Разъемное соединение

 

Использование: в конструкциях для стыковки деталей с последующим быстрым их разъединением, например в летательных аппаратах. Сущность изобретения: соединение содержит пироболт, размещенный в отверстиях соединяемых деталей 7 и 8. Корпус 1 пироболта выполнен из материала с "памятью формы" в виде стержня с двумя резьбовыми концами 2 и 3 и кольцевой проточкой 4. В корпусе 1 выполнены глухие осевые отверстия 5 и 6. В отверстии 5 на прокладке 11 герметично установлен пиропатрон 10, поджатый к корпусу гайкой 12. Гайка 9 поджата к детали 8 накидной гайкой 13. Перемычка 14 образована проточкой 4 и отверстием 6, имеет меньшую прочность по сравнению с прочностью стенки и расположена в плоскости стыка деталей 7 и 8. Перед сборкой соединения корпус 1 растягивают, подвергают термообработке до "запоминания" полученной формы и выполняют на нем кольцевую проточку 4. Перед разъединением деталей подают элетросигнал пиропатрону 10. Пороховые газы, сгорая, разогревают стенки корпуса 1 до температуры мартенситного превращения. Корпус "вспоминает" свою форму до растяжения и разрывает перемычку 14, разъединяя детали 7 и 8. В процессе разъединения ударные нагрузки уменьшаются, а после разъединения сохраняется герметичность пироболта. 1 ил.

Cоединение служит для стыковки и дальнейшего быстрого разделения элементов конструкции и может применяться в летательных аппаратах.

Известно разъемное соединение, содержащее корпус и пирозаряд [1] Недостатками этого соединения являются большие ударные нагрузки при срабатывании и негерметичность после сгорания пороха.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является разрывной болт [2] Недостатками его являются ударные нагрузки при срабатывании, сложность конструкции, обусловленная наличием срезного элемента, соединенного с одной из соединяемых частей.

Предлагаемое изобретение обеспечивает герметичность после срабатывания и уменьшение ударных нагрузок. Это достигается тем, что в разъемном соединении, содержащем пироболт, корпус которого выполнен с ослабленным звеном и с двумя резьбовыми концами, пакет соединяемых деталей, пирозаряд, в пироболте с двух его сторон вдоль оси выполнены глухие отверстия, одно из которых образует трубчатую пирокамеру, а другое с ослабленным звеном, образованным кольцевой проточкой, выполненной на наружной поверхности корпуса пироболта, образует перемычку, площадь сечения которой меньше площади сечения стенки трубчатой пирокамеры, при этом на конце со стороны трубчатой пирокамеры образована отбортовка, каждый конец жестко соединен с одной из соединяемых деталей, корпус пироболта выполнен из материала с "памятью формы", а упомянутая перемычка расположена в плоскости соединяемых деталей.

На чертеже показано предлагаемое разъемное соединение.

Разъемное соединение состоит из пироболта, корпус 1 которого выполнен из материала с "памятью формы" с концами 2 и 3, кольцевой проточкой 4 и глухими отверстиями 5 и 6, выполненными по оси корпуса 1 пироболта, соединяемых деталей 7 и 8, гайки 9, стягивающей соединяемые детали, пиропатрона 10, установленного герметично на прокладке 11 в глухом отверстии 5 и прижатого к корпусу гайкой 12. Гайка 9 фиксирована с корпусом 1 накидной гайкой 13. Перемычка 14, образованная кольцевой проточкой 4 и глухим отверстием 6, выполнена менее прочной (в 1,5-2 раза), чем стенка 15, образованная поверхностью глухого отверстия 5 и наружной поверхностью корпуса 1, т.е. площадь сечения перемычки 14 меньше площади сечения стенки трубчатой пирокамеры. До монтажа корпуса 1 в соединяемые детали 7 и 8 корпус 1, выполненный из нитинола ТН-1, растягивается на 6% до выполнения на наружной поверхности кольцевой проточки 4 и проходит специальную термообработку (двойной отжиг с выдержкой 1 ч и охлаждением на воздухе). После выполнения кольцевой проточки 4 корпус пироболта устанавливается в отверстие соединяемых деталей 7 и 8 на отбортовку 16 и затягивается гайкой 9. Толщина перемычки 14 выбирается в зависимости от эксплуатационных усилий, действующих на раскрытие стыка соединяемых деталей 7 и 8, а момент затяжки гайки 9 выбирается, исходя из эксплуатационного усилия, действующего на раскрытие стыка.

Пироболт работает следующим образом. При подаче электросигнала на мостики пиропатрона 10 пороховые газы, сгорая, образуют высокую температуру в объеме, расположенном в глухом отверстии 5, в результате чего стенка корпуса 1 нагревается до точки мартенситного превращения (70-80^оС), после чего происходит "вспоминание" формы, до деформации корпуса. Из-за наличия упоров с двух сторон концов 2 и 3 корпуса 1, образованием отбортовки 16 на корпусе на одном конце и упором гайки 9 на другом конце все усилие термомеханического возврата воспринимается перемычкой 14 и она разрушается, так как усилие, создаваемое стенкой 15 корпуса при термомеханическом возврате, больше прочности перемычки 14. Перемещение корпуса 1 в месте разрыва перемычки 14 зависит от величины предварительного удлинения корпуса 1. Например, если величина растяжения составляет 6% от длины корпуса в 60 мм, величина перемещения корпуса в месте разрыва равна 3,6 мм. В связи с тем что части корпуса после разрыва скреплены с соединяемыми деталями гайками 9 и 12 и при разрыве перемычки 14 нет движущихся масс, перегрузки минимальны. Образовавшиеся продукты сгорания после срабатывания остаются в герметичной камере.

Таким образом, выполнение с двух концов пироболта двух глухих отверстий, образующих с наружной поверхностью пироболта трубчатую камеру и перемычку с разными площадями сечений, и образование со стороны трубчатой камеры на корпусе отбортовки с упором в соединяемую деталь, жесткое соединение концов с соединяемыми деталями и выполнение корпуса пироболта из материала с памятью формы позволяет уменьшить ударные нагрузки при срабатывании из-за отсутствия перемещающихся при срабатывании частей и обеспечить герметичность за счет расположения ослабленного звена вне зоны сгорания пороховых газов. Ударные нагрузки уменьшаются за счет отсутствия при срабатывании перемещающихся с большой скоростью частей на большой ход. Это достигается благодаря применению материала корпуса пироболта с "памятью формы". Когда температура стенки пирокамеры достигает температуры мартенситного превращения, пироболт, стремясь возвратиться в состояние до его растяжения, разрывает перемычку, находящуюся в плоскости стыка вне зоны сгорания пороховых газов. Расположение вне зоны сгорания пороговых газов перемычки пироболта обеспечивает герметичность пироболта после срабатывания.

Формула изобретения

РАЗЪЕМНОЕ СОЕДИНЕНИЕ, содержащее пироболт, корпус которого выполнен с ослабленным звеном в виде кольцевой проточки на его наружной поверхности и гладким и резьбовым концами, пиропатрон, установленный в трубчатой пирокамере, образованной стенками глухого отверстия, выполненного со стороны гладкого конца корпуса, и наружной поверхностью последнего, а также пакет соединяемых деталей с отверстием под пироболт, отличающееся тем, что корпус пироболта выполнен с отбортовкой со стороны гладкого конца и с дополнительным глухим отверстием со стороны резьбового конца, образующим с кольцевой проточкой перемычку, площадь сечения которой меньше площади сечения трубчатой камеры, при этом перемычка расположена в плоскости стыка соединяемых деталей, каждый из концов пироболта жестко скреплен с соответствующей соединяемой деталью, а корпус пироболта выполнен из материала с "памятью формы".

РИСУНКИ

Рисунок 1