PL235631B1 - Mechanizm hamujący, sposób hamowania ruchu oraz rozkładany element anteny - Google Patents

Description

Opis wynalazku Dziedzina Przedmiotem wynalazku jest mechanizm hamuj?cy, sposób hamowania ruchu oraz rozk?adany element anteny. Wynalazek dotyczy zw?aszcza elementów rozwijanych za pomoc? energii spr??ysto?ci, przeznaczonych do zastosowa? w kosmosie.

Stan techniki Ruch elementów rozwijanych automatycznie za pomoc? energii spr??ysto?ci wymaga t?umienia z uwagi na podatno?? tych elementów na uszkodzenia i oscylacje. Jednocze?nie problem t?umienia elementu rozwijanego spr??y?cie nie jest trywialny z uwagi na zmiany si?y lub momentu si?y w trakcie rozwijania. To zjawisko wymaga u?ycia szczególnych mechanizmów hamuj?cych. Takie mechanizmy s? kluczowe zw?aszcza w zastosowaniach kosmicznych, w których nie wyst?puje szereg czynników powoduj?cych opory ruchu przy rozwijaniu, a skutki uszkodze? s? trudne do naprawienia.

Przyk?adem elementu wykorzystywanego powszechnie w technologiach kosmicznych s? ta?my tubularne, z których wykonuje si? manipulatory, takie jak ujawniony w patencie USA nr US3601940, czy inne rozk?adane pod?u?ne elementy, takie jak element anteny ujawniony w dokumencie US3434674. Ta?ma tubularna w rozwi?zaniu wed?ug dokumentu US3434674 jest wykonywana z materia?u spr??ystego, takiego jak stal, stopy tytanu, mied?, czy br?z berylowy, a nawet kompozyty z w?ókien szklanych czy w?glowych. Pod?u?ny pasek ta?my jest zwini?ty w rurk? wzd?u? swojego najd?u?szego wymiaru. Nast?pnie jest prostowany i nawijany na b?ben obracaj?cy si? w osi prostopad?ej do osi rurki. W rezultacie uzyskuje si? ta?m? tubularn? na b?bnie, z której w miar? rozwijania jej z b?bna uzyskuje si? cienko?cienn? rurk? o dobrych w?a?ciwo?ciach mechanicznych.

Z opisu polskiego zg?oszenia patentowego nr P.405646 znany jest mechanizm reguluj?cy przebieg ruchu obrotowego oraz sposób regulacji przebiegu ruchu obrotowego, znajduj?cy zastosowanie przy rozwijaniu ta?my tubularnej. Mechanizm wed?ug zg?oszenia nr P.405646 jest zaopatrzony w z?bate ko?o wychwytowe, stanowi?ce prowadnic? dla oscylatora - kotwicy zamocowanej obrotowo w s?siedztwie z?batego ko?a. Kotwica jest zaopatrzona w dwa ramiona tak rozstawione, ?e gdy jedno rami? styka si? ze ?rodkiem wr?bu mi?dzyz?bnego prowadnicy, drugie rami? styka si? z kraw?dzi? tyln? z?ba.

Dzi?ki temu prowadnica z?bata obracaj?c si? wprawia kotwic? w ruch oscylacyjny, zwi?zany z naprzemiennymi uderzeniami ramion kotwicy o z?by prowadnicy, który absorbuj?c energi? spowalnia obrót.

Wad? tego rozwi?zania jest konieczno?? zapewnienia znacznej precyzji wykonania oraz ryzyko awarii zwi?zanych z konieczno?ci? ?o?yskowania zarówno ko?a z?batego jak i kotwicy.

Istota wynalazku Mechanizm hamuj?cy zawieraj?cy prowadnic? wyposa?on? w suwak z przynajmniej jednym dynamicznym elementem sprz?gaj?cym oraz wspó?pracuj?cy z nim oscylator ruchomo zamocowany do prowadnicy, wed?ug wynalazku cechuje si? tym, ?e suwak jest ruchomy wzgl?dem prowadnicy i wzgl?dem oscylatora. Suwak jest wyposa?ony w pierwszy dynamiczny element sprz?gaj?cy i drugi dynamiczny element sprz?gaj?cy zwrócone w przeciwnych kierunkach. Oscylator jest ruchomy wzgl?dem prowadnicy w kierunku ortogonalnym do ruchu suwaka. Oscylator jest wyposa?ony w pierwszy komplementarny element sprz?gaj?cy, wspó?pracuj?cy z pierwszym dynamicznym elementem sprz?gaj?cym i drugi komplementarny element sprz?gaj?cy, wspó?pracuj?cy z drugim dynamicznym elementem sprz?gaj?cym. Gdy pierwszy komplementarny element sprz?gaj?cy jest oddalony od pierwszego dynamicznego elementu sprz?gaj?cego, drugi komplementarny element sprz?gaj?cy jest sprz??ony z drugim dynamicznym elementem sprz?gaj?cym, za? gdy drugi komplementarny element sprz?gaj?cy jest oddalony od drugiego dynamicznego elementu sprz?gaj?cego pierwszy komplementarny element sprz?gaj?cy jest sprz??ony z pierwszym dynamicznym elementem sprz?gaj?cym. Taka konfiguracja pozwala uzyska? uk?ad pracuj?cy wydajnie w szerokim zakresie warunków i ma?o zale?ny od precyzji wykonania i zmiany geometrii wyst?puj?cej w skrajnych temperaturach, co czyni go dobrze predystynowanym do zastosowa? kosmicznych. Naprzemienne sprz?ganie si? elementów pozostawia luz, który uniewra?liwia uk?ad na skutki rozszerzania i kurczenia si? elementów przy zmianach temperatury.

Korzystnie oscylator ma pierwszy komplementarny element sprz?gaj?cy i drugi komplementarny element sprz?gaj?cy zwrócone na zewn?trz i rozmieszczone pomi?dzy zwróconymi ku sobie pierwszym, a drugim dynamiczny elementem sprz?gaj?cym suwaka. Oscylacje oscylatora s? wówczas zamkni?te wewn?trz suwaka, co u?atwia odseparowanie hamowanego elementu od ruchomych elementów uk?adu hamuj?cego.

Korzystnie, suwak ma pierwszy dynamiczny element sprz?gaj?cy i drugi dynamiczny element sprz?gaj?cy zwrócone na zewn?trz i rozmieszczone pomi?dzy zwróconymi ku sobie pierwszym, a drugim komplementarnym elementem sprz?gaj?cym oscylatora. Takie rozwi?zanie u?atwia obserwacj? i modelowanie ruchu oraz regulacj? mechanizmu hamuj?cego.

Mechanizm korzystnie zawiera elektromagnes, którego pole magnetyczne zamyka si? przez oscylator wykonany z materia?u przewodz?cego pr?d elektryczny.

Korzystnie pierwszy dynamiczny element sprz?gaj?cy stanowi pierwsza z?batka i drugi dynamiczny element sprz?gaj?cy stanowi druga z?batka, natomiast pierwszy komplementarny element sprz?gaj?cy stanowi? piny i drugi komplementarny element sprz?gaj?cy stanowi? piny. Alternatywnie, pierwszy dynamiczny element sprz?gaj?cy stanowi? piny i drugi dynamiczny element sprz?gaj?cy stanowi? piny, natomiast pierwszy komplementarny element sprz?gaj?cy stanowi pierwsza z?batka i drugi komplementarny element sprz?gaj?cy stanowi druga z?batka. Zapewnienie luzu pomi?dzy elementami roboczymi oscylatora, a z?batkami suwaka, o warto?ci mieszcz?cej si? od 5% do 95% wysoko?ci z?ba z?batki zapewnia dzia?anie mechanizmu i naprzemienne sprz?ganie si? pierwszej z?batki z pinami i drugiej z?batki z pinami. Najlepsze efekty uzyskiwano jednak gdy luz ten mie?ci? si? od 15% do 25% wysoko?ci z?ba. Mechanizm dzia?a? wówczas wydajnie i nie zacina? si? w ca?ym zakresie testowanych temperatur.

Korzystnie suwak jest liniowo ruchomy wzgl?dem prowadnicy. W takiej konfiguracji mechanizm dobrze hamuje ruch liniowy.

W korzystnym rozwi?zaniu suwak jest ruchomy obrotowo wzgl?dem prowadnicy za? oscylator jest ruchomy liniowo wzgl?dem prowadnicy zasadniczo wzd?u? osi obrotu suwaka. W takiej konfiguracji mechanizm dobrze hamuje ruch obrotowy i dobrze si? integruje z osiami hamowanych elementów. To pozwala na stosowanie mniejszej liczby ?o?ysk ni? w mechanizmach znanych ze stanu techniki oraz stosowanie mechanizmu hamuj?cego z ta?mami tubularnymi rozwijanymi b?bnem do przodu. Korzystnie suwak jest wyposa?ony w z?bnik. Takie rozwi?zanie u?atwia zastosowanie dodatkowej przek?adni.

Mechanizm hamuj?cy korzystnie jest wyposa?ony w przek?adni? sprz??on? z suwakiem. Takie rozwi?zanie pozwala dobra? pr?dko?? hamowanego elementu przy zastosowaniu gotowego mechanizmu hamuj?cego. Mo?e to by? regulowana przek?adnia planetarna, co zapewnia mo?liwo?? stosowania jednego mechanizmu hamuj?cego w znacznym zakresie si?.

Prowadnica korzystnie zawiera wa?ek z ?o?yskiem z którym wspó?pracuje element suwaka.

Sposób hamowania ruchu elementu nap?dzanego spr??yn?, zgodnie z wynalazkiem cechuje si? tym, ?e mechanizm hamuj?cy stanowi mechanizm wed?ug wynalazku, a hamowany element sprz?ga si? z suwakiem. Zastosowanie mechanizmu wed?ug wynalazku pozwala skutecznie hamowa? elementy do zbli?onej pr?dko?ci w szerokim zakresie dzia?aj?cych si?. To czyni wynalazek szczególnie u?ytecznym do hamowania elementów nap?dzanych si?? spr??ysto?ci, która podlega zmianom w trakcie ruchu.

Korzystnie hamowany ruch stanowi ruch obrotowy elementu spr??ystego rozwijanego z b?bna, za? mechanizm hamuj?cy stanowi mechanizm z suwakiem ruchomym obrotowo wzgl?dem prowadnicy. Takie rozwi?zania szczególnie dobrze sprawdzaj? si? przy hamowaniu rozwijania ta?m tubularnych do zastosowa? kosmicznych. Nie tylko dobrze nadaj? si? do hamowania zmiennej si?y spr??ysto?ci ale równie? s? niezawodne w szerokim zakresie temperatur.

Korzystnie stosuje si? w nim elektromagnes, który pobudza si? impulsowo, przebiegiem okresowym. To pozwala regulowa? przebieg rozwijania a nawet w razie potrzeby zablokowa?.

Rozk?adany element anteny zawieraj?cy ??cznik z ta?my tubularnej na b?bnie o osi oraz ?rodki mocuj?ce zapewnione na ko?cu ta?my i mechanizm hamuj?cy zapewniony na b?bnie, w którym mechanizm hamuj?cy zawiera prowadnic? wspó?osiow? z osi? b?bna wyposa?on? w suwak z przynajmniej jednym dynamicznym elementem sprz?gaj?cym oraz wspó?pracuj?cy z nim oscylator ruchomo zamocowany do prowadnicy wed?ug wynalazku cechuje si? tym, ?e suwak jest ruchomy wzgl?dem prowadnicy i wzgl?dem oscylatora i jest wyposa?ony w pierwszy dynamiczny element sprz?gaj?cy i drugi dynamiczny element sprz?gaj?cy zwrócone w przeciwnych kierunkach, za? oscylator jest ruchomy wzgl?dem prowadnicy w kierunku ortogonalnym do ruchu suwaka i jest wyposa?ony w pierwszy komplementarny element sprz?gaj?cy wspó?pracuj?cy z pierwszym dynamicznym elementem sprz?gaj?cym i drugi komplementarny element sprz?gaj?cy wspó?pracuj?cy z drugim dynamicznym elementem sprz?gaj?cym, przy czym gdy pierwszy komplementarny element sprz?gaj?cy jest oddalony od pierwszego dynamicznego elementu sprz?gaj?cego drugi komplementarny element sprz?gaj?cy jest sprz??ony z drugim dynamicznym elementem sprz?gaj?cym, za? gdy drugi komplementarny element sprz?gaj?cy jest oddalony od drugiego dynamicznego elementu sprz?gaj?cego pierwszy komplementarny element sprz?gaj?cy jest sprz??ony z pierwszym dynamicznym elementem sprz?gaj?cym.

Korzystnie suwak jest sztywno po??czony z b?bnem i jest ruchomy obrotowo wzgl?dem prowadnicy wspó?osiowej z osi? b?bna, za? oscylator jest ruchomy wzgl?dem prowadnicy liniowo, wzd?u? jej osi, a prowadnica jest obrotowo zablokowana wzgl?dem ta?my za pomoc? ?lizgacza po??czonego z ni? uchwytem.

Wynalazek zapewnia t?umienie ruchu elementu do??czonego do suwaka poprzez odbieranie jego energii oscylacjami oscylatora przebiegaj?cymi w kierunku ortogonalnym do kierunku ruchu suwaka. Jest odporny na tolerancj? wykonania elementów, rozszerzalno?? temperaturow? i zmiany parametrów materia?ów, dzi?ki czemu szczególnie dobrze nadaje si? do zastosowania w podzespo?ach kosmicznych.

Opis figur rysunku Przedmiot wynalazku zosta? ukazany w przyk?adach wykonania na rysunku, na którym Fig. 1a schematycznie przedstawia mechanizm hamuj?cy w pierwszym przyk?adzie wykonania, w perspektywie, Fig. 1b, Fig. 2a-f ilustruje mechanizm hamuj?cy w pierwszym przyk?adzie wykonania uk?adu hamuj?cego wed?ug wynalazku w kolejnych fazach ruchu, Fig. 3a przedstawia w perspektywie kolejny przyk?ad wykonania uk?adu hamuj?cego wed?ug wynalazku, Fig. 3b przedstawia w perspektywie przekrój tego przyk?adu wykonania uk?adu hamuj?cego wed?ug wynalazku, Fig. 3c przedstawia widok w roz?o?eniu tego przyk?adu wykonania uk?adu hamuj?cego wed?ug wynalazku, Fig. 3d przedstawia widok perspektywiczny suwaka w przekroju zastosowanego w tym przyk?adzie wykonania uk?adu hamuj?cego. Fig. 3e przedstawia ten suwak w perspektywie, Fig. 4 przedstawia kolejny przyk?ad wykonania uk?adu hamuj?cego wed?ug wynalazku w konfiguracji przystosowanej do ??czenia z przek?adni?, Fig. 5 i 6 ilustruj? scenariusze stosowania mechanizmu hamuj?cego oraz sposobu wed?ug wynalazku, Fig. 7 przedstawia mechanizm hamuj?cy z b?bnem rozk?adanego elementu anteny wed?ug wynalazku, Fig. 8 przedstawia schematycznie rozk?adany element anteny wed?ug wynalazku, natomiast Fig. 9 przedstawia w przekroju zwymiarowany mechanizm hamuj?cy w tym elemencie.

Opis przyk?adów wykonania Wynalazek w pierwszym przyk?adzie wykonania zosta? schematycznie zilustrowany na Fig. 1a i b. W tym przyk?adzie mechanizm hamuj?cy jest wyposa?ony w prowadnic? 101, w której jest umieszczony suwak 102 suwliwy wzgl?dem niej w kierunku pionowym. Suwak 102 jest ruchomym elementem, którego ruch podlega hamowaniu. Suwak jest wyposa?ony w pierwszy dynamiczny element sprz?gaj?cy, który stanowi pierwsza z?batka 104 i drugi dynamiczny element sprz?gaj?cy, który stanowi druga z?batka 105. Z?batki 104, 105 s? umieszczone naprzeciwko siebie i skierowane z?bami do wewn?trz. Pomi?dzy z?batkami 104, 105 jest umieszczony oscylator 103, wyposa?ony w pierwszy komplementarny element sprz?gaj?cy, który stanowi pierwszy pin 106 i drugi komplementarny element sprz?gaj?cy, który stanowi pin 107. Piny 106, 107 s? przystosowane do wspó?pracy odpowiednio z pierwsz? z?batk? 104 i drug? z?batk? 105. Piny 106, 107 pasuj? do z?bów z?batek 104, 106. Znawca jest w stanie zaproponowa? rutynowo liczne alternatywne komplementarne elementy sprz?gaj?ce, odpowiadaj?ce z?batkom w tym kliny, kulki lub blaszki. Piny pasuj?ce do z?bów pozwala?y uzyska? najbardziej przewidywalny przebieg ruchu.

Z?batki suwaka w niniejszym przyk?adzie wykonania rozmieszczono tak, ?e s? wzgl?dem siebie przesuni?te o po?ow? szeroko?ci z?ba w kierunku ruchu suwaka. Tym samym, gdy pierwszy pin 106 jest oddalony od pierwszej z?batki 104 drugi pin 107 opiera si? o drug? z?batk? 105. Gdy drugi pin 107 jest oddalony od drugiej z?batki 105 pierwszy pin 106 opiera si? o pierwsz? z?batk? 104. Alternatywnie z?batki mo?na wyrówna? a na oscylatorze 103 pierwszy pin 106 i drugi pin 107 rozmie?ci? w kierunku ruchu suwaka odsuwaj?c o ok. po?ow? szeroko?ci z?ba z?batki 104, 105. Alternatywnie z?batki zwrócone na zewn?trz mo?na zastosowa? jako komplementarne elementy sprz?gaj?ce na oscylatorze, a piny dynamiczne zastosowa? jako elementy sprz?gaj?ce na suwaku. Wa?ne jest, by by?y to elementy wzajemnie komplementarne.

Oscylator 103 jest umieszczony ruchomo w prowadnicy 101 i mo?e si? w niej swobodnie przemieszcza? w kierunku zasadniczo prostopad?ym do kierunku ruchu suwaka 102, tj. poziomo na rysunku, ale jego ruch w kierunku równoleg?ym do ruchu suwaka 102 jest zablokowany blokadami 103a, które stanowi? g?ówki oscylatora 103, przeprowadzone przez szczeliny 101a prowadnicy 101.

Na Fig. 1a strza?kami zaznaczono kierunek poziomego ruchu oscylatora 103 oraz post?powego pionowego suwaka 102.

Na Fig. 2a-f zilustrowano kolejne fazy ruchu w trakcie hamowania za pomoc? mechanizmu wed?ug niniejszego przyk?adu wykonania wynalazku.

Na Fig. 2a uk?ad jest w spoczynku, suwak 102 jest nieruchomy wzgl?dem prowadnicy 101 i wzgl?dem oscylatora 103. Pierwszy pin 106 znajduje si? na wysoko?ci szczytu z?ba pierwszej z?batki 104, a drugi pin 107 znajduje si? na wysoko?ci wr?bu mi?dzyz?bowego drugiej z?batki 105.

Po przy?o?eniu do suwaka si?y skierowanej pionowo w dó?, jak pokazano na Fig. 2b suwak zaczyna si? przemieszcza?, pierwszy pin 106 oscylatora 103 nie pracuje - jest nieznacznie oddalony od pierwszej z?batki, za? drugi pin 107 oscylatora 103 opiera si? o zbocze z?ba drugiej z?batki 105 i przemieszcza po nim ruchem ?lizgowym. Na drugi pin 107 dzia?a si?a skierowana prostopadle do zbocza z?ba drugiej z?batki 106. Si?a ta wywo?uje ruch oscylatora w lewo.

Drugi pin 107 ?lizgaj?c si? po zboczu z?ba drugiej z?batki 105 w pewnym momencie ruchu osi?ga wierzcho?ek z?ba, co ukazano na Fig. 2c. W tym momencie pierwszy pin 106 znajduje si? w przybli?eniu na wysoko?ci wr?bu mi?dzyz?bowego pierwszej z?batki 104. Suwak 102 kontynuuje swój ruch w dó?.

Wskutek ruchu suwaka 102 zbocze z?ba pierwszej z?batki 104, jak pokazano na Fig. 2d zaczyna odpycha? pierwszy pin 106 dzia?aj?c na? si?? skierowan? prostopadle do zbocza z?ba. Si?a ta ma sk?adow? poziom? powoduj?c? odpychanie oscylatora 103 w prawo oraz sk?adowa pionowa. Si?a reakcji na sk?adow? pionow? powoduje hamowanie suwaka 102, który kontynuuje ruch post?powy ku do?owi ?lizgaj?c si? w prowadnicy 101.

W miar? ruchu suwaka 102 pierwszy pin 106 ?lizgaj?c si? po zboczu z?ba pierwszej z?batki 104 w pewnym momencie ruchu osi?ga wierzcho?ek z?ba, co ukazano na Fig. 2e. W tym momencie drugi pin 107 znajduje si? w przybli?eniu na wysoko?ci wr?bu mi?dzyz?bowego drugiej z?batki 105. Suwak 102 kontynuuje swój ruch w dó? finalnie osi?gaj?c pozycj? ko?cow? ukazan? na Fig. 2f.

Dzi?ki temu, ?e rozstaw wierzcho?ków elementów roboczych jest mniejszy od rozstawu z?batek o 19% wysoko?ci z?ba mechanizm pracuje niezawodnie w szerokim zakresie temperatur, a jednocze?nie wykorzystuje efektywnie zbocza z?bów. Generalnie mechanizm wed?ug wynalazku dzia?a prawid?owo je?eli zapewni si?, ?e pierwszy i drugi dynamiczny element sprz?gaj?cy 104, 105 s? naprzemiennie sprz??one odpowiednio z pierwszym i drugim komplementarnym elementem sprz?gaj?cym. Przez sprz??enie tych elementów rozumie si? sytuacj? kiedy suwak nie mo?e kontynuowa? liniowego ruchu post?powego tak by dany dynamiczny element sprz?gaj?cy nie zetkn?? si? z danym komplementarnym elementem sprz?gaj?cym. Tym samym oscylatora nie da si? ustawi? w takiej pozycji, by mo?liwy by? bezkontaktowy ruch suwaka.

W kolejnym przyk?adzie wykonania, ukazanym na Fig. 3a i Fig 3b, t? sam? zasad? dzia?ania urzeczywistniono w ruchu obrotowym. Prowadnic? 201 stanowi wa?ek z ?o?yskiem 201c, na którym zamocowany jest suwak 202, wykonany jako po??czenie dwóch uz?bionych dysków zamocowanych naprzeciw siebie na osi prowadnicy 201, wyposa?onych w element 202c wspó?pracuj?cy z ?o?yskiem 201c. Wewn?trz suwaka 202, na prowadnicy 201, znajduje si? po??czony z ni? suwliwie oscylator 203. Oscylator mo?e wzgl?dem prowadnicy wykonywa? ruch liniowy od z?batki do z?batki; ruch obrotowy suwaka 203 wzgl?dem prowadnicy 201 jest zablokowany. Na Fig. 3a i Fig. 3b pierwsze komplementarne elementy sprz?gaj?ce oscylatora 203 stanowi? pierwsze piny 206, rozmieszczone po lewej stronie, a drugie komplementarne elementy sprz?gaj?ce stanowi? drugie piny 207 po prawej stronie oscylatora 203. W niniejszym przyk?adzie wykonania zastosowano trzy pierwsze piny 206 i trzy drugie elementy robocze 207. Wymaga to wi?kszej precyzji wykonania ni? przy pojedynczych pierwszych i drugich pinach, ale zapewnia wi?ksz? niezawodno?? i trwa?o??, pozwala tak?e na prac? przy obci??eniu wi?kszym momentem. Mo?na stosowa? równie? jedn? par? pinów, dwie pary pinów albo nawet pi?? i wi?cej par pinów. Dobre efekty osi?gano przy zastosowaniu trzech pierwszych pinów i trzech drugich pinów, przy czym pierwsze i drugie piny by?y rozstawione na obwodzie suwaka co 120°.

Fig. 3c ilustruje w roz?o?eniu mechanizm hamuj?cy w tym przyk?adzie wykonania z uwidocznionym ?o?yskiem 201c wspó?pracuj?cym z elementem suwaka. Na Fig. 3d i e zilustrowano oscylator. Zawiera on cylindryczny element z rantem stanowi?cym oparcie dla elementów roboczych. Dla redukcji wagi cylindryczny element jest zaopatrzony w otwory, a rant nie jest ko?owy ale rozszerza si? tylko w obszarze elementów roboczych, rozstawionych co 120 stopni.

Suwak 202 jest wyposa?ony w sztywno zamocowany z?bnik 208 wspó?osiowy z wa?kiem prowadnicy 201. Z?bnik 208 umo?liwia do??czenie mechanizmu do innych podzespo?ów i wykorzystanie do hamowania gotowych konstrukcji. Takie rozwi?zanie u?atwia sprz??enie mechanizmu hamuj?cego wed?ug wynalazku z hamowanym elementem za po?rednictwem przek?adni 310 ukazanej na Fig. 4. Oprócz przek?adni 310 przyk?ad wykonania ukazany na Fig. 4 obejmuje inne udoskonalenia. Mechanizm hamuj?cy jest zaopatrzony w elektromagnes, umieszczony po przeciwnej stronie ni? przek?adnia, na osi ?o?yska. Oscylator 303 jest wyd?u?ony wzd?u? osi ?o?yska i wprowadzony do elektromagnesu 309 tak, ?e stanowi jego zwor? - w tym sensie, ?e pole magnetyczne elektromagnesu 309 zamyka si? przez oscylator 303. Dzi?ki temu ruch oscylatora mo?na t?umi? lub ca?kiem zablokowa? w zale?no?ci od nat??enia pr?du p?yn?cego przez elektromagnes 309.

Podaj?c na elektromagnes 309 okresowy impulsowy sygna? pr?du mo?na wymusi? cz?stotliwo?? oscylacji, a w konsekwencji zasadniczo sta?? pr?dko?? rozwijania w znacznym zakresie niezale?n? od momentu podawanego przez hamowany uk?ad.

Elektromagnes 309 mo?na zaimplementowa? równie? w pierwszym przyk?adzie wykonania wynalazku.

Mechanizm hamuj?cy wed?ug wynalazku znajduje zastosowanie wsz?dzie tam, gdzie konieczne jest t?umienie pr?dko?ci, a tym samym energii, elementu wprowadzonego w ruch. W szczególno?ci wprowadzonego w ruch obrotowy za pomoc? spr??yny.

Doskonale sprawdza si? w mechanizmach kosmicznych, w których niet?umiony nap?d spr??ynowy powoduje bardzo dynamiczny ruch nap?dzanego cz?onu, a tym samym niepo??dane du?e wibracje i napr??enia lokalne w strukturze na ko?cu ruchu tego cz?onu. Zastosowanie mechanizmu t?umi?cego wed?ug wynalazku pozwala wyeliminowa? te szkodliwe zjawiska przyk?adowo w: - w samorozwijaj?cych si? antenach bazuj?cych na spr??ystych ta?mach tubularnych, - zawiasach z zatrzaskami odpowiedzialnych za rozwijanie wysi?gników kosmicznych, - w systemach rozwijaj?cych panele s?oneczne.

Ta?my tubularne s? przyk?adem szczególnie korzystnego zastosowania wynalazku, chocia? wynalazek mo?na generalnie zastosowa? do hamowania ró?nych rodzajów ruchu w ró?nych dziedzinach techniki.

W ta?mach tubularnych, takich jak ta?ma ukazana na Fig. 5, mechanizm hamuj?cy mo?na zintegrowa? na osi b?bna 12, na którym ta?ma jest nawini?ta. Ma to t? zalet?, ?e uk?ad hamuj?cy dzia?a niezale?nie od elementów zewn?trznych i mo?e by? stosowany w rozwi?zaniach z ta?mami tubularnymi rozwijanymi. Ta?my tubularne w zastosowaniach kosmicznych s? z regu?y stosowane w jednej z dwóch konfiguracji: - rozwijanych z b?bnem do przodu (ang. Leeding reel) - Fig. 5; - rozwijanych z b?bnem w miejscu (ang. Fixed reel) - Fig. 6.

Kierunek ruchu obrotowego b?bna 12 na Fig. 5 i 6 oraz kierunek rozwijania si? ta?my zaznaczono strza?kami.

Znane w stanie techniki uk?ady hamuj?ce s? ?atwe do zastosowania do hamowania ta?m tubularnych z nieruchomym b?bnem, ale znacznie trudniejsze do zastosowania w rozwi?zaniach z b?bnem do przodu z uwagi na ci??ar, stosunkowo du?e gabaryty i/lub zale?no?? od dodatkowych elementów wymagaj?cych przymocowania do nieruchomej struktury. Przedmiotowy wynalazek jest wolny od tej wady.

Mechanizm hamuj?cy wed?ug wynalazku mo?na bardzo wygodnie stosowa? z ta?mami tubularnymi integruj?c go z b?bnem, na który ta?ma jest nawini?ta, ??cz?c suwak z b?bnem 12 bezpo?rednio lub przez przek?adni?. Mechanizm mo?na te? zastosowa? w konfiguracji odwrotnej - jak na Fig. 7 - i wewn?trz b?bna 412 ta?my tubularnej umie?ci? oscylator 403 z komplementarnymi elementami sprz?gaj?cymi, stanowi?cymi z?batki 406, 407 zwrócone na zewn?trz. Suwak 402 w takiej konfiguracji mo?e by? zintegrowany z b?bnem 412 ta?my zwijanej. W przyk?adzie wykonania omówionym poni?ej, w odniesieniu do Fig. 7 i 8, suwak 402 uzyskano zaopatruj?c b?ben w pierwsze i drugie dynamiczne elementy sprz?gaj?ce - odpowiednio pierwsze 404 i drugie 405 piny zwrócone do wewn?trz i sprz?gaj?ce si? naprzemiennie z z?batkami 406,407 oscylatora 403 zamkni?tego wewn?trz b?bna 412. Prowadnica 401 jest wspó?osiowa z osi? 413 b?bna 12. Oscylator 402 zachowuje ruchomo?? liniow? wzgl?dem prowadnicy 401. Jego ruchomo?? obrotowa wzgl?dem prowadnicy 401 zosta?a zablokowana elementem 401b. Omawiany przyk?ad dotyczy rozk?adanego elementu anteny wykonanego z ta?my tubularnej 411, niepokazanej na Fig. 7 ale widocznej na Fig. 8.

Rozk?adane elementy anten w zastosowaniach kosmicznych wygodnie jest wykonywa? z metalicznych ta?m tubularnych, stosowanych w konfiguracji z b?bnem do przodu z uwagi na to, ?e w takiej konfiguracji mo?na zapewni? pewne po??czenie elektryczne w szerokim pa?mie cz?stotliwo?ci niezale?ne od stanu rozwini?cia ta?my. Koniec ta?my tubularnej jest w takiej konfiguracji po??czony z innymi elementami anteny lub z uk?adem radiowym. Rozk?adany element anteny wyd?u?a si? przez rozwijanie ta?my tubularnej z b?bna. W konfiguracji z b?bnem w miejscu trzeba zapewnia? elektryczne po??czenie z obracaj?c? si? ta?m? - takie po??czenia s? zawsze bardziej zawodne i obci??one paso?ytniczymi pojemno?ciami i indukcyjno?ciami szkodliwymi na wysokich cz?stotliwo?ciach. Z drugiej strony rozk?adanie ta?m tubularnych w konfiguracji z b?bnem do przodu, bez hamowania wi??e si? z du?ymi przeci??eniami i ryzykiem uszkodze? mechanicznych lub zerwania po??cze? elektrycznych, zw?aszcza przy ko?cu ruchu i hamowaniu rozp?dzonego b?bna. Te problemy nie wyst?puj? dla elementu anteny wed?ug wynalazku.

Prowadnica 401 wyposa?ona w element 401b stanowi ?lizgowe ?o?ysko obrotowe dla b?bna 412 ze zintegrowanym suwakiem 402, a zarazem ?lizgowe ?o?ysko liniowe dla oscylatora 403, uz?bionego obustronnie na swoich zewn?trznych powierzchniach czo?owych z?batkami 404, 405. B?ben 12 ze zintegrowanym suwakiem 402 jest wyposa?ony w piny 404,405, wspó?pracuj?ce odpowiednio z z?batkami 406 i 407 oscylatora 403. Rozwijaj?ca si? ta?ma tubularna 11 (niewidoczna na Fig. 7) wymusza obrót b?bna 12, a wraz z nim obrót pinów 404, 405, wokó? osi 413. Piny 404, 405 wchodz?c naprzemiennie w sprz??enie z z?batkami 406, 407 oscylatora 403 wymuszaj? oscylacyjny ruch liniowy oscylatora 403. W ten sposób pr?dko?? obrotowa b?bna 412 jest t?umiona - suwak 403 odbiera energi? ruchu.

Potrzebnym elementem z punktu widzenia funkcjonalno?ci urz?dzenia jest uchwyt 414 ukazany na Fig. 8, wi???cy mechanicznie, za po?rednictwem ?lizgacza 415, prowadnic? 401 z powierzchni? rozk?adanego elementu anteny jaki tworzy ta?ma tubularna 414. Podczas rozwijania ta?my b?ben i prowadnica wykonuj? jednoczesny ruch post?powy i obrotowy pokazany strza?kami na Fig. 5. Bez ?lizgacza 414 z uchwytem prowadnica 401 kr?ci?aby si? razem z b?bnem 412 wokó? wspólnej osi 413. Zapewnienie ?lizgacza 415 z uchwytem 414 wi???cym go z prowadnic? powoduje unieruchomienie prowadnicy wzgl?dem b?bna - ?lizgacz 415 toczy si? po powierzchni ta?my i pozwala prowadnicy 401 wykonywa? wy??cznie ruch post?powy.

W rozk?adanym elemencie anteny wed?ug przyk?adu wykonania wynalazku, znajduj?cym zastosowanie w telekomunikacji mi?dzy satelitami znajduj?cymi si? w przestrzeni kosmicznej, jak równie? w pomiarach wysokocz?stotliwo?ciowego pola elektrycznego, zastosowano ta?m? tubularn? wykonan? z br?zu berylowego uformowanego w rurk? o ?rednicy 10 mm ± 2 mm, grubo?ci 0,08 mm ± 0,01 mm i d?ugo?ci 1,3 m ± 0,1 m. Br?z berylowy zastosowany przez wzgl?d na doskona?e w?asno?ci spr??yste przy stosunkowo niskiej masie i braku magnetyczno?ci dobrych w?asno?ciach elektrycznych.

Ta?m? 411 pokryto pow?ok? DLC w celu zabezpieczenia jej przed przegrzaniem termicznym oraz zatarciem (ang. coldwelding), a tak?e w celu zmniejszenia wspó?czynnika tarcia.

B?ben 412 z oscylatorem 403 i suwak 402 wykonano z tworzywa vespel-SP3, charakteryzuj?cego si? niskim wspó?czynnikiem tarcia i stosunkowo wysok? wytrzyma?o?ci? mechaniczn?. ?lizgacz 415 zosta? wykonany z tworzywa vespel-SP3 charakteryzuj?cego si? niskim wspó?czynnikiem tarcia, a uchwyt 414 ?lizgacza wykonano z tytanu Ti-6A1-4V, ze wzgl?du na jego ?atwo?? gi?cia, wytrzyma?o??, lekko?? i niemagnetyczno??.

Prowadnica wykonana zosta?a z tytanu Ti-6A1-4V pokrytego azotkiem tytanu w celu polepszenia w?a?ciwo?ci pary tr?cej tytan-vespel.

Piny wykonano z tytanu Grade 1, przez wzgl?d na jego ?atwo?? nitowania, wytrzyma?o??, lekko?? i niemagnetyczno??. Zwymiarowany uk?ad hamuj?cy ukazano na Fig. 9, przyj?to H = 34,5 mm ± 0,05, h = 29,45 mm ± 0,05, D = 11 mm, l = 3,05 mm, ? = 110°.

W rezultacie zapewniono nast?puj?ce w?a?ciwo?ci masowe: o oscylator 403: 2,3 g ± 0,2 g o b?ben 12 z suwakiem 402: 8,1 g ± 1 g o prowadnica 401 z elementem 401b, uchwytem 414 i ?lizgaczem 415: 2,9 g ± 1 g Dzi?ki zastosowaniu mechanizmu hamuj?cego wed?ug wynalazku znacz?co ograniczono pr?dko?? rozwijania si? ta?my tubularnej i zwi?zane z ni? ryzyko uszkodze?: o ?rednia pr?dko?? rozwijania bez uk?adu t?umienia - ~23 m/s o ?rednia pr?dko?? rozwijania z uk?adem t?umienia - ~2,9 m/s, co koresponduje z prawie 8-krotnym zwolnieniem akcji i z prawie 64-krotnym zmniejszeniem energii kinetycznej.

Znawca zapoznawszy si? z powy?szym opisem jest w stanie rutynowo zaproponowa? ró?ne kszta?ty i typy elementów roboczych oscylatora, a tak?e ró?ne rodzaje z?batek suwaka. Anizotropi? ruchu mo?na uzyska? stosuj?c niesymetryczne z?by - w szczególno?ci rozwi?zanie przystosowane do ruchu tylko w jednym kierunku. Znawca jest w stanie równie? zaproponowa? z?by o nieliniowych kszta?tach ?agodz?cych wibracje - przyk?adowo sinusoidalnych.

Znawca jest równie? w stanie rutynowo proponowa? ró?ne konfiguracje prowadnicy, suwaka i oscylatora zapewniaj?c t?umienie ruchu suwaka poprzez odbieranie jego energii oscylacjami oscylatora przebiegaj?cymi w kierunku ortogonalnym do kierunku ruchu suwaka, co stanowi istot? wynalazku zdefiniowanego zastrze?eniami okre?lonymi poni?ej. Chocia? wynalazek szczególnie dobrze nadaje si? do hamowania ta?m tubularnych mo?e by? te? stosowany w licznych innych dziedzinach.

. . Don't show this again

Claims (1)

1. Mechanizm hamuj?cy zawieraj?cy prowadnic? (101, 201, 301, 401), wyposa?on? w suwak (102, 202, 302, 402) z przynajmniej jednym dynamicznym elementem sprz?gaj?cym (104, 105, 204, 205, 304, 305, 404, 405) oraz wspó?pracuj?cy z nim oscylator (103, 203, 303, 403), ruchomo zamocowany do prowadnicy (101, 201, 301, 401), znamienny tym, ?e suwak (102, 202, 302, 402) jest ruchomy wzgl?dem prowadnicy (103, 203, 303, 403) i wzgl?dem oscylatora (103, 203, 303, 403) i jest wyposa?ony w pierwszy dynamiczny element sprz?gaj?cy (104, 204, 304, 404) i drugi dynamiczny element sprz?gaj?cy (105, 205, 305, 405), zwrócone wprzeciwnych kierunkach, za? oscylator (103, 203, 303, 403) jest ruchomy wzgl?dem prowadnicy (101, 201, 301, 401) w kierunku ortogonalnym do ruchu suwaka (102, 202, 302, 402) i jest wyposa?ony w pierwszy komplementarny element sprz?gaj?cy (106, 206, 306, 406) wspó?pracuj?cy z pierwszym dynamicznym elementem sprz?gaj?cym (104, 204, 304, 404) idrugi komplementarny element sprz?gaj?cy (107, 207, 307, 407) wspó?pracuj?cy z drugim dynamicznym elementem sprz?gaj?cym (105, 205, 305, 405), przy czym gdy pierwszy komplementarny element sprz?gaj?cy (106, 206, 306, 406) jest oddalony od pierwszego dynamicznego elementu sprz?gaj?cego (104, 204, 304, 404) drugi komplementarny element sprz?gaj?cy (107, 207, 307, 407) jest sprz??ony z drugim dynamicznym elementem sprz?gaj?cym (105, 205, 305, 405), za? gdy drugi komplementarny element sprz?gaj?cy (107, 207, 307, 407) jest oddalony od drugiego dynamicznego elementu sprz?gaj?cego (105, 205, 305, 405) pierwszy komplementarny element sprz?gaj?cy (106, 206, 306, 406) jest sprz??ony zpierwszym dynamicznym elementem sprz?gaj?cym (104, 204, 304, 404). Mechanizm wed?ug zastrz. 1, znamienny tym, ?e oscylator (403) ma pierwszy komplementarny element sprz?gaj?cy (406) i drugi komplementarny element sprz?gaj?cy (407) zwrócone na zewn?trz i rozmieszczone pomi?dzy zwróconymi ku sobie pierwszym (404), a drugim (405) dynamicznym elementem sprz?gaj?cym suwaka (402). Mechanizm wed?ug zastrz. 1, znamienny tym, ?e suwak (102, 202, 302) ma pierwszy dynamiczny element sprz?gaj?cy (104, 204, 304) i drugi dynamiczny element sprz?gaj?cy (105, 205, 305) zwrócone na zewn?trz i rozmieszczone pomi?dzy zwróconymi ku sobie pierwszym (106, 206, 306), a drugim (107, 207, 307) komplementarnym elementem sprz?gaj?cym oscylatora (103, 203, 303). Mechanizm wed?ug zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, ?e zawiera elektromagnes (309), którego pole magnetyczne zamyka si? przez oscylator (303) wykonany z materia?u przewodz?cego pr?d elektryczny. Mechanizm hamuj?cy wed?ug dowolnego z zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, ?e pierwszy dynamiczny element sprz?gaj?cy stanowi z?batka (104, 204, 304) i drugi dynamiczny element sprz?gaj?cy stanowi z?batka (105, 205, 305), natomiast pierwszy komplementarny element sprz?gaj?cy stanowi? piny (106, 206, 306) i drugi komplementarny element sprz?gaj?cy stanowi? piny (107, 207, 307). Mechanizm hamuj?cy wed?ug dowolnego z zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, ?e pierwszy dynamiczny element sprz?gaj?cy stanowi? piny (404) i drugi dynamiczny element sprz?gaj?cy stanowi? piny (405), natomiast pierwszy komplementarny element sprz?gaj?cy stanowi z?batka (406) i drugi komplementarny element sprz?gaj?cy stanowi z?batka (407). Mechanizm hamuj?cy wed?ug dowolnego z zastrz. od 1 do 6, znamienny tym, ?e suwak (102) jest liniowo ruchomy wzgl?dem prowadnicy (101). Mechanizm hamuj?cy wed?ug dowolnego z zastrz. od 1 do 6, znamienny tym, ?e suwak (202, 302, 402) jest obrotowo ruchomy wzgl?dem prowadnicy (201, 301, 401) za? oscylator (203, 303, 403) jest ruchomy wzgl?dem prowadnicy liniowo, wzd?u? osi obrotu suwaka (202, 302, 402). Mechanizm hamuj?cy wed?ug zastrz. 8, znamienny tym, ?e suwak (202, 302) jest wyposa?ony w z?bnik (208, 308). Mechanizm hamuj?cy wed?ug zastrz. 9, znamienny tym, ?e jest zaopatrzony w przek?adni? (310) sprz??on? z suwakiem (302). Mechanizm hamuj?cy wed?ug zastrz. 8 albo 9 albo 10, znamienny tym, ?e prowadnica (201, 301, 401) zawiera wa?ek z ?o?yskiem (201c, 301c) z którym wspó?pracuje element (202c, 302c) suwaka (202, 302). Sposób hamowania ruchu elementu nap?dzanego spr??yn?, znamienny tym, ?e mechanizm hamuj?cy stanowi mechanizm jak okre?lono w dowolnym z zastrz. od 1 do 11, za? hamowany element sprz?ga si? z suwakiem (102, 202, 302, 402). Sposób hamowania wed?ug zastrz. 12, znamienny tym, ?e ruch stanowi ruch obrotowy elementu spr??ystego rozwijanego z b?bna (12), za? mechanizm hamuj?cy stanowi mechanizm jak okre?lono w dowolnym z zastrz. od 8 do 11. Sposób wed?ug zastrz. 13, znamienny tym, ?e stosuje si? w nim elektromagnes (309), który pobudza si? impulsowo, przebiegiem okresowym. Rozk?adany element anteny zawieraj?cy ??cznik z ta?my tubularnej (11) na b?bnie (12) o osi (413) oraz ?rodki mocuj?ce zapewnione na ko?cu ta?my (11) i mechanizm hamuj?cy zapewniony na b?bnie, znamienny tym, ?e mechanizm hamuj?cy zawiera prowadnic? (401) wspó?osiow? z osi? (413) b?bna (12) wyposa?on? w suwak (202, 302, 402) z przynajmniej jednym dynamicznym elementem sprz?gaj?cym (204, 205, 304, 305, 404, 405) oraz wspó?pracuj?cy z nim oscylator (203, 303, 403) ruchomo zamocowany do prowadnicy (101, 201, 301, 401), znamienny tym, ?e suwak (202, 302, 402) jest ruchomy wzgl?dem prowadnicy (203, 303, 403) i wzgl?dem oscylatora (103, 203, 303, 403) i jest wyposa?ony w pierwszy dynamiczny element sprz?gaj?cy (204, 304, 404) i drugi dynamiczny element sprz?gaj?cy (205, 305, 405) zwrócone w przeciwnych kierunkach, za? oscylator (203, 303, 403) jest ruchomy wzgl?dem prowadnicy w kierunku ortogonalnym do ruchu suwaka (202, 302, 402) i jest wyposa?ony wpierwszy komplementarny element sprz?gaj?cy (106, 206, 306, 406) wspó?pracuj?cy zpierwszym dynamicznym elementem sprz?gaj?cym (104, 204, 304, 404) i drugi komplementarny element sprz?gaj?cy (107, 207, 307, 407) wspó?pracuj?cy z drugim dynamicznym elementem sprz?gaj?cym (105, 205, 305, 405), przy czym gdy pierwszy komplementarny element sprz?gaj?cy (106, 206, 306, 406) jest oddalony od pierwszego dynamicznego elementu sprz?gaj?cego (104, 204, 304, 404) drugi komplementarny element sprz?gaj?cy (107, 207, 307, 407) jest sprz??ony z drugim dynamicznym elementem sprz?gaj?cym (105, 205, 305, 405), za? gdy drugi komplementarny element sprz?gaj?cy (107, 207, 307, 407) jest oddalony od drugiego dynamicznego elementu sprz?gaj?cego (105, 205, 305, 405) pierwszy komplementarny element sprz?gaj?cy (106, 206, 306, 406) jest sprz??ony z pierwszym dynamicznym elementem sprz?gaj?cym (104, 204, 304, 404). Rozk?adany element wed?ug zastrz. 14, znamienny tym, ?e suwak (402) jest sztywno po??czony z b?bnem (412) i jest ruchomy obrotowo wzgl?dem prowadnicy (402) wspó?osiowej zosi? b?bna (413), za? oscylator (403) jest ruchomy wzgl?dem prowadnicy (401) liniowo, wzd?u? jej osi (413) a prowadnica (401) jest obrotowo zablokowana wzgl?dem ta?my (411) za pomoc? ?lizgacza (415) po??czonego z ni? uchwytem (414). . . Don't show this again