ТОРМОЗНОЕ УСТРОЙСТВО
BRAKING DEVICE

Изобретение относится к испытательной технике. Преимущественная область применения - торможение объектов, движущихся на опорах скольжения по рельсовым направляющим, в частности, спасение отработавших ступеней многоступенчатых ракетных поездов, эксплуатируемых на ракетных треках.
6
Известен тормозной башмак, содержащий колодку с ручкой (патент РФ №2142891, МПК B61K 7/00, B61H 7/10, опубл. 20.12.1999 г.). По обеим сторонам колодки сбоку прикреплены два полоза для фиксации башмака на рельсе. Колодка выполнена, по меньшей мере, с одним поперечным пазом прямоугольного сечения. В пазу размещена прямоугольная вставка из упругого материала для взаимодействия с рельсом. Башмак устанавливается на рельсах и предназначен для замедления и остановки подвижного состава, движущегося по рельсам на сортировочных горках, и не может быть использован для торможения высокоскоростных объектов, движущихся по рельсам на опорах скольжения, из-за больших динамических нагрузок, возникающих при наезде тормозимого объекта на тормозной башмак.
8
Известно тормозное устройство (патент РФ №2327588, МПК B61K 7/00, опубл. 27.06.2008, Бюл. №18), выбранное в качестве прототипа. Данное тормозное устройство включает тормозной башмак и элемент из упругопластичного материала, предназначенный для взаимодействия с рельсом. Башмак выполнен охватывающим головку рельса с возможностью соединения с тормозимым объектом, вместе с которым может свободно перемещаться по рельсовой направляющей. В передней по направлению движения тормозимого объекта части башмака выполнена продольная клиновидная выемка. Элемент из упругопластичного материала выполнен в виде клина и предназначен для размещения в клиновидной выемке башмака над верхней поверхностью головки рельса. На верхнюю поверхность клина, контактирующую с поверхностью клиновидной выемки башмака, нанесено антифрикционное покрытие. Фрикционные свойства рабочих поверхностей клина, его угол и предел текучести материала таковы, что обеспечивается захват клина и создание необходимой тормозной силы. С помощью данного тормозного устройства достигается торможение высокоскоростных объектов испытаний при обеспечении уровня тормозных перегрузок, не превышающего заданный. Использование такого тормозного устройства возможно в случаях, когда перед тормозимым объектом нет других движущихся по той же рельсовой направляющей объектов, и в случаях, когда торможение начинается с момента начала движения тормозимого объекта.
Решаемой технической задачей является создание тормозного устройства, обеспечивающего безударное торможение отработавшей ступени ракетного поезда, движущейся вслед за его работающими ступенями. При этом ввод в действие тормозного устройства необходимо обеспечить в заданной точке ракетного трека.
Ожидаемый технический результат заключается в обеспечении сохранности движущегося по рельсовым направляющим объекта путем его безударного торможения, что позволит снизить стоимость проведения экспериментов с использованием ракетных поездов за счет повторного использования спасенных отработавших ступеней.
Технический результат достигается за счет применения тормозного устройства, содержащего башмак, охватывающий головку рельсовой направляющей с возможностью перемещения вдоль нее, внутри которого в передней по направлению движения тормозимого объекта части выполнена клиновидная выемка, клин из упруго-пластичного материала, на верхнюю поверхность которого нанесено антифрикционное покрытие. В отличие от прототипа в заявляемом устройстве внутри башмака на входе клиновидной выемки с зазором относительно поверхности головки рельсовой направляющей последовательно закреплены клин и вставка при помощи фиксирующих элементов, выполненных срезаемыми при заданном усилии воздействия, превышающем силу инерции, действующую на них при разгоне. В стенках башмака напротив друг друга выполнены сквозные пазы. Вставка снабжена, по крайней мере, двумя ножами, выступающими из сквозных пазов с возможностью перемещения вдоль них при взаимодействии с блоками из низкоплотного материала, закрепленными у рельсовой направляющей симметрично напротив друг друга в точке начала фрикционного торможения объекта.
Последовательное закрепление внутри башмака на входе клиновидной выемки клина и вставки обеспечивает возможность продвижения клина вглубь клиновидной выемки и, тем самым, срабатывания тормозного устройства.
Закрепление внутри башмака клина и вставки с зазором относительно поверхности головки рельсовой направляющей позволяет исключить во время разгона тормозимого объекта контакт поверхности клина с поверхностью головки рельсовой направляющей, что привело бы к продвижению клина вглубь клиновидной выемки и, соответственно, преждевременному срабатыванию тормозного устройства.
Закрепление клина и вставки при помощи фиксирующих элементов позволяет удерживать клин и вставку с зазором относительно поверхности головки рельсовой направляющей во время действия на них разгонной перегрузки.
Выполнение фиксирующих элементов срезаемыми обеспечивает возможность срабатывания тормозного устройства.
Выполнение условия, при котором фиксирующие элементы срезаются при заданном усилии воздействия, превышающем силу инерции, действующую на них при разгоне, позволяет задействовать тормозное устройство в заданной точке ракетного трека.
Закрепление у рельсовой направляющей блоков из низкоплотного материала и снабжение вставки ножами обеспечивают возможность воздействия на фиксирующие элементы вставки и клина с усилием, равным величине усилия, возникающего при взаимодействии ножей с блоками из низкоплотного материала.
Выполнение в стенках башмака напротив друг друга сквозных пазов обеспечивает возможность перемещения вдоль них вставки и выполнения ножей вставки выступающими из них.
Снабжение вставки, по крайней мере, двумя ножами и крепление блоков из низкоплотного материала у рельсовой направляющей симметрично напротив друг друга позволяет избежать заклинивания вставки внутри башмака.
Выполнение ножей выступающими из сквозных пазов обеспечивает возможность их взаимодействия с блоками.
Возможность перемещения вставки с ножами вдоль сквозных пазов при взаимодействии ножей с блоками обеспечивает передачу требуемого усилия на срезаемые фиксирующие элементы вставки и клина и продвижение клина вглубь клиновидной выемки башмака.
Выполнение закрепленных у рельсовой направляющей блоков из низкоплотного материала обеспечивает срабатывание устройства в заданной точке ракетного трека и позволяет избежать разрушения ножей вставки до момента передачи требуемого усилия на срезаемые фиксирующие элементы вставки и клина.
Конструкция и принцип действия предлагаемого тормозного устройства поясняются чертежами: фиг.1 - схема взаимного расположения тормозного устройства и спасаемой ступени ракетного поезда, движущейся по рельсовой направляющей; фиг.2 - вид спереди и поперечное сечение тормозного устройства; фиг.3 - продольное сечение башмака с внутренним оснащением, фиг.4 - вариант исполнения фиксирующих элементов клина.
Тормозное устройство (фиг.1-4) состоит из башмака 1, охватывающего головку 2 рельсовой направляющей 3, у которого в передней по направлению движения тормозимого объекта 4 части выполнена клиновидная выемка 5, и блоков 13 из низкоплотного материала (например, пенопласта). Внутри башмака 1 на входе клиновидной выемки 5 с зазором 6 относительно поверхности 7 головки 2 рельсовой направляющей 3 последовательно по направлению движения закреплены при помощи фиксирующих элементов 8 (например, штифтов) клин 9 из упругопластичного материала и вставка 10. На верхнюю поверхность клина 9 нанесено антифрикционное покрытие (не показано). В стенках 11 башмака 1 напротив друг друга выполнены сквозные пазы 12. У рельсовой направляющей 3 симметрично напротив друг друга в точке начала фрикционного торможения объекта 4 закреплены блоки 13 из низкоплотного материала. Вставка 10 снабжена двумя ножами 14, выступающими из сквозных пазов 12 с возможностью перемещения вдоль них при взаимодействии с блоками 13.
Предлагаемое тормозное устройство работает следующим образом.
Башмак 1 тормозного устройства устанавливается на рельсовой направляющей 3 вплотную перед опорой скольжения 15 тормозимого объекта 4 (например, спасаемой ступенью ракетного поезда) по направлению его движения (либо, например, жестко крепится к опоре скольжения 15, если устанавливается за ней), а блоки 13 из низкоплотного материала крепятся у рельсовой направляющей 3 в заданной точке ракетного трека (в точке начала фрикционного торможения спасаемой ступени) на расстоянии, равном или превышающем длину разгонного участка тормозимого объекта 4. Тормозимый объект 4 вместе с башмаком 1 движется по рельсовой направляющей 3 (фиг.1). На пути движения ножей 14 башмака 1 закреплены блоки 13 из низкоплотного материала. При проходе тормозимого объекта 4 блоков 13 ножи 14 режут их низкоплотный материал. Плотность материала блоков 13, их длина, геометрические характеристики режущих кромок 16 ножей 14 выбираются такими, чтобы сила резания (заданное усилие воздействия) превышала силу инерции, действующую при разгоне на фиксирующие элементы 8, крепящие клин 9 и вставку 10 к стенкам 11 башмака 1, и обеспечивала их срезание. После срезания фиксирующих элементов 8 освободившийся клин 9 вместе с вставкой 10 с ножами 14, перемещающимися вдоль пазов 12, увлекается силой трения, возникающей при его взаимодействии с поверхностью 7 головки 2 рельсовой направляющей 3 вглубь клиновидной выемки 5 башмака 1, обеспечивая тем самым необходимое усилие торможения. Усилить эффект торможения позволяет нанесенное на верхнюю поверхность клина 9 антифрикционное покрытие путем минимизации силы трения, возникающей при контакте указанной поверхности с поверхностью клиновидной выемки 5 башмака 1.
Таким образом, использование заявляемого тормозного устройства обеспечивает безударное торможение отработавшей ступени ракетного поезда, движущейся вслед за его работающими ступенями, что позволяет снизить стоимость проведения экспериментов с использованием ракетных поездов за счет повторного использования спасенных отработавших ступеней.