О некоторых результатах разработок инерционных включателей

Китаев В.Н.

О НЕКОТОРЫХ РЕЗУЛЬТАТАХ РАЗРАБОТОК ИНЕРЦИОННЫХ ВКЛЮЧАТЕЛЕЙ

В данной работе рассмотрены результаты работ по разработке инерционных включателей, проведенные в последние годы на предприятии, позволившие создать ряд конструкций высоконадежных приборов невысокой стоимости, являющихся конкурентоспособной продукцией для многих областей применения.

В отрасли и на предприятии - ФГУП «РФЯЦ-ВНИИТФ имени академика Е.И. Забабахина», г. Снежинск в настоящее время сложились школы прибористов, способные решать сложные и разнообразные задачи по разработке физфакторных предохранительных электромеханических приборов для различных технических объектов применения. Из-за определенной специфики отрасли при разработке приборов на первое месте традиционно ставятся задачи выполнения требований технического задания в части обеспечения работоспособности с требуемым уровнем надежности в условиях применения. Задачи по обеспечению низкой трудоемкости и стоимости изготовления долгое время не являлись приоритетными и решались по мере возможности как задачи второго плана. Однако в современных условиях эти задачи становятся зачастую равнозначными, в ряде случаев экономическая целесообразность является доминирующей [1].

Особенно это ярко проявляется при проведении разработок по альтернативным для предприятия тематикам, где еще на начальном этапе проектирования задается предельная стоимость изготовления серийных образцов продукции.

Анализ некоторых проводимых разработок по этим тематикам показывает, что и в условиях отраслевого производства при имеющемся опыте и квалификации прибористов возможно создавать физфакторные предохранительные электромеханические приборы приемлемой стоимости.

Основной траекторный физический фактор летательных технических объектов, оснащенных двигателем - линейное ускорение вдоль продольной оси. Поэтому пороговые инерционные включатели традиционно являются неотъемлемым атрибутом различных систем и предохранительно-исполнительных устройств таких объектов.

Новые подходы к конструированию, примененные в последнее время, позволили создать целый ряд технических решений, с использованием которых возможна разработка инерционных включателей невысокой стоимости для применения по альтернативным тематикам [2-5].

Эти технические решения использованы в разработках ряда конструкций инерционных включателей.

Проведенные исследования и проработки показали, что наиболее целесообразно максимально упрощать конструкции разрабатываемых электромеханических приборов, так как этим обеспечивается как низкая трудоемкость изготовления, так и высокая надежность этих приборов.

В одном из таких приборов, разработанным с использованием технического решения по патенту [2], только одна подвижная деталь - инерционное тело в виде шарика, одновременно выполняющая и функцию перемыкателя контактов. Высокотехнологические контакты в виде двух проволочек практически исключают отказы контактной системы. Простейшая магнитная система, удерживающая инерционное тело в исходном положении, выполненная замкнутой, также весьма отказоустойчива в условиях хранения и применения.

Внешний вид инерционного включателя показан на рисунке 1, конструкция инерционного чувствительного элемента, состоящего из магнитной системы и инерционного тела показана на рисунке 2.

Рисунок 1 - Внешний вид инерционного включателя

Единственные недостатки прибора - невозможность выполнения его контактной системы многоконтактной и возврат контактной системы в исходное состояние после прекращения действия линейного ускорения вдоль оси чувствительности (прибор «не запоминает» сработанное состояние).

Однако эти недостатки легко устраняются при введении в конструкцию инерционного включателя электромагнитного повторителя - поляризованного реле с двумя устойчивыми состояниями (исходным и сработанным) .

Такие унифицированные реле, имеющие разное количество контактов, выпускаются рядом предприятий РФ серийно большими партиями. Реле имеют невысокую стоимость.

Рисунок 2 - Внешний вид чувствительного элемента

Внешний вид инерционного включателя с поляризованным реле, размещенным в одном общем технологичном корпусе, показан на рисунке 3.

Рисунок 3 - Инерционный включатель и реле-повторитель в одном корпусе

Внешний вид инерционного включателя, разработанного с использованием технического решения по патенту [3], работоспособного при действии вибрации большой интенсивности, показан на рисунке 4. Основная особенность инерционного включателя - несрабатывание при кратковременных ударных воздействиях и стабилизация времени срабатывания в широком температурном диапазоне применения, обеспечиваемые используемым техническим решением по патенту [3].

В приборе инерционное тело в виде диска на упругом подвесе удерживается в исходном состоянии магнитной системой, внутренняя полость прибора заполнена специальной демпфирующей жидкостью, изменение вязкости которой от изменения температуры компенсируется изменением зазора, через который жидкость перетекает при срабатывании прибора от действия линейного ускорения не меньшего уставоч-ного значения.

Рисунок 4 - Внешний вид гидравлического инерционного включателя

Сохранение сработанного состояния контактной системы возможно обеспечить только конструкцией контактной системы, то есть без применения повторителей. Внешний вид такого инерционного включателя, разработанного с использованием технического решения по патенту [ 4], обеспечивающий «запоминание» сработанного состояния, приведен на рисунке 5. Инерционный включатель изображен с неустановленной крышкой.

Подвижный контакт инерционного включателя выполнен в виде прощелкивающейся балки, обеспечивающей два устойчивых положения - исходное и сработанное. Релейное переключение (прощелкивание) балки осуществляется инерционным телом при его перемещении от действия линейного ускорения не меньшего уставочного значения.

Инерционный включатель имеет очень простую и технологичную конструкцию, обеспечивающую удобство регулировок и настроек при его сборке.

Однако конструкция его контактной системы ограничивает нижнюю границу диапазона возможных уставочных значений ускорений срабатывания.

Данное обстоятельство следует учитывать при использовании в приборах аналогичного назначения вышеуказанного технического решения по патенту [4].

Рисунок 5 - Внешний вид инерционного включателя с двумя устойчивыми состояниями контактной системы

Вышеуказанные инерционные включатели, имеющие предельно простые, а следовательно надежные конструкции, могут быть изготовлены на серийных предприятиях отрасли с невысокими стоимостями и широко применены в разработках по альтернативным тематикам.

ЛИТЕРАТУРА

1 Китаев В.Н. Актуальность разработок новых конструктивных схем пороговых предохранительных

приборов автоматики. Наука и технологии. Секция 4. Динамика и управление. - Краткие сообщения

XXVIII Российской школы. - Екатеринбург: УрО РАН. 2008. - 151 с.

2 Китаев В.Н. Инерционный переключатель. Патент РФ № 2362233 С2, Н 01 Н 35/14, заявка

№2007148252/09 от 24.12.2007. Бюллетень №20, 2009 г.

3 Китаев В.Н. Инерционный включатель. Патент РФ № 2362232 С2, Н 01 Н 35/14, заявка

№2007148252/09 от 24.12.2007. Бюллетень №20, 2009 г.

4 Зайковский С.Н., Китаев В.Н., Михайлов М.В., Панкратов Г.А. Датчик ускорения, патент РФ №2192645, 0 01 Р 15/135, 12.05.1999. Бюллетень №31, 2002 г.

5 Зайковский С.Н., Китаев В.Н., Михайлов М.В., Панкратов Г.А., Сафонов Д.И. Инерционный включатель, патент РФ № 2237310 С2, Н 01 Н 35/14, заявка №2000107928/09 от 03.04.2000. Бюллетень №27, 2004 г.