Результат интеллектуальной деятельности: СИЛОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСТРЕННЫХ АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНЫХ РАБОТ

Изобретение относится к переносным инструментам с силовым приводом и может быть использовано при проведении аварийно-спасательных работ.

Конструкции некоторых силовых устройств предусматривают наличие внешнего источника энергии, энергия которого посредством передающей рабочей среды при помощи шлангов, кабелей через коммутационные узлы передается к силовому устройству. Широко распространены гидравлические, пневматические и электрические внешние источники энергии.

Известно силовое устройство CU3020 голландской фирмы “Holmatro”. Это силовое устройство называется челюстной резак. Оно состоит из собственно челюстного резака, насоса и соединительных шлангов длиной 3,6 м (см. рекламный проспект фирмы “Holmatro”, с.40, 41 и 45). Челюстной резак состоит из блока управления, камеры низкого давления с поршнем, связанным при помощи штока с рабочим органом, и рабочего органа в виде лезвий. Насос является гидравлическим и соединен с помощью шлангов через блок управления с камерой низкого давления. Работает насос от ручного привода или от двигателя. Двигатель может быть электрическим или бензиновым.

К недостаткам этого силового устройства следует отнести отсутствие у него автономности из-за наличия внешнего источника энергии и в связи с этим необходимость соединительных шлангов и кабелей (для электродвигателя насоса). Поэтому проводить аварийно-спасательные работы можно только вблизи от внешнего источника энергии (порядка 3 м при работе с ручным насосом). Кроме того, при проведении работ от ручного насоса необходим напарник для работы с насосом.

Наличие громоздкого вспомогательного оборудования требует большого времени на перевод силового устройства из походного положения в рабочее и приводит к увеличению массы. Если работа ведется с помощью ручного насоса, то для смыкания лезвий без нагрузки надо совершить 11 тактов насоса (колебаний ручки насоса), а под нагрузкой это количество тактов возрастает пропорционально величине нагрузки. Все это приводит к увеличению рабочего времени, необходимого для совершения рабочей операции, например, резания.

Известны аварийно-спасательные ножницы с быстродействующим пиротехническим приводом разработки ФГУП ГосМКБ “Вымпел” (журнал “Военный парад”, сентябрь-октябрь 1996 г., с.122), принятые за прототип. Они состоят из корпуса-камеры низкого давления, поршня, связанного со штоком, рабочего органа в виде лезвий, блока управления, автономного источника энергии в виде холостого винтовочного патрона ПХ-7,62, находящегося внутри камеры низкого давления. Габаритные размеры ножниц составляют 990×190×80 мм, а масса 15 кг. Работают эти ножницы только от одного патрона, а затем необходимо сделать перезарядку. За время перезарядки происходит стравливание пороховых газов в атмосферу. Время срезания крыши с автомобиля типа “Жигули” - 5-6 мин.

К недостаткам этой конструкции силового устройства следует отнести то, что оно может осуществлять только одну операцию резки, при полном отсутствии какой-либо регулировки прикладываемого усилия, - оно все время постоянно и определяется массой пороховой навески холостого винтовочного патрона ПХ-7,62. Это штатный патрон и изменить массу пороховой навески не представляется возможным. Помимо этого, патрон ПХ 7,62 подходит к стрелковому оружию и, следовательно, возможно его применение в криминальных целях в случае хищения. Поэтому требуется хранить эти ножницы также, как боевое стрелковое оружие. Это обстоятельство не позволило наладить серийное производство таких ножниц с пиротехническим приводом. Кроме того, устройство имеет большие габариты - его длина практически составляет 1 м и не позволяет осуществлять другие операции при аварийно-спасательных работах, например, такие как, разжим и отгиб деформированных деталей конструкции.

Задача, решаемая заявленным изобретением, состоит в разработке автономного, малогабаритного, быстродействующего силового устройство, которое позволяло бы регулировать величину рабочего усилия и обеспечивало бы безопасность в эксплуатации.

Поставленная задача решена тем, что силовое устройство включает блок управления устройством, механизм защиты от несанкционированного срабатывания, рабочий орган, связанный с поршнем, расположенным в камере низкого давления, которая соединена, с возможностью замены, по крайней мере с одной камерой высокого давления, содержащей газообразующий продукт и газовод для стравливания газов.

Рабочий орган неразрывно связан с поршнем при помощи любого элемента, передающего усилие от поршня к рабочему органу, например, при помощи штока.

Блок управления состоит из малогабаритного источника энергии, пульта управления, коммутационного узла и защитного чехла (футляра). Автономный малогабаритный источник энергии может быть выполнен в виде батарейки, аккумулятора, пружины т.п. Пульт управления имеет клавиатуру или рычаги управления и оснащен устройством защиты от несанкционированного вмешательства, например, в виде блокировки, замка. Блок управления осуществляет подачу управляющего сигнала при помощи электрического или механического импульса (удар бойка) на исполнительный механизм, который может быть выполнен в виде электровоспламенителя или капсюля. В походном положении блок управления отстыкован от силового устройства, что обеспечивает безопасность эксплуатации силового устройства. Для приведения силового устройства в действие достаточно снять крышку исполнительного механизма камеры высокого давления и пристыковать блок управления, что обеспечивает минимальное время перевода в рабочее положение.

Исполнительный механизм, расположенный в камере высокого давления, представляет собой электровоспламенитель, капсюль, капсюльную втулку или другое средство инициирования.

В качестве газообразующего продукта может быть использован порох с низкой температурой горения или порох в виде шашки. Варьируя мощность газообразующего продукта путем изменения его массы и вида, можно регулировать величину рабочего усилия в зависимости от вида прочности объекта и осуществляемого на него воздействия. Скорость движения рабочего органа регулируется с помощью изменения вида газообразующего продукта (изменение скорости горения) или путем нанесения бронирующего покрытия на поверхность пороховой шашки, либо другого газообразующего продукта, т.е. путем изменения площади горящей поверхности пороха (продукта). Кроме того, регулировать величину рабочего усилия можно, увеличивая количество камер высокого давления, которые соединены при помощи сопла с камерой низкого давления с возможностью замены. Варьируя мощность источника газообразных продуктов путем изменения его массы, вида, а также количества включаемых в работу камер высокого давления, можно регулировать величину силы резания в зависимости от толщины и прочности перерезаемого элемента деформированной конструкции.

В камере высокого давления выполнен газовод, по которому газы из камеры низкого давления и камеры высокого давления выходят в атмосферу, в результате чего рабочий орган возвращается в исходное положение, что обеспечивает безопасную эксплуатацию силового устройства и дает возможность при помощи двух и более камер высокого давления дополнительно регулировать величину рабочего усилия и использовать силовое устройство без перезарядки неоднократно. На газоводе может быть установлен предохранительный клапан, а также устройство для безопасного стравливания газов в атмосферу, например, в виде крана.

Камера высокого давления содержит механизм защиты от несанкционированного срабатывания и источник газообразных продуктов.

Механизм защиты от несанкционированного срабатывания при наличии одной камеры высокого давления состоит из предохранительной крышки, закрывающей исполнительный механизм, расположенный в камере высокого давления.

Если силовое устройство содержит две и более камер высокого давления механизм защиты от несанкционированного срабатывания состоит из двух частей.

1-я часть - это прочный диск, герметично закрывающий сопло камеры высокого давления, например, в выходном сечении сопла. При работе двух и более камер, незадействованные камеры высокого давления остаются в не включенном состоянии благодаря защите с помощью этого диска.

2-я часть - это предохранительная крышка, закрывающая исполнительный узел камеры высокого давления.

Выполнение силового устройства с двумя и более камерами высокого давления позволяет не только дополнительно регулировать величину рабочего усилия, но и неоднократно использовать силовое устройство без перезарядки.

Рабочий орган силового устройства может быть выполнен в виде комплекта сменных инструментов, что позволяет проводить любую требуемую операцию, например резку деформированных элементов конструкции, перемещение элементов конструкции (разжим, разгиб, завинчивание или отвинчивание гаек, болтов и т.п.)

Между поршнем и рабочим органом может быть установлен демпфер, выполненный из эластичного материала, например полиуретана. Установка демпфера позволяет исключить пиковые механические нагрузки, что увеличивает продолжительность службы устройства.

Представленная совокупность существенных признаков позволяет обеспечить полную автономность, небольшие габариты, регулировку рабочего усилия и быстродействие, минимальное время перевода из походного положения в рабочее, компактность, небольшую массу и безопасность в эксплуатации.

На фиг.1 изображено силовое устройство до начала проведения работ (в исходном положении).

На фиг.2 изображено силовое устройство в конце рабочего цикла.

Силовое устройство содержит блок управления 1, камеру низкого давления 2 с поршнем 3, соединенным со штоком 4, одну или несколько камер высокого давления 5 с источником газообразных продуктов 6 и сменным рабочим органом 7, который может быть выполнен в виде лезвий, губок и других насадок, предназначенных для проведения аварийно-спасательных работ. Камера высокого давления 5 (одна или несколько) непосредственно соединена с камерой низкого давления 2 при помощи сопла 8 через прокладку 9 и имеет отводящий газовод 10, механизм защиты от несанкционированного срабатывания, состоящий из двух частей: прочного диска 11 и предохранительной крышки 12, закрывающей исполнительный узел 13. В исходном положении диск 11 и крышка 12 герметично закрывают камеру 5.

Для приведения силового устройства в действие необходимо снять крышку 12 и подстыковать к исполнительному узлу 13 блок управления 1. После снятия блокировки с блока управления 1 управляющий сигнал от блока управления 1, например, в виде электрического или механического импульса (удар бойка), попадает в исполнительный узел 13, который, в свою очередь, задействует источник газообразных продуктов 6. Исполнительный узел 13 может быть выполнен в виде электровоспламенителя или капсюля, а источник газообразных продуктов 6 может быть выполнен в виде пороховой навески или шашки. После начала работы газ, при достижении заданной величины давления в камере 5, вскрывает сопло 8 путем отрыва диска 11 и попадает в камеру 2. Там он воздействует на поршень 3 и перемещает его и шток 4 относительно камеры 2, передавая усилие на рабочий орган 7. Рабочий орган 7, в зависимости от назначения, производит либо резку деформированных элементов конструкций, либо их перемещение (разжим, разгиб), либо завинчивание или отвинчивание гаек, болтов и т.п. В случае наличия нескольких камер 5 при работе выбранной камеры высокого давления остальные камеры остаются в невключенном положении. Их запуск возможен только от блока управления 1. При этом давление газов внутри камеры 2 можно не сбрасывать до 0. Благодаря этому можно регулировать в широком диапазоне рабочее усилие на штоке путем последовательного включения в работу необходимого количества камер 5. Возврат в исходное положение рабочего органа 7 после выполнения работы осуществляется с помощью отворачивания камеры 5 на 1,5-2 витка. При этом газы по газоводу 10 выходят из камер 2 и 5 в атмосферу. Конструктивно газовод 10 может быть выполнен в другом месте камеры 5 или 2 и открываться, например, с помощью крана, который приводится в действие непосредственно от руки оператора или от блока управления 1.

В походном положении блок управления 1 отстыкован от силового устройства, заблокирован и находится в закрытом виде в защитном чехле (футляре).