RU2764879C1 - Payload attachment and separation system - Google Patents
Payload attachment and separation system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2764879C1 RU2764879C1 RU2021109811A RU2021109811A RU2764879C1 RU 2764879 C1 RU2764879 C1 RU 2764879C1 RU 2021109811 A RU2021109811 A RU 2021109811A RU 2021109811 A RU2021109811 A RU 2021109811A RU 2764879 C1 RU2764879 C1 RU 2764879C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- payload
- rod
- stop
- shoulder
- bolt
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/64—Systems for coupling or separating cosmonautic vehicles or parts thereof, e.g. docking arrangements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Clamps And Clips (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники, преимущественно к узлам стыковки отсеков летательных аппаратов, и может быть использована для крепления и отделения топливных баков, стартовых двигателей и других составных частей летательных аппаратов, имеющих свойство завершения работы до окончания автономного полета.The invention relates to the field of aviation and rocket technology, mainly to docking units of aircraft compartments, and can be used for fastening and separating fuel tanks, starting engines and other aircraft components that have the property of completing work before the end of an autonomous flight.
Известна система отделения полезной нагрузки патент RU 2268208, содержащая разъединяемое удерживающее устройство, установленное между несущей конструкцией и полезной нагрузкой, закрепленное на несущей конструкции. На полезной нагрузке закреплено стыковочное кольцо, на котором закреплены штыри, распределенные по его периферии, снабженные односторонними выступами, выполненными с их наружной стороны в боковом направлении. На стыковочном кольце выполнена посадочная поверхность. Стыковочное кольцо со штырями является силовым элементом конструкции полезной нагрузки. Разъединяемое удерживаемое устройство содержит цилиндрический корпус (силовой элемент несущей конструкции), размещенный между штырями стыковочного кольца полезной нагрузки, на торцевом фланце которого выполнена ответная посадочная поверхность. Снаружи цилиндрического корпуса, по его периферии, напротив выступов штырей, закреплены механические замки, каждый из которых выполнен в виде четырехзвенника, содержащего поворотное звено, установленное с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной направлению отделения, разделяющей поворотное звено на плечо захвата, обеспечивающее в повернутом состоянии захват соответствующего выступа штыря, с его тыльной стороны, и плечо упора, а также содержащего фиксирующее звено, взаимодействующее с плечом упора. Устройство фиксации механических замков и устройство их расфиксации содержит металлические тросы, соответственно числу механических замков, каждый из которых соединен одним концом с фиксирующим звеном соответствующего механического замка, а другим концом с приводом натяжения металлических тросов, выполненным в виде многолучевой центральной звездочки, закрепленной с возможностью поворота на несущей конструкции, при этом, другие концы тросов соединены с различными лучами центральной многолучевой звездочки. Звездочка повернута для обеспечения натяжения тросов, их соединение с лучами звездочки выполнено с эксцентриситетом по отношению к оси ее вращения и удерживается от поворота пиросредством. Система крепления и отделения полезной нагрузки содержит толкатели отделения, дискретно закрепленные по периферии силового элемента несущей конструкции с упором на силовой элемент конструкции полезной нагрузки, и выполненные с возможностью задействования после расфиксации механических замков.A payload separation system is known patent RU 2268208, containing a detachable retaining device installed between the supporting structure and the payload, fixed to the supporting structure. A docking ring is fixed on the payload, on which pins are fixed, distributed along its periphery, provided with one-sided protrusions made from their outer side in the lateral direction. A landing surface is made on the docking ring. The docking ring with pins is a load-bearing element of the payload structure. Detachable retained device contains a cylindrical body (a load-bearing element of the supporting structure) placed between the pins of the docking ring of the payload, on the end flange of which a mating landing surface is made. Outside the cylindrical body, along its periphery, opposite the protrusions of the pins, mechanical locks are fixed, each of which is made in the form of a four-link, containing a rotary link, installed with the possibility of rotation around an axis perpendicular to the direction of separation, dividing the rotary link into a gripping arm, providing in the rotated state capturing the corresponding protrusion of the pin, from its back side, and the shoulder of the stop, as well as containing the fixing link interacting with the shoulder of the stop. The device for fixing mechanical locks and the device for releasing them contains metal cables, according to the number of mechanical locks, each of which is connected at one end to the locking link of the corresponding mechanical lock, and at the other end to the metal cable tension drive, made in the form of a multi-beam central sprocket, fixed with the possibility of rotation on the supporting structure, while the other ends of the cables are connected to different beams of the central multi-beam sprocket. The sprocket is turned to ensure the tension of the cables, their connection with the rays of the sprocket is made with eccentricity with respect to the axis of its rotation and is kept from turning by means of pyrotechnics. The payload fastening and separating system comprises separating pushers, discretely fixed along the periphery of the power element of the supporting structure with an emphasis on the power element of the payload structure, and made with the possibility of being engaged after the mechanical locks are released.
Общими существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками предлагаемого устройства, являются следующие: система крепления и отделения полезной нагрузки, включающая стыкуемые силовые элементы несущей конструкции и полезной нагрузки, с посадочными поверхностями, выступы, выполненные на силовом элементе конструкции полезной нагрузки, в боковом направлении и распределенные по периферии, механические замки, закрепленные на силовом элементе несущей конструкции, напротив выступов полезной нагрузки, каждый из которых содержит поворотное звено, установленное с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной направлению отделения, разделяющей поворотное звено на плечо захвата, обеспечивающее в повернутом состоянии захват выступа, с его тыльной стороны, и плечо упора, а также фиксирующее звено, взаимодействующее с плечом упора, при этом, система крепления и отделения полезной нагрузки содержит устройство фиксации каждого замка, взаимодействующее с поворотным и фиксирующим звеньями, устройство расфиксации механических замков, содержащее металлические тросы, соответственно числу замков, каждый из которых соединен одним концом с фиксирующим звеном соответствующего механического замка, а другим концом с приводом натяжения металлических тросов, снабженным пусковым устройством, и толкатели отделения, дискретно закрепленные по периферии силового элемента несущей конструкции, с упором на силовой элемент конструкции полезной нагрузки, и выполненные с возможностью задействования после расфиксации механических замков.Common essential features of the prototype, coinciding with the essential features of the proposed device, are the following: a system for attaching and separating the payload, including abutting power elements of the supporting structure and payload, with landing surfaces, protrusions made on the power element of the payload structure in the lateral direction and distributed around the periphery, mechanical locks fixed on the load-bearing element of the supporting structure, opposite the payload ledges, each of which contains a rotary link mounted with the possibility of rotation around an axis perpendicular to the separation direction, dividing the rotary link into a gripping arm, which ensures the gripping of the ledge in the rotated state , on its back side, and the shoulder of the stop, as well as the locking link interacting with the shoulder of the stop, while the system for attaching and separating the payload contains a fixing device for each lock, interacting with the rotary and fixing mechanical locks, a device for releasing mechanical locks, containing metal cables, according to the number of locks, each of which is connected at one end to the locking link of the corresponding mechanical lock, and at the other end to the metal cable tension drive, equipped with a starting device, and separation pushers discretely fixed along the periphery load-bearing element of the supporting structure, with an emphasis on the load-bearing element of the payload structure, and made with the possibility of being activated after the mechanical locks are released.
Недостатком известной системы отделения - прототипа является то, что при эксплуатации летательного аппарата до отделения полезной нагрузки, тросы находятся под напряжением растяжения. При использовании известного устройства на маневренных летательных аппаратах с большими полетными перегрузками и длительным сроком службы до разделения его частей, тросы могут растягиваться, что затрудняет их использование на таких летательных аппаратах, кроме того, наличие тросов и звездочки, расположенных от периферии к центру отсека, затрудняет компоновку летательного аппарата.The disadvantage of the known separation system - the prototype is that during the operation of the aircraft before separation of the payload, the cables are under tensile stress. When using the known device on maneuverable aircraft with high flight overloads and a long service life before separation of its parts, the cables can be stretched, which makes them difficult to use on such aircraft, in addition, the presence of cables and a star located from the periphery to the center of the compartment makes it difficult aircraft layout.
Предлагаемое устройство решает задачи: освобождение тросов от натяжения до разделения частей летательного аппарата; упрощение компоновки летательного аппарата.The proposed device solves the problem: the release of cables from tension to the separation of parts of the aircraft; simplifying the layout of the aircraft.
Для достижения названного технического результата в системе крепления и отделения полезной нагрузки, включающей стыкуемые силовые элементы несущей конструкции и полезной нагрузки, с посадочными поверхностями, выступы, выполненные на силовом элементе конструкции полезной нагрузки в боковом направлении и распределенные по периферии, механические замки, закрепленные на силовом элементе несущей конструкции, напротив выступов полезной нагрузки, каждый из которых содержит поворотное звено, установленное с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной направлению отделения, разделяющей поворотное звено на плечо захвата, обеспечивающее в повернутом состоянии захват выступа, с его тыльной стороны, и плечо упора, а также, фиксирующее звено, взаимодействующее с плечом упора, при этом, система крепления и отделения полезной нагрузки содержит устройство фиксации каждого замка, взаимодействующее с поворотным и фиксирующим звеньями, устройство расфиксации механических замков, содержащее металлические тросы, соответственно числу замков, каждый из которых соединен одним концом с фиксирующим звеном соответствующего механического замка, а другим концом с приводом натяжения металлических тросов, снабженным пусковым устройством, и толкатели отделения, дискретно закрепленные по периферии силового элемента несущей конструкции, с упором на силовой элемент конструкции полезной нагрузки, и выполненные с возможностью задействования после расфиксации механических замков, каждый механический замок снабжен корпусом, содержащим боковые стенки, ось вращения поворотного звена установлена между его боковыми стенками в их передней части, поворотное звено выполнено Г-образным, с расположением его на оси вращения в районе изгиба, в боковых стенках корпуса выполнены продольные направляющие прорези, фиксирующее звено выполнено в виде штока, снабженного поперечными ползунами, имеющими толщину меньше ширины прорези и заходящими в прорези, шток и корпус механического замка снабжены упорами, между которыми установлена пружина сжатия, длина прорезей и пружина сжатия выбраны с обеспечением нахождения штока в крайнем переднем положении под плечом упора, при повернутом для захвата положении поворотного звена, и выхода штока из под плеча упора, при обжатии пружины сжатия, устройство фиксации каждого замка выполнено в виде резьбового отверстия в плече захвата и болта, ввинченного в резьбовое отверстие с возможностью выступания за пределы плеча захвата при затяжке болта, привод натяжения металлических тросов выполнен в виде цилиндра с поршнем, соединенным с вдвижным штоком, и источника текучей среды избыточного давления, сообщенного через пусковое устройство привода с подпоршневой полостью цилиндра, металлические тросы снабжены металлической оплеткой, выполненной с обеспечением возможности скольжения металлического троса внутри металлической оплетки, на вдвижном штоке закреплен кронштейн, корпус цилиндра снабжен кронштейном с отверстиями в его стенке для одного конца каждого металлического троса, который пропущен через соответствующее отверстие с упором металлической оплетки на стенку кронштейна корпуса цилиндра и закреплен на кронштейне вдвижного штока, в стенке упора корпуса каждого механического замка выполнено отверстие, крепление второго конца каждого металлического троса к соответствующему штоку механического замка выполнено с его пропусканием через отверстие в стенке упора его корпуса и упором металлической оплетки на стенку упора корпуса, поворотное звено и корпус каждого механического замка снабжены ушками, между которыми закреплена пружина растяжения, с обеспечением ее расположения над пружиной сжатия и поворота поворотного звена, с освобождением силового элемента конструкции полезной нагрузки, при выходе штока из под плеча упора, а длина перемещения подвижного кронштейна в устройстве расфиксации механических замков выбрана из условия выхода штока из под плеча упора. Дополнительно, для уменьшения аэродинамического сопротивления летательного аппарата в полете, выступы на силовом элементе конструкции полезной нагрузки направлены к его продольной оси. Для увеличения прочности крепления и упрощения изготовления, выступы на силовом элементе конструкции полезной нагрузки объединены в полку. Для уменьшения величины контактного напряжения в зоне контакта болта с силовым элементом конструкции полезной нагрузки, после затяжки болта, на торцевой поверхности болта выполнен выступ, с боковыми размерами, не превышающими минимальный диаметр резьбовой поверхности болта, а на силовом элементе конструкции полезной нагрузки, в зоне контакта с болтом, выполнено углубление; выступ болта и углубление на силовом элементе конструкции полезной нагрузки выполнены коническими; выступ болта и углубление на силовом элементе конструкции полезной нагрузки выполнены сферическими. Для уменьшения нагрузки на трос при расфиксации механического замка, ползуны штока механического замка выполнены в виде двух параллельных цилиндрических осей; участки параллельных цилиндрических осей, размещенные в продольных направляющих прорезях, снабжены роликами, выполненными с возможностью вращения вокруг соответствующей оси; шток каждого механического замка имеет вырез, выполненный со стороны передней части штока, перпендикулярный передней цилиндрической оси, на длину, превышающую длину установки передней цилиндрической оси, при этом в вырезе на передней цилиндрической оси размещен ролик взаимодействия с плечом упора Г-образного поворотного звена, установленный с возможностью вращения вокруг передней цилиндрической оси.To achieve the above technical result in the system of fastening and separating the payload, including joined power elements of the supporting structure and payload, with landing surfaces, protrusions made on the power element of the payload structure in the lateral direction and distributed along the periphery, mechanical locks fixed on the power element of the supporting structure, opposite the ledges of the payload, each of which contains a rotary link, installed with the possibility of rotation around an axis perpendicular to the direction of separation, dividing the rotary link into a gripping arm, providing in the rotated state the gripping of the ledge, from its back side, and the stop arm, and also, a locking link interacting with the shoulder of the stop, while the system for attaching and separating the payload contains a locking device for each lock interacting with the rotary and locking links, a device for releasing mechanical locks containing a metal wire ropes, according to the number of locks, each of which is connected at one end with the fixing link of the corresponding mechanical lock, and at the other end with a metal cable tension drive, equipped with a starting device, and separation pushers, discretely fixed along the periphery of the power element of the supporting structure, with an emphasis on the power element of the payload structure, and made with the possibility of engaging after unlocking the mechanical locks, each mechanical lock is equipped with a housing containing side walls, the axis of rotation of the rotary link is installed between its side walls in their front part, the rotary link is L-shaped, with its location on axis of rotation in the area of the bend, longitudinal guide slots are made in the side walls of the body, the fixing link is made in the form of a rod equipped with transverse sliders having a thickness less than the width of the slot and going into the slots, the rod and the body of the mechanical lock are equipped with stops, between which the compression spring is installed, the length of the slots and the compression spring are selected to ensure that the rod is in the extreme forward position under the shoulder of the stop, with the position of the rotary link turned to capture the position, and the rod exits from under the shoulder of the stop, when the compression spring is compressed, the locking device of each lock is made in in the form of a threaded hole in the gripper arm and a bolt screwed into the threaded hole with the possibility of protruding beyond the gripper arm when the bolt is tightened, the metal cable tension drive is made in the form of a cylinder with a piston connected to a sliding rod and a source of overpressure fluid communicated through a starting drive device with a piston cavity of the cylinder, metal cables are equipped with a metal braid, made to allow the metal cable to slide inside the metal braid, a bracket is fixed on the retractable rod, the cylinder body is equipped with a bracket with holes in its wall for one end of each metal cable, which is passed through the corresponding hole with the metal braid resting on the wall of the cylinder body bracket and fixed on the sliding rod bracket, a hole is made in the wall of the body stop of each mechanical lock, the second end of each metal cable is fastened to the corresponding mechanical lock rod by passing it through the hole in the wall of the stop of its body and the stop of the metal braid on the wall of the stop of the body, the rotary link and the body of each mechanical lock are equipped with ears, between which the tension spring is fixed, ensuring its location above the compression spring and rotation of the rotary link, with the release of the load-bearing element of the payload structure, when the rod exits from under the shoulder of the stop, and the length of movement of the movable bracket in the device for releasing mechanical locks is selected from the condition of the rod coming out from under the shoulder of the stop. Additionally, to reduce the aerodynamic drag of the aircraft in flight, the protrusions on the power element of the payload structure are directed towards its longitudinal axis. To increase the strength of fastening and simplify manufacturing, the protrusions on the load-bearing element of the payload structure are combined into a shelf. To reduce the magnitude of the contact stress in the contact area of the bolt with the power element of the payload structure, after tightening the bolt, a protrusion is made on the end surface of the bolt, with lateral dimensions not exceeding the minimum diameter of the threaded surface of the bolt, and on the power element of the payload structure, in the contact zone with a bolt, recessed; the bolt protrusion and the recess on the power element of the payload structure are made conical; the bolt protrusion and the recess on the power element of the payload structure are made spherical. To reduce the load on the cable when the mechanical lock is released, the sliders of the mechanical lock rod are made in the form of two parallel cylindrical axes; sections of parallel cylindrical axes, placed in the longitudinal guide slots, provided with rollers, made with the possibility of rotation around the corresponding axis; the stem of each mechanical lock has a cutout made on the side of the front part of the stem, perpendicular to the front cylindrical axis, for a length exceeding the installation length of the front cylindrical axle, while in the cutout on the front cylindrical axle there is a roller for interaction with the arm of the stop of the L-shaped rotary link, installed with the possibility of rotation around the front cylindrical axis.
Отличительными признаками предлагаемого устройства являются:Distinctive features of the proposed device are:
- каждый механический замок снабжен корпусом, содержащим боковые стенки, ось вращения поворотного звена установлена между его боковыми стенками в их передней части, поворотное звено выполнено Г-образным, с расположением его на оси вращения в районе изгиба, в боковых стенках корпуса выполнены продольные направляющие прорези, фиксирующее звено выполнено в виде штока, снабженного поперечными ползунами, имеющими толщину меньше ширины прорези и заходящими в прорези, шток и корпус механического замка снабжены упорами, между которыми установлена пружина сжатия, длина прорезей и пружина сжатия выбраны с обеспечением нахождения штока в крайнем переднем положении под плечом упора, при повернутом для захвата положении поворотного звена, и выхода штока из под плеча упора, при обжатии пружины сжатия, устройство фиксации замка выполнено в виде резьбового отверстия в плече захвата и болта, ввинченного в резьбовое отверстие с возможностью выступания за пределы плеча захвата при затяжке болта, привод натяжения металлических тросов выполнен в виде цилиндра с поршнем, соединенным с вдвижным штоком, и источника текучей среды избыточного давления, сообщенного через пусковое устройство привода с подпоршневой полостью цилиндра, металлические тросы снабжены металлической оплеткой, выполненной с обеспечением возможности скольжения металлического троса внутри металлической оплетки, на вдвижном штоке закреплен кронштейн, корпус цилиндра снабжен кронштейном с отверстиями в его стенке для одного конца каждого металлического троса, который пропущен через соответствующее отверстие с упором металлической оплетки на стенку кронштейна корпуса цилиндра и закреплен на кронштейне вдвижного штока, в стенке упора корпуса каждого механического замка выполнено отверстие, крепление второго конца каждого металлического троса к соответствующему штоку механического замка выполнено с его пропусканием через отверстие в стенке упора его корпуса и упором металлической оплетки на стенку упора корпуса, поворотное звено и корпус каждого механического замка снабжены ушками, между которыми закреплена пружина растяжения, с обеспечением ее расположения над пружиной сжатия и поворота поворотного звена, с освобождением силового элемента конструкции полезной нагрузки, при выходе штока из под плеча упора, а длина перемещения подвижного кронштейна в устройстве расфиксации механических замков выбрана из условия выхода штока из под плеча упора;- each mechanical lock is equipped with a housing containing side walls, the axis of rotation of the rotary link is installed between its side walls in their front part, the rotary link is L-shaped, with its location on the axis of rotation in the bend area, longitudinal guide slots are made in the side walls of the housing , the fixing link is made in the form of a rod, equipped with transverse sliders having a thickness less than the slot width and entering the slots, the rod and the body of the mechanical lock are equipped with stops, between which a compression spring is installed, the length of the slots and the compression spring are selected to ensure that the rod is in the extreme forward position under the shoulder of the stop, when the position of the rotary link is turned for gripping, and the rod exits from under the shoulder of the stop, when the compression spring is compressed, the lock fixing device is made in the form of a threaded hole in the shoulder of the grip and a bolt screwed into the threaded hole with the possibility of protruding beyond the shoulder of the grip when tightening the bolt, drive n tension of metal cables is made in the form of a cylinder with a piston connected to a sliding rod, and a source of overpressure fluid, communicated through the starting device of the drive with a piston cavity of the cylinder, the metal cables are equipped with a metal braid, made to allow the metal cable to slide inside the metal braid, on a bracket is fixed on the retractable rod, the cylinder body is provided with a bracket with holes in its wall for one end of each metal cable, which is passed through the corresponding hole with the metal braid resting on the wall of the cylinder body bracket and fixed on the sliding rod bracket, in the wall of the stop of the body of each mechanical lock is made hole, the fastening of the second end of each metal cable to the corresponding rod of the mechanical lock is made with its passage through the hole in the wall of the stop of its body and the stop of the metal braid on the wall of the stop of the body, the rotary star and the housing of each mechanical lock is provided with ears, between which the tension spring is fixed, ensuring its location above the compression spring and rotation of the rotary link, with the release of the load-bearing element of the payload structure, when the rod exits from under the shoulder of the stop, and the length of movement of the movable bracket in the device release of mechanical locks is selected from the condition of the rod exit from under the shoulder of the stop;
- выступы, на силовом элементе конструкции полезной нагрузки направлены к его продольной оси;- protrusions on the power element of the payload structure are directed towards its longitudinal axis;
- выступы, на силовом элементе конструкции полезной нагрузки объединены в полку;- protrusions on the power element of the payload structure are combined into a shelf;
- на торцевой поверхности болта выполнен выступ, с боковыми размерами, не превышающими минимальный диаметр резьбовой поверхности болта, а на силовом элементе конструкции полезной нагрузки, в зоне контакта с болтом, выполнено углубление;- a protrusion is made on the end surface of the bolt, with lateral dimensions not exceeding the minimum diameter of the threaded surface of the bolt, and a recess is made on the load-bearing element of the payload structure, in the contact zone with the bolt;
- выступ болта и углубление на силовом элементе конструкции полезной нагрузки выполнены коническими;- the bolt protrusion and the recess on the power element of the payload structure are made conical;
- выступ болта и углубление на силовом элементе конструкции полезной нагрузки выполнены сферическими;- the protrusion of the bolt and the recess on the power element of the payload structure are made spherical;
- ползуны штока механического замка выполнены в виде двух параллельных цилиндрических осей;- sliders of the mechanical lock rod are made in the form of two parallel cylindrical axes;
- участки параллельных цилиндрических осей, размещенные в продольных направляющих прорезях, снабжены роликами, выполненными с возможностью вращения вокруг соответствующей оси;- sections of parallel cylindrical axes placed in the longitudinal guide slots are provided with rollers rotatable around the corresponding axis;
- шток каждого механического замка имеет вырез, выполненный со стороны передней части штока, перпендикулярный передней цилиндрической оси, на длину, превышающую длину установки передней цилиндрической оси, при этом в вырезе на передней цилиндрической оси размещен ролик взаимодействия с плечом упора Г-образного поворотного звена, установленный с возможностью вращения вокруг передней цилиндрической оси.- the stem of each mechanical lock has a cutout made from the side of the front part of the stem, perpendicular to the front cylindrical axis, for a length exceeding the installation length of the front cylindrical axle, while in the cutout on the front cylindrical axle there is a roller for interaction with the stop arm of the L-shaped rotary link, installed with the possibility of rotation around the front cylindrical axis.
Благодаря наличию отличительных признаков в совокупности с известными, обеспечивается возможность использования предлагаемого устройства на маневренных летательных аппаратах с большими полетными нагрузками и увеличенным сроком службы до момента отделения полезной нагрузки. Кроме того, облегчается компоновка других составных частей летательного аппарата в его корпусе, уменьшается аэродинамическое сопротивление.Due to the presence of distinguishing features in conjunction with the well-known, it is possible to use the proposed device on maneuverable aircraft with large flight loads and extended service life until the separation of the payload. In addition, the layout of other components of the aircraft in its body is facilitated, and aerodynamic drag is reduced.
Данное техническое решение может найти применение на летательных аппаратах для крепления на них полезной нагрузки и ее отделения в полете. Изобретение поясняется фиг. 1…10.This technical solution can be used on aircraft for attaching a payload to them and separating it in flight. The invention is illustrated in FIG. 1…10.
На фиг. 1 представлена полезная нагрузка, закрепленная к несущей конструкции системой крепления и отделения полезной нагрузки, в изометрии.In FIG. 1 shows the payload secured to the supporting structure by the system of fastening and separation of the payload, in isometric view.
На фиг. 2 представлен вид по стрелке А фиг. 1.In FIG. 2 is a view along arrow A of FIG. one.
На фиг. 3 представлено сечение Б-Б фиг. 2, поясняющее положение механического замка при закрепленной полезной нагрузке.In FIG. 3 shows the B-B section of FIG. 2 illustrating the position of the mechanical lock with the payload secured.
На фиг. 4 представлено сечение Б-Б фиг. 2, поясняющее положение механического замка при расфиксации крепления полезной нагрузки.In FIG. 4 shows the B-B section of FIG. 2 illustrating the position of the mechanical lock when the payload mount is released.
На фиг. 5 представлен вид сбоку механического замка при повернутом для захвата положении поворотного звена.In FIG. 5 is a side view of the mechanical lock with the swivel link turned to grip.
На фиг. 6 представлено сечение Г-Г фиг. 5, поясняющее положение штока при повернутом для захвата положения поворотного звена.In FIG. 6 shows a section G-G of FIG. 5 illustrating the position of the stem when rotated to capture the position of the rotary link.
На фиг. 7 представлен вид сверху конструкции привода натяжения металлических тросов при закрепленной полезной нагрузке.In FIG. 7 is a top view of the metal cable tension drive structure with the payload fixed.
На фиг. 8 представлено сечение Д-Д фиг. 7, поясняющее крепление конца металлического троса в приводе натяжения металлических тросов.In FIG. 8 shows the D-D section of FIG. 7, illustrating the fastening of the end of the metal cable in the drive of the tension of the metal cables.
На фиг. 9 представлено сечение В-В фиг. 2 поясняющее конструкцию направляющих штырей и пружинных толкателей до отделения полезной нагрузки.In FIG. 9 is a section B-B of FIG. 2 explaining the design of guide pins and spring pushers before separation of the payload.
На фиг. 10 представлено поперечное сечение каждого конца металлической оплетки металлического троса и резьбовой втулки для упора металлической оплетки соответственно, в корпус упора металлического замка и стенку кронштейна корпуса цилиндра.In FIG. 10 shows a cross section of each end of the metal sheath of the metal cable and the threaded sleeve for abutting the metal sheath, respectively, into the body of the metal lock stop and the wall of the cylinder body bracket.
Система крепления и отделения полезной нагрузки содержит стыкуемые силовые элементы - шпангоут 1 несущей конструкции 2 и шпангоут 3 полезной нагрузки 4, расположенные по их периферии, с посадочными поверхностями 5 и 6, соответственно, выступы, выполненные на шпангоуте 3 в боковом направлении к его продольной оси, объединенные в полку 7, механические замки 8, закрепленные на полке 9 шпангоута 1, напротив полки 7 шпангоута 3. Каждый механический замок 8 содержит поворотное звено 10, установленное с возможностью вращения вокруг оси 11, перпендикулярной направлению отделения (НО), разделяющей поворотное звено 10 на плечо 12 захвата, обеспечивающее в повернутом состоянии поворотного звена 10, захват полки 7, с ее тыльной стороны, и плечо 13 упора. Устройство расфиксации механических замков, содержит металлические тросы 14, соответственно числу механических замков 8. Система крепления и отделения полезной нагрузки содержит толкатели 15 отделения, дискретно закрепленные по периферии шпангоута 1 на его полке 9, напротив полки 7 шпангоута 3 полезной нагрузки 4, и выполненные с возможностью задействования после расфиксации механических замков 8, например, пружинные. Каждый механический замок 8 снабжен корпусом 16, содержащим боковые стенки 17, ось 11 вращения поворотного звена 10 установлена между его боковыми стенками 17, в их передней части, поворотное звено 10 выполнено Г-образным, с расположением его на оси 11 вращения в районе изгиба, в боковых стенках 17 корпуса 16 выполнены продольные направляющие прорези 18, фиксирующее звено выполнено в виде штока 19, снабженного поперечными ползунами, имеющими толщину меньше ширины направляющих прорезей 18 заходящими в них, выполненными в виде двух параллельных цилиндрических осей 20 и 21, передней и задней, соответственно. Шток 19 каждого механического замка 8 имеет вырез 22, выполненный со стороны передней части штока 19, перпендикулярный передней цилиндрической оси 20, на длину, превышающую длину установки передней цилиндрической оси 20, при этом в вырезе 22 на передней цилиндрической оси 20 размещен ролик 23, взаимодействия с плечом 13 поворотного звена 10, установленный с возможностью вращения вокруг передней цилиндрической оси 20. Шток 19 и корпус 16 механического замка 8 снабжены упорами 24 и 25, между которыми установлена пружина 26 сжатия, участки параллельных цилиндрических осей 20 и 21, размещенные в продольных направляющих прорезях 18, снабжены роликами 27, выполненными с возможностью вращения вокруг соответствующих осей 20 и 21 и зафиксированными на цилиндрических осях 20 и 21 внешними стопорными кольцами 28, длина направляющих прорезей 18 и пружина 26 сжатия выбраны с обеспечением нахождения штока 19 в крайнем переднем положении под плечом 13 упора, при повернутом для захвата положении поворотного звена 10, и выхода штока 19 из под плеча 13 упора, при обжатии пружины 26 сжатия. Устройство фиксации замка выполнено в виде резьбового отверстия 29 в плече 12 захвата и болта 30, ввинченного в резьбовое отверстие 29 с возможностью выступания за пределы плеча 12 захвата при затяжке (закручивании) болта 30. На торцевой поверхности болта 30 выполнен выступ 31, с боковыми размерами, не превышающими минимальный диаметр резьбовой поверхности 32 болта 30, а на полке 7 шпангоута 3, в зоне контакта с болтом 30, выполнено углубление 33, выступ 31 болта 30 и углубление 33 выполнены сферическими для уменьшения контактного напряжения (давления) в зоне контакта выступа 31 с углублением 33. При уменьшении потребного усилия затяжки болта 30 резьбовой поверхностью 32 в резьбовом отверстии 29, выступ 31 и углубление 33 могут быть выполнены коническим, что упрощает их изготовление (на чертежах не показано). Привод натяжения металлических тросов 14 выполнен в виде цилиндра 34 с поршнем 35, соединенным с вдвижным штоком 36, и источника текучей среды избыточного давления, выполненного в виде газогенератора 37, сообщенного через пусковое устройство, выполненное в виде пиропатрона 38, с подпоршневой полостью 39 цилиндра 34. В качестве источника текучей среды может быть использован баллон сжатого газа или источник высокого давления (гидронасос) гидросистемы летательного аппарата, а пусковое устройство выполнено в виде пускового клапана (на чертежах не показаны). Металлические тросы 14 снабжены металлической оплеткой 40, выполненной с возможностью скольжения металлического троса 14 внутри металлической оплетки 40. На вдвижном штоке 36 закреплен кронштейн 41, корпус цилиндра 34 снабжен кронштейном 42 с резьбовыми отверстиями 43 в его стенке, в которых установлены резьбовые втулки 44 со ступенчатыми отверстиями 45 для одного конца каждого металлического троса 14 который, пропущен через соответствующее отверстие 45 в резьбовой втулке 44 с упором металлической оплетки 40 на ступеньку 46 резьбовой втулки 44 и через нее на стенку кронштейна 42, и закреплен на кронштейне 41, после пропускания через отверстие 47 в стенке кронштейна 41, соосно резьбовому отверстию 43 в стенке кронштейна 42, гайку 48, приваренную к стенке кронштейна 41 соосно отверстию 47 и полый болт 49, ввинченный в гайку 48, посредством крепления 50. В стенке упора 25 корпуса 16 каждого механического замка 8 выполнено резьбовое отверстие 51, в которое установлена соответствующая резьбовая втулка 44 со ступенчатым отверстием 45 и ступенькой 46. Со стороны заднего торца штока 19 каждого механического замка 8 по оси штока 19 выполнено отверстие 52. Перпендикулярно оси штока 19 выполнены два сквозных резьбовых отверстия 53. Второй конец каждого металлического троса 14 пропущен через отверстие 45 соответствующей резьбовой втулки 44, с упором металлической оплетки 40 на ступеньку 46 резьбовой втулки 44, отверстие 52 и закреплен к соответствующему штоку 19 механического замка 8 в отверстии 52 двумя винтами 54, установленных в двух резьбовых отверстиях 53, с упором металлической оплетки 40 на стенку упора 25 корпуса 16, крепление второго конца каждого металлического троса 14 к соответствующему штоку 19 может быть выполнено и другим способом, например, пайкой. Поворотное звено 10 и корпус 16 каждого механического замка 8 снабжены ушками, соответственно 55 и 56, между которыми закреплена пружина 57 растяжения, с обеспечением ее расположения над пружиной сжатия 26 и поворота поворотного звена 10, с освобождением полки 7 полезной нагрузки 4, при выходе штока 19 из-под плеча 13 упора, а длина перемещения кронштейна 41 вдвижного штока 36 выбрана из условия выхода штока 19 из-под плеча 13 упора. Каждый корпус 16 механического замка 8 снабжен ограничителем 58, взаимодействующим с плечом 13 упора при открытом положении механического замка 8. Болт 30 после затяжки в резьбовом отверстии 29 стопорится на плече 12 захвата Г-образного поворотного звена 10 с помощью стопорной лепестковой шайбы 59. Металлическая оплетка 40 может быть соединена с резьбовой втулкой 44 и другим известным способом, например, сваркой или пайкой (на чертежах не показано). Система крепления и разделения полезной нагрузки содержит центрирующие направляющие штыри 60 расположенные на полке 7 шпангоута 3 и концентричные им отверстия 61 на противоположной полке 9 шпангоута 1.The payload fastening and separation system contains joined power elements -
Система крепления и отделения полезной нагрузки работает следующим образом. Для состыковки полезной нагрузки 4 и несущей конструкции 2 необходимо при закрытом положении механических замков 8, фиг 3, открыть каждый механический замок 8 путем перемещения штока 19 от поворотного звена 10, с обжатием вручную пружины 26 сжатия до выхода штока 19 из-под плеча 13 упора, при этом пружина 57 растяжения повернет поворотное звено 10 вокруг оси 11 до контакта плеча 13 упора с ограничителем 58 корпуса 16, после отпускания штока 19 пружина 26 сжатия переведет шток 19 до упора в плечо 13, прижимая его к ограничителю 58 и фиксируя открытое положение механических замов 8 (фиг. 4). Полезная нагрузка 4 (фиг. 1 и 9) подводится к несущей конструкции 2 скользя установленными на полке 7 шпангоута 3 центрирующими направляющими штырями 60 по концентричным им отверстиям 61 на противоположной полке 9 шпангоута 1 до контакта посадочных поверхностей 5 и 6, после чего каждый механический замок 8 переводится в закрытое положение путем перемещения штока 19 в направлении от Г-образного поворотного звена 10, с обжатием пружины 26 сжатия и растяжением пружины 57 растяжения. Далее вручную поворачивается поворотное звено 10 вокруг оси 11 до контакта выступа 31 болта 30 с полкой 7 шпангоута 3 и отпускается шток 19, при этом посредством пружины 26 сжатия шток 19 перемещается в крайнее переднее положение под плечо 13 упора, обеспечивая его контакт с роликом 23. С помощью моментного ключа выполняется затяжка болта 30 на необходимое усилие и с помощью стопорных лепестковых шайб 59 фиксируется положение болта 30, что обеспечивает закрытое положение механических замков 8 с необходимым усилием затяжки для восприятия больших полетных нагрузок и предотвратит раскручивание болта 30 при вибрациях в полете. На кронштейне 41 (фиг 7 и 8) производится подтяжка ослабленных тросов 14 путем выкручивания полого болта 49 из гайки 48 кронштейна 41, после чего нанесением краски на место выхода полого болта 49 из гайки 48, с последующим высыханием краски, осуществляется фиксация подтянутого положения металлических тросов 14. Автоматическое отделение полезной нагрузки 4 от несущей конструкции 2 происходит после срабатывания пиропатрона 38, при этом срабатывает газогенератор 37 и сжатый газ наполняет подпоршневую полость 39 цилиндра 34 повышенным давлением. Сила давления сжатого газа на поршень 35 перемещает вдвижной шток 36 от металлической оплетки 40, что приводит к перемещению второго конца троса 14 и штока 19 каждого механического замка 8 от поворотного звена 10, с обжатием пружины 26 сжатия. При дальнейшем движении вдвижного штока 36, шток 19 выходит из-под плеча 13 упора, при этом пружина 57 растяжения поворачивает Г-образное поворотное звено 10 вокруг оси 11, до контакта плеча 13 упора поворотного звена 10 с ограничителем 58 корпуса замка 16 (фиг. 4), фиксируя открытое положение механических замов 8. При этом толкатели отделения 15, закрепленные на полке 9 шпангоута 1 несущей конструкции 2, воздействуя на полку 7 шпангоута 3 полезной нагрузки 4, обеспечивают ее отделение от несущей конструкции 2. В процессе ее отделения направляющие штыри 60 расположенные на полке 7 шпангоута 3 скользят по концентричным им отверстиям 61 на противоположной полке 9 шпангоута 1, предотвращая закручивание полезной нагрузки 4 относительно несущей конструкции 2 до полного отделения. Благодаря выполнению каждого механического замка 8 (фиг. 1) с фиксирующим звеном в виде штока 19 (фиг. 3, 4, 5 и 6) продольного перемещения, минимизируется объем, занимаемый механическими замками 8 в несущей конструкции 2, что упрощает ее компоновку агрегатами, необходимыми для выполнения полета. Благодаря выполнению устройства фиксации замка 8 в виде болта 30 ввинчиваемого в плечо 12 захвата поворотного звена 10 и взаимодействию плеча 13 упора со штоком 19 обеспечивается возможность прижатия полок 7 и 9 по посадочным поверхностям 5 и 6 большим усилием, что обеспечивает возможность использования системы крепления и отделения полезной нагрузки на маневренных летательных аппаратах с большими полетными нагрузками. Благодаря нагружению тросов 14 растягивающим усилием только при расфиксации механических замков 8, исключается их растяжение при эксплуатации до отделения полезной нагрузки 4 от несущей конструкции 2, что обеспечивает возможность использования предлагаемого устройства на летательных аппаратах, имеющих длительный (многолетний) срок эксплуатации до отделения полезной нагрузки 4. Благодаря металлической оплетке 40 каждого троса 14 (фиг. 10), с ее упором на стенку упора 25 корпуса 16 и кронштейн 42 цилиндра 34, через резьбовые втулки 44, обеспечивается одинаковый ход штоков 19 механических замков 8, при различной длине тросов 14, что обеспечивает возможность размещения цилиндра 34 (фиг. 2 и 7) с вдвижным штоком 36, газогенератором 37 и пиропатроном 38 в произвольном месте несущей конструкции 2, что облегчает ее компоновку другими агрегатами, при разработки конструкции, необходимыми для выполнения полетного задания. Благодаря роликам 23 и 27, необходимая прикладываемая сила для перемещения штока 19 по поверхностям плеча 13 упора и прорезей 18 при расфиксации механического замка 8 существенно уменьшается, так как коэффициент качения во много раз меньше коэффициента трения скольжения. Уменьшение силы перемещения штока 19 при расфиксации механических замков 8, при наличии роликов 23 и 27, приводит к уменьшению необходимого диаметра цилиндра 34 и его массы, соответственно уменьшается и потребная масса газогенератора 37. Направление полки 7 в боковом направлении к продольной оси шпангоута 3 позволяет разместить механические замки 8 внутри несущей конструкции 2 и, за счет этого, уменьшить аэродинамическое сопротивление летательного аппарата в полете. Объединение отдельных выступов шпангоута 3 в полку 7 обеспечивает связь между собой отдельных мест приложения усилия затяжки болтов 30 и, за счет этого увеличить прочность крепления. Выполнение полки 7 распределенной по периферии шпангоута 3 позволяет изготавливать полку 7 заодно со шпангоутом 3, что повышает точность изготовления, полки 7 на шпангоуте 3, исключает необходимость крепления отдельных выступов и, за счет этого, упрощает изготовление системы крепления и отделения полезной нагрузки.The system of fastening and separating the payload works as follows. To dock the
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021109811A RU2764879C1 (en) | 2021-04-09 | 2021-04-09 | Payload attachment and separation system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021109811A RU2764879C1 (en) | 2021-04-09 | 2021-04-09 | Payload attachment and separation system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2764879C1 true RU2764879C1 (en) | 2022-01-24 |
Family
ID=80445339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021109811A RU2764879C1 (en) | 2021-04-09 | 2021-04-09 | Payload attachment and separation system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2764879C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2817228C1 (en) * | 2023-06-29 | 2024-04-11 | Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка" | Device for fastening and automatic separation of payload of unmanned aerial vehicle |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5125601A (en) * | 1991-12-26 | 1992-06-30 | The United States Of America As Represented By The Administrator, National Aeronautics And Space Administration | Payload retention device |
| RU2268208C2 (en) * | 2003-06-02 | 2006-01-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Производственное Объединение "Полет" (Фгуп По "Полет") | Payload separation system |
| RU2402460C1 (en) * | 2009-05-26 | 2010-10-27 | Открытое Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка" | Device to fasten cargo in and drop free it from aircraft |
| RU2545134C2 (en) * | 2013-06-27 | 2015-03-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Uncoupling device |
| CN111099043A (en) * | 2020-01-14 | 2020-05-05 | 中国科学院空间应用工程与技术中心 | Load adapter with guide convex block |
-
2021
- 2021-04-09 RU RU2021109811A patent/RU2764879C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5125601A (en) * | 1991-12-26 | 1992-06-30 | The United States Of America As Represented By The Administrator, National Aeronautics And Space Administration | Payload retention device |
| RU2268208C2 (en) * | 2003-06-02 | 2006-01-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Производственное Объединение "Полет" (Фгуп По "Полет") | Payload separation system |
| RU2402460C1 (en) * | 2009-05-26 | 2010-10-27 | Открытое Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка" | Device to fasten cargo in and drop free it from aircraft |
| RU2545134C2 (en) * | 2013-06-27 | 2015-03-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Uncoupling device |
| CN111099043A (en) * | 2020-01-14 | 2020-05-05 | 中国科学院空间应用工程与技术中心 | Load adapter with guide convex block |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2817228C1 (en) * | 2023-06-29 | 2024-04-11 | Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка" | Device for fastening and automatic separation of payload of unmanned aerial vehicle |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9327820B2 (en) | Emergency opening device for an aircraft door | |
| US5123794A (en) | Connecting mechanism which can be rapidly unlocked and usable on space vehicles | |
| CN111619831B (en) | Connecting rod type satellite-rocket separation mechanism | |
| DE1295390B (en) | Winder, especially for seat belts | |
| WO2022089580A1 (en) | Large force reduction ratio low-impact release mechanism for linear low-impact separation device | |
| RU2764879C1 (en) | Payload attachment and separation system | |
| CN101007561B (en) | Adjustment device having anti-loss element | |
| GB2447735A (en) | A system and method for tensioning a cable. | |
| RU2769847C1 (en) | Method for securing and detaching payload | |
| RU205853U1 (en) | Payload securing and separation system | |
| US2959129A (en) | Missile-stage connecting and releasing device | |
| WO2022023212A1 (en) | Device for emergency opening of an aircraft door with peripheral retaining member | |
| CN109631683B (en) | Folding and unfolding device of grid rudder | |
| CN212947568U (en) | Assembling and disassembling device for linear load thread occlusal surface of hydraulic actuator cylinder mechanical lock spring | |
| CN113184227A (en) | Passive space locking and releasing device | |
| RU171804U1 (en) | AIRCRAFT COMPARTMENT SEPARATION NODE | |
| RU2268208C2 (en) | Payload separation system | |
| RU2453481C1 (en) | Device for space apparatus separation | |
| US11745845B2 (en) | Emergency opening device for an aircraft door, comprising a telescopic operating member | |
| DE102008061614B4 (en) | belt tensioners | |
| JP7249440B2 (en) | Spacecraft Multiple Holding/Separating Apparatus and Method for Detaching Spacecraft from Launcher Dispenser to Install Spacecraft Multiple Holding/Separating Apparatus | |
| CN113184226B (en) | Belting type space locking and releasing device | |
| RU2754611C1 (en) | Hydrodynamic system of separation of structural elements | |
| CN113184229B (en) | Linkage type space clamping jaw releasing device | |
| RU2161111C1 (en) | Separation system |