Устройство для разделения элементов конструкций летательных аппаратов

 

Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим разделение элементов конструкций летательных аппаратов, и может быть использовано в космической, авиационной технике. Устройство для разделения элементов конструкций летательных аппаратов содержит корпус с внутренней полостью, дно которой выполнено в виде полусферы, патронник с пиропатронами, мембрану и шток. В мембране выполнено отверстие, соединяющее надмембранную полость с торцевой поверхностью штока. Шток установлен с возможностью перемещения относительно мембраны. В результате обеспечивается возможность значительных перемещений штока без увеличения диаметра мембраны. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим разделение элементов конструкций летательных аппаратов, и может быть использовано в космической, авиационной технике, а также в народном хозяйстве для соединения и последующего практически мгновенного разделения и отделения элементов конструкций (ступеней ракет, использованной аппаратуры, балластных грузов и т.д.).

Известен целый ряд пиротехнических устройств, содержащих корпус, в котором расположен шток, фиксируемый стопорными элементами (шариками, резьбовыми сегментами и т.п.). При срабатывании пиропатронов давление подается в полость корпуса и, передвигая шток, раскрывает замок [1, 2].

Основным недостатком этих конструкций являются большие ударные перегрузки, возникающие в результате срабатывания пиропатронов и удара в момент фиксации штока. Шток мгновенно получает большое ускорение, так как пиропатроны создают заданное давление в полости над поршнем в течение не более 0,01 секунды. Вся кинетическая энергия пиропатронов и штока реализуется в ударную нагрузку.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для разделения элементов конструкций летательных аппаратов, содержащее корпус с внутренней полостью, дно которой выполнено в виде полусферы, патронник с пиропатронами, мембрану, жестко соединенную со штоком [3].

При подаче сигнала на разъединение связи между разделяемыми элементами срабатывают пиропатроны. Под давлением газов происходит деформация мембраны и соответственно перемещение штока, чем и обеспечивается раскрытие замкового соединения (выпадение вкладышей в кольцевые выемки и т.п.). За счет гашения энергии в процессе деформации мембраны ее касание со сферической поверхностью корпуса происходит плавно и безударно, не передавая механический импульс на разделяемые элементы, что позволяет использовать непосредственно вблизи от места разделения приборы и агрегаты, надежная работа которых гарантируется только при наличии ограниченных ударных перегрузок.

Недостатком этого устройства является ограниченный ход штока. Ход штока связан с деформацией мембраны и равен расстоянию, на котором от дна корпуса установлена мембрана. Это расстояние выбирается в соответствии с техническими характеристиками мембраны (диаметр мембраны, давление газов над мембраной, механические характеристики материала мембраны и др.). Увеличение хода штока влечет за собой увеличение диаметра мембраны, что увеличивает габариты и вес устройства разделения.

Учитывая это обстоятельство, а также то, что деформация мембраны ограничена, это устройство может быть применено только для малых перемещений штока. Однако в большинстве случаев такого рода устройства требуют значительных перемещений штока (для раскрытия замка, рассчитанного на большие усилия, требуется большое перемещение штока, для отделения отбрасываемого элемента требуется отодвинуть его на значительное расстояние и т.д.).

Техническим результатом предлагаемого технического решения является обеспечение возможности значительных перемещений штока без увеличения диаметра мембраны со всеми вытекающими из этого последствиями (увеличение поперечных габаритов, веса и т.д.).

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для разделения элементов конструкций летательных аппаратов, содержащем корпус с внутренней полостью, дно которой выполнено в виде полусферы, патронник с пиропатронами, мембрану и шток, в мембране выполнено отверстие, соединяющее надмембранную полость с торцевой поверхностью штока.

На фиг.1 изображен общий вид устройства до разделения.

На фиг.2 - общий вид устройства после разделения.

Устройство состоит из корпуса 1, внутри которого размещены: патронник 2 с пиропатронами 3, мембрана 4, шток 5, контактирующий с мембраной 4 и жестко соединенный с отделяемым элементом 6 с помощью замкового устройства 7. Дно корпуса 1 со стороны мембраны 4 выполнено в виде полусферической поверхности 8, а мембрана 4 расположена на определенном расстоянии от дна корпуса 8. В мембране 4 выполнено отверстие 9, соединяющее полость 10 над мембраной 4 с торцевой поверхностью штока 5.

При подаче сигнала на разделение срабатывают пиропатроны 3. Под давлением газов происходит деформация мембраны 4, перемещение штока 5 и через отверстие 9 в мембране 4 газы из надмембранной полости 10 медленно заполняют полость над торцевой поверхностью штока 5. По мере деформации мембраны 4 газы давят на торцевую поверхность штока 5. Создается давление, необходимое для продолжения движения штока 5, когда движение мембраны 4 уже остановлено (мембрана 4 деформировалась и легла на сферическое дно корпуса 8), шток 5 продолжает двигаться под действием этого давления. Площадь поперечного сечения отверстия 9 подобрана так, что над штоком 5 в любое время его движения создается постоянное минимальное давление, необходимое для плавного его перемещения.

Теперь величина хода штока 5 может быть любой заданной величины, обеспечиваемой конструктивной длиной канала, в котором движется шток 5, и подбором навески ВВ пиропатронов 3 (давление внутри корпуса). Конструктивно канал может быть выполнен любой необходимой длины с минимальным увеличением веса, так как канал, как правило, выполняется в виде тонкостенной трубы.

В этом техническом решении ударные перегрузки в момент срабатывания пиропатронов 3 гасятся мембраной 4, а подача расчетного количества газов через отверстие 9 в полость между мембраной 4 и штоком 5 обеспечивает безударное движение штока 5.

Литература: 1. Авторское свидетельство 576443, кл. F 16 В 2/16, 1973.

2. Колесников К.С., Козлов В.И., Кокушкин В.В. Динамика разделения ступеней летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1977, с.20, рис.1.14.

3. Патент РФ 2144892, кл. В 64 G 1/64, F 16 В 2/16.

Формула изобретения

Устройство для разделения элементов конструкций летательных аппаратов, содержащее корпус с внутренней полостью, дно которой выполнено в виде полусферы, патронник с пиропатронами, мембрану и шток, отличающееся тем, что в мембране выполнено отверстие, соединяющее надмембранную полость с торцевой поверхностью штока, при этом шток установлен с возможностью перемещения относительно мембраны.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2