему контуру ребрами 22 жесткости и взаимодействует кронштейном 13 устройства фиксации с выступом 21, выполненным на кронштейне 20 для ограничения хода крышки 4 (см. фиг.2, 6).
Ось 15 подпружиненной защелки 7 расположена относительно паза 19 на расстоянии, меньшем радиуса цилиндрического сектора, и ближе к окантовке люка (см. фиг.6).
Для надежной фиксации подпружиненной защелки 7 и, как следствие, исключения возможности расфиксации и потери герметичности в процессе эксплуатации на крышке 4 люкового устройства ось 15 подпружиненной защелки 7 расположена относительно паза 19 на расстоянии L, меньшем радиуса R цилиндрического сектора 18, и ближе к окантовке 3 люка на расстоянии h относительно расстояния Н до паза 19, кроме того, для получения большего клинового упора ось 15 вращения подпружиненной защелки 7 эксцентрична с осью цилиндрического сектора 18 на величину y (см. фиг.6).
Такое взаимное расположение паза 19 и оси 15 позволяет в процессе обжатия уплотнителя 5 обеспечить надежное заклинивание эксцентрично расположенного относительно оси 15 цилиндрического сектора 18 подпружиненной и введенной в паз 19 кронштейна 20 подпружиненной защелки 7 в ее крайнем подпружиненном положении (см. фиг.6).
Ось 15 подпружиненной защелки 7 шарнирно закреплена на кронштейне 13 на крышке 4 и обеспечивает угловое положение рукоятки 17 и цилиндрического сектора 18 подпружиненной защелки 7 в прорези 14 (см. фиг.4, 6):
- при закрытом положении крышки 4 люкового устройства без внешнего воздействия на защелку 7 в своем крайнем свободном подпружиненном угловом положении α (см. фиг.6);
- в начале и при последующим открытии крышки 4 люкового устройства под внешним воздействием со стороны обслуживающего персонала на рукоятку 17, приводящим подпружиненную защелку 7 в другое подпружиненное крайнее положение β (см. фиг.6);
1
- в процессе закрытия крышки 4, при начальном взаимодействии цилиндрического сектора 18, выполненного с эксцентриситетом относительно оси 15 подпружиненной защелки 7, и при дальнейшем его скольжении по поверхности кронштейна 20 до паза 19 под возникающим при этом внешним воздействием со стороны кронштейна 20 сначала на боковую поверхность, а затем на зону ее сопряжения с цилиндрической поверхностью цилиндрического сектора 18, возникающим непосредственно перед моментом фиксации закрытия крышки 4 в промежуточном между крайними α и β угловом положении β (см. фиг.9, 10).
Устройство закрывания и фиксации крышки люкового устройства функционирует следующим образом.
Для открытия крышки 4 люка необходимо приложить к рукоятке 17 в направлении движения открытия крышки 4 усилие, превышающее усилие пружины 16 подпружиненной на оси 15 защелки 7 и усилие трения цилиндрической поверхности сектора 18 по кромке паза 19, выполненного в кронштейне 20 (см. фиг.2, 6).
Произведя вращение рукоятки 17 вокруг оси 15 подпружиненной защелки 7, взаимодействие цилиндрической поверхности сектора 18, выполненного с эксцентриситетом относительно оси 15 защелки, с кромкой паза 19, выполненного в кронштейне 20, закончится, подпружиненная защелка 7 освободится от зацепления цилиндрическим сектором 18 с кронштейном 20 (см. фиг.2, 6).
Крышка люка 4 под воздействием усилия, прикладываемого к рукоятке 17 и создающего момент силы, превышающий крутящий момент пружин кручения 9 в петлях 1 узлов вращения, освободится для раскрытия движением вращения в петлях 1 (см. фиг.5, 6).
Прикладывая дальнейшее усилие к рукояткам 17 в сторону движения открытия крышки 4 люка, крышка приводится из исходного в необходимое угловое положение в диапазоне от 55 до 170 угловых градусов, в котором опирается на приспособления конструктивный облик которых определяется функциональным назначением люкового устройства, например: съемные выступающие за внешние обводы люкового устройства электрические, пневматические и гидравлические соединители с подводящими магистралями; съемные или складывающиеся упоры для фиксации крышки 4 люка в положении, обеспечивающем доступ персонала и необходимого оборудования для обслуживания изделия через люковое устройство (см. фиг.8).
При дистанционном отводе функциональных приспособлений от люкового устройства крышка 4 люка посредством усилия, создаваемого пружинами кручения 9 (см. фиг.1, 3), и приобретенной в процессе движения кинетической энергии крышки 4 самозакрывается.
В процессе закрытия и фиксации крышки 4 цилиндрический сектор 18 рукоятки 17 своей боковой поверхностью взаимодействует с кронштейном 20, поворачивая при этом рукоятку 17 на оси 15 на угол, при котором обеспечивается скольжение цилиндрического сектора 18 по поверхности кронштейна 20 до момента достижения цилиндрическим сектором 18 паза 19, в котором происходит его заклинивание в обратном закрытию крышки 4 направлении, исключающее самопроизвольное открытие крышки, при этом происходит обжатие уплотнителя 5 крышки 4 и ее возможное взаимодействие с выступами 21 на кронштейнах 20, ограничивающими ход крышки 4, расходующее остаточную избыточно приобретенную крышкой 4 кинетическую энергию (см. фиг.3, 6, 9, 10).
Крышка 4 закрывается весьма плотно с усилием прижатия к эластичному уплотнителю 5, значительно превышающим усилие, которое развивают пружины кручения 9 узлов вращения крышки 4
Отсюда следует, что деформация эластичного уплотнителя 5 по периметру крышки 4, обеспечивающая герметичность, может быть больше, чем могли бы обеспечивать в статике пружины кручения 9 узлов вращения.
Это обеспечивается повышенной динамической деформацией уплотнителя 5 за счет кинетической энергии, приобретенной крышкой 4 при ее закрытии и эксцентриковым эффектом заклинивания при взаимодействии цилиндрической поверхности сектора 18 подпружиненной защелки 7 с пазом 19 кронштейна 20.
Это дает возможность снизить усилие пружин кручения 9 на узлах вращения, а следовательно, и их массу до минимума и обеспечить гарантированное прижатие седла 6 крышки 4 к уплотнителю 5 и кронштейна 13 устройства фиксации к выступу 21, выполненному на кронштейне 20 для ограничения хода крышки 4.
При этом силы трения, возникающие в сочленении цилиндрической поверхности сектора 18 защелки 7 с пазом 19 кронштейна 20, способствуют запиранию крышки 4, подвергающейся в полете динамическим воздействиям.
Предлагаемое устройство не сложно в изготовлении, имеет относительно малую массу, удобно в использовании и надежно при эксплуатации.
Предлагаемое техническое решение реализуется на ряде сборочно-защитных блоков и блоков ракет-носителей, которое показало высокую надежность, простоту изготовления и удобство эксплуатации.