Телескопическая упругая опора

Изобретение относится к космической технике, в частности к многосекционным конструкциям космических аппаратов, например, батареям солнечным или штангам, и предназначено для контроля раскрытия многосекционной конструкции, преимущественно космических аппаратов, например, батарей солнечных или штанг.

Известен аналог: “Устройство регулирования и контроля давления настройки предохранительных клапанов” (патент RU №2578489 С1 F16K17/06 27.03.2016). Устройство регулирования содержит датчик силы, соединенный с контроллером. В предохранительный клапан, состоящий из крышки, входного и выходного фланцевых соединений, седла, золотника, нижней и верхней опорных шайб, штока, пружины и регулировочной втулки, дополнительно устанавливают опорную шайбу. Датчик силы устанавливают между верхней опорной шайбой клапана и дополнительно установленной шайбой.

Недостатком известного технического решения является отсутствие защиты от черезмерных нагрузок на датчик силы.

Также известен аналог: “Сигнализатор избыточного давления в тормозном цилиндре железнодорожного транспортного средства” (патент RU 175 977 U1 В60Т 17/22 25.12.2017). Сигнализатор избыточного давления содержит размещенный в корпусе подпружиненный чувствительный элемент, герметично разделяющий рабочую полость, постоянно связанную с рабочей полостью тормозного цилиндра, и атмосферную полость, связанную с атмосферой. Чувствительный элемент взаимодействует с сигнальным штоком, который выполнен подпружиненным и оснащен фиксирующим элементом.

Недостатком известного технического решения является сложность конструкции, низкая надежность.

Наиболее близким аналогом является телескопическая упругая опора (патент RU №2659375 С1, F16/F 1/12, F16L 3/205 02.06.2015), которая содержит корпус, нажимной диск, грузонесущую трубу и пружину сжатия. Корпус имеет установочную сторону и верхнюю сторону. Нажимной диск расположен в подвижной части корпуса и выполнен с возможностью перемещения внутри корпуса в направлении действия нагрузки. Пружина сжатия расположена между нажимным диском и установочной стороной. Грузонесущая труба соединена с нажимным диском и при любом положении нажимного диска проходит из внутренней части корпуса наружу сквозь отверстие, расположенное на верхней стороне корпуса. Корпус включает стационарную часть и подвижную часть. Подвижная часть выполнена с возможностью перемещения внутри стационарной части корпуса, в направлении действия нагрузки. Отверстие выполнено в подвижной части корпуса. Стационарная часть содержит цилиндрическую направляющую, проходящую внутри грузонесущей трубы.

К недостаткам прототипа относится то, что отсутствует возможность защитить опору от разрушения при высоких усилиях, действующих в направлении действия нагрузки.

Технической проблемой является низкая надежность опоры, в связи с отсутствием защиты опоры от сверхдопустимых нагрузок.

Техническая проблема решается благодаря тому что, телескопическая упругая опора содержит корпус с отверстием на его верхней стороне; пружину сжатия; опорную площадку с фиксирующим выступом, расположенным внутри пружины сжатия; грузонесущую трубу; направляющую, расположенную внутри грузонесущей трубы с возможностью свободного перемещения; через отверстие, выполненное на верхней стороне корпуса проходит труба с наружной резьбой, контактирующей с внутренней резьбой грузонесущей трубы; на наружном торце грузонесущей трубы расположена опорная плита, на наружном торце трубы расположена плита; наружный торец направляющей соединен с опорной площадкой, во внутренний торец направляющей вкручен винт, диаметр шляпки которого больше, чем диаметр продольного отверстия грузонесущей трубы; пружина сжатия расположена снаружи грузонесущей трубы и упирается нижним торцом в выполненный на ней выступ; в утолщенной внутренней боковой стенке корпуса выполнены отверстия, в которых установлены пружины, одним торцом упирающиеся в регулировочные винты, вкрученные в отверстия на нижней стороне корпуса, а вторым торцом - в плиту, при этом плита находится в выемке, выполненной в утолщенной боковой стенке корпуса; в стенке корпуса предусмотрено устройство контроля регулировки пружин, например, смотровые отверстия.

Примером реализации служит телескопическая опора на корпус космического аппарата с датчиком, например, для конструкции солнечной батареи.

Техническая сущность и принцип действия предложенного устройства поясняется чертежами, на которых:

Фиг. 1 - показано схематичное изображение в разрезе упругой опоры в свободном состоянии.

Фиг. 2 - показано схематичное изображение согласно фиг. 1 в нагруженном состоянии.

Фиг. 3 - вид А фиг. 1.

Фиг. 4 - вид Б.

Телескопическая упругая опора содержит корпус 1 с узлом регулировки, грузонесущую трубу 5, опорную плиту 8 (в прототипе - нажимной диск 5), направляющую 7 и пружину сжатия 6. Корпус 1 выполнен с удлиненными параллельными стенками 2, расходящимися в стороны под углом, образуя V-образную форму. V-образная форма корпуса 1 предусмотрена для предотвращения чрезмерного смещения, например, штанги солнечной батареи в направление В (см. фиг. 2), при снятии нагрузки Р, а также для исключения трения и заклинивания.

На установочной стороне (нижняя сторона корпуса 1) 20, предусмотрены отверстия 21 и 22 для крепления, например, к корпусу аппарата (см. фиг. 4). Сквозь отверстие 23, выполненное на верхней стороне корпуса 1, проходит труба 4 с наружной резьбой 25, контактирующей с внутренней резьбой 12 грузонесущей трубы 5. На наружном торце грузонесущей трубы 5 расположена опорная плита 8, на наружном торце трубы 4 расположена плита 3. За счет наличия резьбового соединения труб 4 и 5 регулируют высоту опоры между опорной плитой 8 и плитой 3. В продольном отверстии грузонесущей трубы 5 находится направляющая 7, наружный торец которой соединен с опорной площадкой 8, а во внутренний торец вкручен винт 11, диаметр шляпки которого больше, чем диаметр направляющей 7 и диаметр продольного отверстия грузонесущей трубы 5. Винт 11 ограничивает перемещение направляющей 7 под воздействием пружины сжатия 6 после снятия нагрузки Р, упираясь в блокирующий выступ 15 внутри грузонесущей трубы 5, исключая возможность опоры разлететься. Пружина сжатия 6 расположена снаружи грузонесущей трубы 5 между выступами 18 и 24, ограничивающими перемещение пружины 6 сжатия в направлении действия нагрузки Р, обеспечивая высокую устойчивость упругой опоры.

Внутри корпуса 1, размещен узел регулировки и телеметрический датчик 17 со штоком 16. За счет утолщения внутренней боковой стенки в нижней части корпуса 1 в нем выполнены отверстия 26, в которых установлены пружины 9, одним торцом упирающиеся в регулировочные винты 10, вкрученные в отверстия нижней части корпуса, а вторым торцом - в плиту 3. При этом плита 3 находится в выемке, выполненной в утолщенной боковой стенке корпуса 1, ограничивающей перемещение опоры в направлении ее движения. В свободном положении (см. фиг. 1) плита 3, под действием пружин 9 упирается в опорные выступы 14 выемки, исключая возможность опоры разлететься и создавая зазор между штоком 16 датчика 17 и плитой 3. В рабочем положении на шток 16 воздействует плита 3 в направлении действия нагрузки Р. Нагрузку на шток 16, создаваемую плитой 3 под воздействием нагрузки Р, предварительно регулируют вращением регулировочных винтов 10. Значение нагрузки на плиту 3 выставляется таким образом, чтобы шайба 19, расположенная между нижним торцом пружины 9 и регулировочным винтом 10, (см. фиг. 2) была видна в смотровое отверстие 13, выполненное в стенке корпуса 1, таким образом, визуально выставляется расчетная нагрузка на плиту 3 пружинами 9.

Телескопическая упругая опора работает следующим образом.

При увеличении нагрузки Р направляющая 7 опускается по отверстию грузонесущей трубы 5, при этом опорная плита 8 сжимает пружину сжатия 6. При достижении усилия Р, большего чем усилие, создаваемое пружинами 9 на плиту 3, плита 3 опускается, зажимая шток 16 датчика 17. Надавливание на шток 16 датчика 17 посредством опорной плиты 3, соединенной с трубой 4, происходит в направлении действия нагрузки Р (см. фиг. 3), при этом узел регулировки своими пружинами 9 препятствует чрезмерному давлению Р на шток 16 датчика 17. При снижении нагрузки Р до величины, меньшей, чем сила упругости, создаваемая пружинами 9 на плиту 3, плита 3 поднимается до упорных выступов 14, освобождая шток 16 и создавая зазор между ним и плитой 3. При уменьшении нагрузки Р на опорную плиту 8 под действием пружины сжатия 6, опорная плита 8 приподнимается с направляющей 7 по отверстию грузонесущей трубы 5, а шляпка винта 11 ограничивает перемещение после снятия нагрузки Р, упираясь в блокирующий выступ 15 внутри грузонесущей трубы 5, исключая возможность опоры разлететься, что повышает её надежность.

В представленном варианте обеспечивается перемещение грузонесущей трубы 5 с опорной плитой 8 по отношению к корпусу 1 в направление действия нагрузки Р. Резьбовое соединение трубы 4 и грузонесущей трубы 5 позволяет регулировать высоту опоры после её нагрузки на заданное расстояние, в нашем примере - около 25 мм, вследствие чего возможно особенно хорошее приспосабливание высоты опоры к условиям ее использования.

Техническим результатом является повышение надежности опоры при воздействии нагрузки за счет:

- наличия узла регулировки, включающего пружины, расположенные в утолщенных внутренних стенках корпуса с возможностью контроля регулировки, что позволяет создавать силу противодействия нагрузке;

- наличие резьбового соединения грузонесущей трубы с опорной плитой на наружном торце и трубы с плитой на торце, находящейся в выемке боковой стенки корпуса, позволяет регулировать высоту опоры;

- наличие направляющей, расположенной внутри грузонесущей трубы с возможностью свободного перемещения, с винтом, вкрученным во внутренний торец направляющей, с диаметром шляпки большим, чем диаметр продольного отверстия грузонесущей трубы предохраняет опору от разлетания в процессе изменения воздействия внешней нагрузки;

- наличие пружины сжатия, расположенной снаружи грузонесущей трубы и упирающейся нижним торцом в выполненный на ней выступ, а верхним - в фиксирующий выступ опорной площадки предохраняет опору от разлетания в процессе изменения воздействия внешней нагрузки.