Патент на изобретение №2173426

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИСОЕДИНЕНИЯ КОММУНИКАЦИЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области ракетостроения и пилотируемых космических аппаратов и может быть использовано в авиационной, химической и других отраслях промышленности для надежного и герметичного соединения многофункциональных пневмогидравлических или других специфических условиях, абсолютно исключающих, например, загрязнение окружающей среды. Устройство для присоединения коммуникаций содержит корпус, внутри которого размещены толкатель с винтовым механизмом и приводом, а также подшипниковая втулка, установленная в корпусе и соединенная с приводом, а также с толкателем через ползун, в ползунковой части которого выполнено сквозное отверстие с установленными в нем подпружиненными шариковыми замками, взаимодействующими с выполненными на внутренней поверхности подшипниковой втулки кольцевыми канавками с угловыми и направленными навстречу друг другу направляющими. Расстояние между канавками соответствует величине хода толкателя. Предложенное изобретение обеспечивает пожаровзрывобезопасность, связанную с проведением дозаправки многофункциональных систем космического аппарата, исключение загрязнения жилых отсеков космического аппарата компонентами топлива, уменьшение времени на подготовку к проведению дозаправки космического аппарата. 5 ил.

Изобретение относится к области ракетостроения и пилотируемых космических аппаратов и может быть использовано в авиационной, химической и других отраслях промышленности для надежного и герметичного соединения многофункциональных пневмогидравлических или других специфических условиях, абсолютно исключающих, например, загрязнение окружающей среды.

Известно трубное соединение (a.c.N 1486698 кл. F 16 L 3 7/28, 1987 г.), содержащее полумуфты с установленными подпружиненными обратными клапанами и соединяющиеся фиксирующим механизмом.

Недостатком известного соединения является ограниченность функциональных возможностей, заключающаяся в том, что полумуфты предназначены для выполнения только одной функции, потока жидкости в прямом или обратном направлении, и не обеспечивают возможности автономного (независимого друг от друга) функционирования правой и левой части соединения, что является необходимым условием использования его в многофункциональных системах пилотируемого космического аппарата, предусматривающих, в частности, замену и использование в системе различных сред, многообразное изменение направления потоков жидкости, открытие или перекрытие нескольких магистралей. Выше указанные функции (присущие, например, системе регулирования, системе энергопитания и др. ), не могут быть выполнены с помощью данного устройства и как следствие не может быть обеспечена пожаровзрывобезопасность и отсутствие загрязнения обитаемых отсеков при ее использовании.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному решению является устройство для присоединения коммуникаций (а. с. N1492170, кл. F 16 L 37/28, 1987 г.), содержащее корпус, внутри которого размещен толкатель с винтовым механизмом и приводом.

Недостатком указанного изобретения является отсутствие в гайке-приводе концевых замков для предотвращения самоотвинчивания гайки-привода при использовании в космическом ракетостроении, т. к. при работе двигателей ракеты имеет место вибрация, которая и приводит к самоотвинчиванию резьбовых соединений. В свою очередь самоотвинчивание гайки-привода приводит к резкому перекрытию подводящих магистралей и гидроудару, вызывающее разрушение магистрали и пролив рабочей жидкости из внутренних полостей устройства и подсоединенных к нему магистралей. Пролив жидкости приводит к пожаровзрывоопасной ситуации, при работе с горючими компонентами, или загрязнению обитаемых отсеков при использовании ядовитых жидкостей и конденсатов, влекущих отравление организма космонавта, его преждевременный спуск с орбиты, непригодность космического аппарата к дальнейшему обслуживанию космонавтами.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является обеспечение пожаровзрывобезопасности, связанной с проведением дозаправки многофункциональных систем космического аппарата, исключение загрязнения жилых отсеков космического аппарата компонентами топлива, уменьшение времени на подготовку к проведению дозаправки космического аппарата.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство для присоединения коммуникаций, содержащее корпус, внутри которого размещены толкатель с винтовым механизмом и приводом, снабжено подшипниковой втулкой, установленной в корпусе и соединенной с приводом, а также с толкателем через ползун, в ползунковой части которого выполнено сквозное отверстие с установленными в нем подпружиненными шариковыми замками, взаимодействующими с выполненными на внутренней поверхности подшипниковой втулки кольцевыми канавками с угловыми и направленными навстречу друг к другу направляющими, при этом расстояние между канавками соответствует величине хода толкателя.

Сущность изобретения поясняется чертежами:
фиг. 1. – изображено состыкованное устройство для присоединения коммуникаций в закрытом положении (системы соединены механически);
фиг. 2. – изображено состыкованное устройство для присоединения коммуникаций в открытом положении (системы соединены функционально);
фиг. 3. – изображено устройство для присоединения коммуникаций в расстыкованном состоянии;
фиг. 4. – изображен шариковый замок в левой кольцевой канавке;
фиг. 5. – изображен шариковый замок в правой кольцевой канавке.

Устройство для присоединения коммуникаций пневмогидравлических систем космического аппарата состоит из бортового клапана-тройника 1, пристыкованного к нему корпуса 2, внутри которого размещен толкатель 3 с винтовым механизмом 4, приводимым в движение маховиком 5.

В корпусе 2 с толкателем 3 установлен кольцевой двухходовой клапан 6, который герметично сопряжен по внутреннему диаметру 7 с наружной поверхностью 8 толкателя 3 уплотнительным кольцом 9, а по внешнему диаметру 10 с внутренней поверхностью 11 корпуса 2 уплотнительным кольцом 12. Внутри кольцевого двухходового клапана 6 выполнена резьба 13, в которую ввертывается резьбовой ползун 14, состоящий из резьбовой части 15 и ползунковой 16.

Ползунковая часть 16 выполнена в виде плоской направляющей 17, которая размещена в квадратном гнезде 18 внутри подшипниковой втулки 19, установленной в корпусе 2, а также имеющая сквозное отверстие 20 с установленными шариковыми замками 21, поджатыми сжатой пружиной 22. Замки 21 взаимодействуют кольцевыми канавками 23 и 24 и угловыми и направленными навстречу друг другу направляющими 25, 26 в подшипниковой втулке 19. Расстояние L между канавками 23 и 24 равно ходу двухходового клапана 6.

Наружная часть толкателя 3 выполнена в виде наконечного клапана 27, герметично контактирующего с торцевой поверхностью 28 корпуса 2. Объем 29 наконечного клапана 27 выполнен равным суммарному объему 30 входного отверстия 31 клапана-тройника 1 и выходного отверстия 32 корпуса 2. На корпусе 2 установлена накидная гайка 33 и стыковой уплотнительный узел 34. Бортовой клапан-тройник 1 и корпус 2 индивидуально соединены с жидкостными или газовыми системами 35 и 36 космического аппарата 37. При вращении оси привода 5 резьбового ползуна 14, шариковые замки 21 удерживают разьбовой ползун 14 в канавке 23 подшипниковой втулки 19 и ввертывается в кольцевой двухходовой клапан 6, который перемещается в крайнее правое положение, при этом тарель 38 остается в закрытом положении, таким образом обеспечивается отсутствие попадания жидкости 39 в обитаемые отсеки за счет герметизации уплотнительным кольцом 12 и стыковочным уплотнительным узлом 34.

Устройство с присоединенными к нему жидкостными системами 35, 36 функционирует как в состыкованном (см. фиг. 1), так и в расстыкованном (см. фиг. 3) состоянии. При этом системы 35 и 36 работают автономно и могут быть заполнены различными жидкостями (жидкость 39 система 35 и жидкость 40 система 36). Клапан-тройник 1 имеет седло 41.

При необходимости функционального совмещения систем 35, 36 (что имеет место при состыковках пилотируемых космических аппаратов или их частей) корпус 2 герметично присоединяется к бортовому клапану-тройнику 1 с помощью накидной гайки 33 и уплотнительного узла 34 (см. фиг. 2). При этом кольцевой двухходовой клапан 6 закрыт, шариковый замок 21 находится в правой канавке 24, удерживая ползун 14 толкателя 3 в крайнем правом положении, а наконечный клапан 27 заполняет целиком пространственный объем входного отверстия 31 клапана-тройника 1 и выходное отверстие 32 корпуса 2, что исключает совмещение систем 35 и 36 и смешивание циркулирующих в них жидкостей 39 и 40 при состыковке клапана-тройника 1 с корпусом 2.

Для совмещения систем 35 и 36 необходимо вращать маховик 5 по часовой стрелке, при этом шариковый замок 21 удерживает ползун 14 в крайнем правом положении, а двухходовой клапан 6, наворачиваясь на резьбовую часть ползуна 14, перемещается вправо до упора в торец корпуса 2, открывая выходное отверстие 32. При дальнейшем вращении маховика 5 ползун 14 вворачивается в тело двухходового клапана 6, шарики 21 попадают на наклонную направляющую 26 из кольцевой канавки 24, возникает выталкивающая сила F₂, действующая на шарики 21 и сжимающая пружину 22, обеспечивается полный выход шариков 21 из кольцевой канавки 24, тем самым гарантируют беспрепятственное дальнейшее ввертывание ползуна 14 в тело двухходового клапана 6. Толкатель 3 с наконечным клапаном 27 отжимают тарель 38 и перемещают ее до упора в седло 41. Шарики 21 по наклонной направляющей 25 заходят в левую кольцевую канавку 23, упираясь в канавку 23, при этом действующая на шарики 21 выталкивающая сила F₂=0, а препятствующая перемещению шариков 21 F₁=max, поэтому дальнейшее перемещение ползуна 14 делается невозможным. В это время наконечный клапан 27 выходит из пространственного объема входного отверстия 31 клапана-тройника 1 и объема выходного отверстия 32 корпуса 2, обеспечивая тем самым свободное совмещение систем 35 и 36 и смешивание циркулирующих в них жидкостей 39 и 40.

При функциональном разделении систем 35 и 36 (см. фиг. 1) привод 5 вращается в противоположном направлении, при этом шариковый замок 21 удерживает ползун 14 в крайнем левом положении, а двухходовой клапан 6, сворачивается с резьбовой части ползуна 14, перемещается влево до упора в торец корпуса 2, закрывая выходное отверстие 32. При дальнейшем вращении маховика 5 ползун 14 выворачивается из тела двухходового клапана 6, шарики 21 попадают на наклонную направляющую 25 из кольцевой канавки 23, возникает выталкивающая сила F₂, действующая на шарики 21 и сжимающая пружину 22, обеспечивается полный выход шариков 21 из кольцевой канавки 23, тем самым гарантируется беспрепятственное дальнейшее вывертывание ползуна 14 из тела двухходового клапана 6. Толкатель 3 с наконечным клапаном 27 и тарелью 38 закрывает входное отверстие 31 клапана-тройника 1 и выходное отверстие 32 корпуса 2, при этом шарики 21 по наклонной направляющей 26 заходят в правую кольцевую канавку 24. Выталкивающая сила, действующая на шарики F₂=0, а препятствующая перемещению ползуна 14 и шариков 21 F₁=max, поэтому дальнейшее перемещение ползуна 14 делается невозможным, а наконечный клапан 27 при этом заполняет объем входного отверстия 31 клапана-тройника 1 и выходное отверстие 32 устройства для подсоединений коммуникаций, тем самым исключает наличие рабочих жидкостей 39 и 40 в плоскости расстыковки клапана-тройника 1 с корпусом 2.

Вращая накидную гайку 33 в обратном направлении, отстыковываем корпус 2 от клапана-тройника 1. Системы 35 и 36 разделены, при этом отсутствует пролив рабочих жидкостей 39 и 40 в окружающую среду и обеспечивается пожаробезопасность, исключается загрязнение окружающей среды.

Надежное первоначальное перекрытие выходного отверстия и входного отверстия 32 корпуса 2 двухходовым клапаном 6 и наконечным клапаном 27, а затем только расстыковка клапана-тройника 1 с корпусом 2 обеспечивается надежным удержанием ползуна 14 шариками замка в кольцевой канавке 24.

Выполнение устройства для присоединений коммуникаций по предлагаемой схеме позволило:
– обеспечить пожаровзрывобезопасность, связанную с проведением дозаправки многофункциональных систем космического аппарата;
– исключить загрязнение жилых отсеков космического аппарата компонентами топлива;
– уменьшить время на подготовку к проведению дозаправки космического аппарата.

Формула изобретения

Устройство для присоединения коммуникаций, содержащее корпус, внутри которого размещен толкатель с винтовым механизмом и приводом, отличающееся тем, что в него введена подшипниковая втулка, установленная в корпусе и соединенная с приводом, а также с толкателем через ползун, в ползунковой части которого выполнено сквозное отверстие с установленными в нем подпружиненными шариковыми замками, взаимодействующими с выполненными на внутренней поверхности подшипниковой втулки кольцевыми канавками с угловыми и направленными навстречу друг другу направляющими, при этом расстояние между канавками соответствует величине хода толкателя.

РИСУНКИ