Устройство для разделения элементов конструкций

Изобретение относится к средствам мгновенного разделения элементов конструкций ракетно-космической техники, но может быть использовано в авиационной и других отраслях промышленности, где необходимо мгновенное дистанционное разделение элементов конструкции. Устройство содержит корпус и детонирующий удлиненный заряд, помещенный в оболочку. Корпус образован элементами конструкции разделяемого объекта. Оболочка выполнена тонкостенной из вязких марок стали. Поперечное сечение оболочки имеет форму овала, наиболее длинные противоположные стороны которого выполнены прямыми и параллельными. Детонирующий удлиненный заряд расположен в центре оболочки, а пространство между зарядом и оболочкой заполнено передающей средой. Прямые параллельные стороны оболочки расположены перпендикулярно заданному направлению разлета элементов. Разделяемые элементы соединены внахлест с фиксацией посредством крепежных элементов. Достигается уменьшение действия ударных нагрузок. 1 ил.

 

Изобретение относится к средствам мгновенного разделения элементов конструкций ракетно-космической техники, но может быть использовано в авиационной и других отраслях промышленности, где необходимо мгновенное дистанционное разделение элементов конструкции.

В ракетно-космической технике наибольшее распространение имеют комбинированные средства разделения (СР), использующие несколько видов энергии для выполнения различных функций. В частности, в СР может использоваться энергия горения пиротехнических составов и механическая энергия пружинных толкателей. Например, пирозамок (Патент №2150413 С1, МПК⁷ В64G 1/64, F42В 15/36, 24.02.1999) содержит подпружиненный болт с проточкой, выступами и гайкой, скрепляемые им элементы, корпус с дном, в котором выполнено отверстие с равномерно расположенными пазами, гильзу с демпфером, сухари и стержень с подвижным подпружиненным ловителем и хвостовиком. Корпус снабжен крышкой с пиропатронами и внутренним кольцом. При срабатывании пиропатронов продукты сгорания перемещают гильзу, освобождающую сухари. Усилия, действующие на болт, разжимают сухари и перемещают болт, который и разъединяет соединяемые ранее элементы.

При всей надежности пиромеханических систем для разделения крупногабаритных конструкций космической техники необходимо использовать набор из большого количества подобных замков, что, в свою очередь, снижает надежность, т.к. отказ одного устройства приводит к неразделению системы. Кроме того, необходимость в большом количестве замков значительно увеличивает массу и усложняет конструкцию.

В ракетно-космической технике широко используются взрывные системы разделения, а именно линейные заряды кумулятивного и некумулятивного типов. Например, выбранное в качестве прототипа и наиболее близкое по технической сущности к предлагаемому устройство для разделения элементов конструкции космического аппарата (SU 1792393 A3, МПК⁵ В64G 1/64, 31.01.91). Это устройство содержит корпус, электродетонаторы и детонирующие удлиненные заряды (два), расположенные в гнезде корпуса и взаимодействующие с его стенками.

Подобные конструкции не в полной мере отвечают основным принципам выбора оптимального средства разделения, т.к. двукратное увеличение заряда взрывчатого вещества (ВВ) влечет за собой увеличение массы конструкции, а также вдвое увеличиваются ударные нагрузки на космический аппарат (КА), а следовательно, вынуждено возрастут габариты демпфирующих элементов.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является исключение действия ударных нагрузок на окружающие узлы и элементы КА и сообщение разделяемым элементам заданной начальной скорости разлета.

Технический результат достигается тем, что применяется устройство для разделения элементов конструкции, содержащее корпус, детонирующий удлиненный заряд, помещенный в оболочку, причем корпус образован элементами конструкции разделяемого объекта, оболочка тонкостенная и выполнена из вязких марок стали, поперечное сечение оболочки имеет форму овала, наиболее длинные противоположные "стороны" которого выполнены прямыми и параллельными, детонирующий удлиненный заряд расположен в центре оболочки, а пространство между зарядом и оболочкой заполнено передающей средой, причем прямые параллельные стороны оболочки расположены перпендикулярно заданному направлению разлета элементов, а разделяемые элементы соединены внахлест с фиксацией посредством крепежных элементов.

На чертеже изображено устройство для разделения элементов конструкции космического аппарата, где

1 - оболочка, 2 - удлиненный детонирующий заряд, 3 - демпфирующие элементы, 4 - разделяемые элементы, 5 - крепежный элемент, 6 - передающая среда.

Работа предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство работает по схеме, основанной на разрушении (срезании) наиболее ”слабого” элемента за счет энергии взрывчатого превращения удлиненного заряда ВВ.

В основе устройства для разделения элементов конструкции лежит труба (оболочка 1), поперечное сечение которой имеет форму овала, наиболее длинные противоположные ”стороны” которого выполнены прямыми и параллельными (форма поперечного сечения напоминает ”сплющенный” круг). Труба изготовлена из пластичного металла (вязких марок стали) и предназначена для локализации продуктов детонации ВВ.

Внутри оболочки 1 расположен удлиненный детонирующий заряд 2, генерирующий при срабатывании газ высокого давления и ударную волну.

От действия газов высокого давления и ударной волны изменяется поперечное сечение оболочки 1 с эллиптического (овального) на круглое, при этом возникает сила, обеспечивающая разделение (разрушение-срез крепежных элементов, например, болтов).

Продукты детонации, образующиеся при взрыве удлиненного детонирующего заряда 2, задерживаясь в неразрушающейся (за счет пластичности материала) оболочке, не оказывают негативного воздействия на узлы и элементы объекта.

Кроме того, при взрыве удлиненного детонирующего заряда 2 расширяющиеся продукты детонации ВВ воздействуют на оболочку 1 устройства для разделения элементов конструкции и через демпфирующие элементы 3 (изготовленные, например, из силикона) на вертикальные стенки торцов разделяемых элементов 4, в результате создается импульс, расталкивающий и придающий разделяемым элементам начальную скорость.

Соединение разделяемых элементов 4 внахлест подразумевает то, что они заходят один на другой и крепление осуществляется посредством, например, стяжного болта (крепежного элемента 5).

Передающая среда 6 является демпфером при передаче взрывного импульса от удлиненного детонирующего заряда к стенкам оболочки 1.

Демпфирующие элементы 3 и передающая среда 6 (изготовленная, например, из силикона) служат также для фиксации оболочки и удлиненного детонирующего заряда 2.

Устройство для разделения элементов конструкции, содержащее корпус, детонирующий удлиненный заряд, помещенный в оболочку, отличающееся тем, что корпус образован элементами конструкции разделяемого объекта, оболочка выполнена тонкостенной из вязких марок стали, поперечное сечение оболочки имеет форму овала, наиболее длинные противоположные стороны которого выполнены прямыми и параллельными, детонирующий удлиненный заряд расположен в центре оболочки, а пространство между зарядом и оболочкой заполнено передающей средой, причем прямые параллельные стороны оболочки расположены перпендикулярно заданному направлению разлета элементов, а разделяемые элементы соединены внахлест с фиксацией посредством крепежных элементов.