Устройство для разделения элементов конструкций летательных аппаратов


 


Владельцы патента RU 2613376:

Обжиров Евгений Анатольевич (RU)

Изобретение относится к космической технике, а именно к устройствам, предназначенным для управляемого разделения конструктивных элементов летательных аппаратов. В устройстве для разделения элементов конструкций летательных аппаратов содержится замок электростатический (ЗЭС), удерживаемый в закрытом состоянии силой электростатического притяжения, возникающей между электрическими зарядами противоположного знака. Основным элементом ЗЭС является контактная пара электродов, разделенная слоем диэлектрика. С помощью ЗЭС разделение элементов конструкций летательного аппарата происходит предельно естественно и плавно. При подаче сигнала на разделение и открытии ЗЭС сила удержания элементов в единой конструкции мгновенно уменьшается. Техническим результатом изобретения является плавность разъединения конструкции и снижение возможности возникновения дополнительных статических или динамических нагрузок в элементах или между элементами летательного аппарата. 1 з.п. ф-лы.

 

Раздел техники

Настоящее изобретение - устройство для разделения элементов конструкций летательных аппаратов относится к устройствам, предназначенным для управляемого разделения конструктивных элементов летательных аппаратов и управляемого отделения от основного корпуса летательного аппарата отработавших модулей: ступеней ракет, аппаратуры, балласта и т.д.

Промышленная применимость

Изобретение может применяться в космической и авиационной технике.

Уровень техники

В подавляющем большинстве устройств, служащих для разделения элементов конструкций летательных аппаратов и использующихся в настоящее время, основным элементом является пиротехнический замок (пиротехническое устройство) - пироболт, или пиропатрон - крепежный болт, в стержне которого рядом с головкой создается полость, заполняемая бризантным взрывчатым веществом с электродетонатором. При подаче импульса тока на электродетонатор происходит взрыв, разрушающий стержень болта, в результате чего его головка отрывается, и происходит разделение элементов конструкции летательного аппарата, которые до этого пироболт соединял. Количество взрывчатки в пироболте тщательно дозируется, чтобы гарантированно оторвать головку болта, и при этом не повредить летательный аппарат.

Основным недостатком такого устройства является большая ударная нагрузка (ударная волна), возникающая в результате подрыва пироболта, и другие "стрессовые" последствия взрыва для летательного аппарата, что в совокупности является источником повышенного риска аварии. Еще большая опасность возникает, если взрыв оказывается недостаточно сильным, чтобы оторвать головку болта. В этом случае нормального разделения элементов конструкции летательного аппарата не происходит, что, как правило, приводит к разрушению летательного аппарата. Есть и другие недостатки: увеличение массы и габаритов летательного аппарата; время срабатывания пиротехнического устройства хоть и составляет несколько микросекунд, но все равно не мгновенно.

Раскрытие изобретения

Известно устройство блокировки и фиксации элементов различных механизмов - замок электростатический (ЗЭС), силой удержания которого в закрытом состоянии является электростатическая (кулоновская) сила притяжения между электрическими зарядами противоположных знаков. Основным элементом ЗЭС является контактная пара электродов, разделенных достаточно узким слоем диэлектрика. При подаче разности потенциалов (напряжения) на электроды, приведенные в состояние плотного примыкания друг к другу через разделяющий их диэлектрик, на электродах образуются электрические заряды противоположных знаков и между ними возникает сила электростатического притяжения, а ЗЭС переходит в закрытое состояние. Для открытия ЗЭС нужно снять напряжение с электродов, для чего достаточно их замкнуть накоротко. Известен ряд дополнительных технических решений, служащих для повышения эффективности и надежности ЗЭС: патенты РФ на изобретение №2519877 и №2542794. Также применение в ЗЭС в качестве диэлектрика сегнетокерамических материалов, широко применяемых в настоящее время при производстве керамических конденсаторов, позволяет получить аномально высокие показатели удельной силы удержания для данных устройств - порядка тонны на кв.см, контактной поверхности электродов. Это открывает широкие возможности для применения ЗЭС в устройствах для разделения элементов конструкций летательных аппаратов.

Однако большую силу удержания могут создавать многие типы запорных устройств, которые совершенно очевидно для этого и предназначены, например обычные механические защелки. Поэтому необходимо подчеркнуть, что главным и решающим преимуществом ЗЭС над пирозамками и другими типами запорных устройств - преимуществом, которое делает ЗЭС идеальным устройством для управляемого соединения и разъединения элементов конструкций летательных аппаратов, является то, что для перехода в открытое состояние в ЗЭС вообще не используются какие-либо типы механических усилий или воздействий на части запорного устройства, в отличие от других устройств: открытие пироболта происходит путем разрушение его стержня и последующего отрыва головки болта, что, как это уже было описано выше, создает повышенную опасность аварии; для открытия механической защелки нужно с достаточным усилием сдвинуть ригель замка, который удерживает защелку в закрытом состоянии, что создает высокий риск заклинивания замка при больших тангенсальных нагрузках, что как раз имеет место в летательных аппаратах, масса которых может достигать десятков тонн и более. В ЗЭС же закрытие и открытие управляется только электрическим напряжением, отключение которого приводит к полному открытию замка, но при этом не вызывает никаких других механических напряжений или движений, что является идеальным для летательного аппарата, эксплуатируемого в условиях высоких перегрузок и турбулентных воздушных потоков и чувствительного к воздействию внешних и внутренних неравновесных процессов, просчитать последствия которых часто невозможно.

Осуществление изобретения

На основе вышеизложенного можно составить и описать следующую простейшую конструкцию Устройства для разделения элементов конструкций летательных аппаратов: Замок электростатический (ЗЭС), который содержит контактную пару электродов ЗЭС, разделенную узким слоем диэлектрика.

При этом ЗЭС может находиться в двух состояниях: в закрытом состоянии, когда на контактную пару электродов ЗЭС, приведенных в состояние примыкания друг к другу через разделяющий их диэлектрик, подано электрическое напряжение, при этом на электродах образуются электрические заряды противоположного знака и электроды удерживаются в данном состоянии примыкания друг к другу силой электростатического притяжения между электродами, и эта сила, таким образом, является силой удержания ЗЭС в закрытом состоянии; и ЗЭС может находиться в открытом состоянии, когда с контактной пары электродов ЗЭС снято напряжение и электроды могут свободно отделяться друг от друга.

При этом ЗЭС состоит из двух частей, которые соединены и удерживаются в связанном состоянии друг с другом электростатической силой удержания ЗЭС, и ЗЭС при этом находится в закрытом состоянии, и на которые ЗЭС разделяется при переходе в открытое состояние. При этом одна из этих частей ЗЭС может соединяться с одним из разделяемых элементов конструкции летательного аппарата, а другая часть может соединяться с другим элементом конструкции летательного аппарата, так что при закрытом ЗЭС данные элементы удерживаются в связанном состоянии силой удержания ЗЭС, а при открытии ЗЭС данные элементы конструкции летательного аппарата переходят в несвязанное состояние и могут отделяться друг от друга.

Достигаемые технические результаты

С помощью ЗЭС разделение элементов конструкций летательного аппарата происходит предельно естественно и плавно, сила удержания этих элементов в единой конструкции мгновенно уменьшается практически до нуля, и при этом не возникает никаких дополнительных статических или динамических нагрузок в элементах или между элементами летательного аппарата, что и является основным техническим результатом настоящего изобретения. В результате многократно снижается риск аварии при разделении элементов конструкций летательных аппаратов.

Кроме этого ЗЭС имеет еще ряд преимуществ, актуализирующих его использование для фиксации элементов конструкции летательного аппарата: ЗЭС способен создавать силу удержания в десятки и сотни тонн, при этом он достаточно легкий и компактный, имеет очень высокую удельную мощность (силу удержания на единицу веса), легко управляется и открывается действительно мгновенно, поскольку скорость распространения потенциалов в сети равна скорости света.

Лучшими диэлектриками для использования в ЗЭС являются сегнетокерамические диэлектрики, относительная диэлектрическая проницаемость которых достигает 103-104 единиц. Однако в условиях открытого космоса могут оказаться полезными и другие виды диэлектриков: обычная керамика, стекло, слюда, полиимиды, полиамиды, полимеры, пластмассы, тефлон.

1. Устройство для разделения элементов конструкций летательных аппаратов, состоящее как минимум из одного замка электростатического (ЗЭС);

при этом ЗЭС представляет собой устройство, которое содержит как минимум одну контактную пару электродов ЗЭС, разделенную узким слоем диэлектрика;

при этом ЗЭС может находиться в двух состояниях: в закрытом состоянии, когда на контактную пару электродов ЗЭС, приведенных в состояние примыкания друг к другу через разделяющий их диэлектрик, подано электрическое напряжение, при этом на электродах образуются электрические заряды противоположного знака и электроды удерживаются в данном состоянии примыкания друг к другу силой электростатического притяжения между электродами, и эта сила, таким образом, является силой удержания ЗЭС в закрытом состоянии; и ЗЭС может находиться в открытом состоянии, когда с контактной пары электродов ЗЭС снято напряжение и электроды могут свободно отделяться друг от друга;

при этом ЗЭС состоит как минимум из двух частей, которые соединены и удерживаются в связанном состоянии друг с другом электростатической силой удержания ЗЭС, и ЗЭС при этом находится в закрытом состоянии, и на которые ЗЭС разделяется при переходе в открытое состояние; при этом одна из этих частей ЗЭС может соединяться с одним из разделяемых элементов конструкции летательного аппарата, а другая часть может соединяться с другим элементом конструкции летательного аппарата, так что при закрытом ЗЭС данные элементы удерживаются в связанном состоянии силой удержания ЗЭС, а при открытии ЗЭС данные элементы конструкции летательного аппарата переходят в несвязанное состояние и могут отделяться друг от друга.

2. Устройство для разделения элементов конструкций летательных аппаратов по п. 1, отличающееся тем, что в ЗЭС в качестве диэлектрика, разделяющего контактную пару электродов ЗЭС, содержит любую комбинацию из следующих диэлектрических материалов: сегнетокерамический диэлектрик, керамика, стекло, слюда, полиимиды, полиамиды, полимеры, пластмассы, тефлон.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к средствам криптографического преобразования информации, а также к технике защиты различных объектов от доступа посторонних лиц и может быть использовано для обеспечения санкционированного доступа к хранилищам, сейфам и потенциально-опасным технологическим процессам.

Настоящее изобретение относится к системе (1, 10) для крепления и ослабления крепления, включающей в себя: исполнительное устройство (2, 20), которое имеет некоторое количество исполнительных элементов (22, 220), изготовленных из магнитного, магниточувствительного или немагнитного материала, и устройство (3, 30, 3') для блокирования и разблокирования, которое включает в себя первый элемент (4, 40, 4'), второй элемент (5, 50, 5') и первую плоскость (7, 70) между вышеуказанным первым элементом (4, 40, 4') и вышеуказанным вторым элементом (5, 50) и вторую плоскость (8, 80) между вторым элементом (5, 50, 5') и третьим элементом (6, 60, 6').

Изобретение относится к области техники запорных устройств и может быть использовано для контроля вскрытия-закрытия служебных помещений. Содержит корпус с пазом, закрепленный на косяке двери, внутри паза установлена перекидная планка с возможностью ее поворота на 180° относительно крепежной оси, выступающий конец перекидной планки с электрическим контактом препятствует открытию двери и присоединен через элемент формирования запускающего импульса и генератор случайных чисел к входу дисплея электронной панели, установленной на двери, что сокращает время опечатывания служебного помещения.

Замок электростатический (ЗЭС) относится к устройствам фиксации и удержания в фиксированном состоянии друг относительно друга отдельных частей или элементов различных механизмов и устройств с возможностью их последующего обратного разъединения и функционирует за счет электростатической (кулоновской) силы притяжения между электродами, заряженными противоположными электрическими зарядами и разделенными достаточно узким слоем диэлектрика.

Изобретение относится к области магнитомеханики и позволяет упростить конструкцию и улучшить эксплуатационные качества защелки при повышении ее секретности управления.

Настоящее изобретение относится к запирающим устройствам, работающим без ключей, и может быть использовано для ограничения доступа. Техническим результатом заявляемого технического решения является создание надежной конструкции электронного навесного замка без использования ключа и других предметов для открытия и закрытия электронного навесного замка, одновременная блокировка/разблокировка замка и двух частей корпуса.

В настоящем изобретении раскрывается система зажима/разжима совмещаемых деталей, содержащая первую деталь (2), или верхнюю деталь, и вторую деталь (3), или нижнюю деталь, предназначенные для зажимания и разжимания с совмещением друг с другом по плоскости (4) относительного движения, и исполнительное устройство (1), отличающаяся тем, что указанная первая деталь (2) и указанная вторая деталь (3) обеспечивают в каждом случае ряд с одинаковым количеством гнезд (210, 310) и с таким взаимным расположением, чтобы образовывать пары гнезд (210, 310), каждая из которых обеспечивает внутри средства (220, 320) центрирования, причем указанная система также обеспечивает ряд первых магнитных деталей (230′), имеющих первую длину, ряд вторых магнитных деталей (230″), имеющих вторую длину, меньшую длины указанного ряда первых магнитных деталей (230′), и ряд третьих магнитных деталей (230‴), имеющих третью длину, равную половине суммы указанных первой и второй длин, причем общая высота указанных пар гнезд (210, 310) имеет значение, равное или большее удвоенной указанной первой длине, причем внутри каждой из указанных пар гнезд (210, 310) обеспечена пара магнитов, состоящая из одной из указанных первых (230′) магнитных деталей и одной из указанных вторых (230″) магнитных деталей, или пара указанных третьих (230‴) магнитных деталей, причем положение относительно друг друга и направление их полярности комбинированы случайным образом, так чтобы их обращенные друг к другу торцы совпадали с или были смещенными по отношению к указанной плоскости (4), причем указанное исполнительное устройство (1) обеспечивает ряд противодействующих деталей (110, 120, 130), содержащих магнитный (120, 130) материал, ферромагнитный материал или немагнитный (110) материал, направленных и скомбинированных так, чтобы притягивать, отталкивать или оставлять без изменений указанные пары магнитов (230′, 230″, 230‴), так чтобы при приближении указанного исполнительного устройства (1) к одной из указанных двух деталей (2, 3) все указанные пары магнитов (230′, 230″, 230‴) выравнивались по указанной плоскости (4), делая возможным относительное движение двух деталей (2, 3).

Схема подключения электрического замка для створки запасного выхода относится к схемам защиты, осуществляющим автоматическое отключение для обеспечения требований противопожарной безопасности.

Предлагается способ приведения в действие системы (1) доступа для двери дома, включающей дверную станцию (3), по меньшей мере две квартирные станции (13, 19), а также шину (25), соединяющую эти станции, причем дверная станция (3) содержит блок (8) управления, а также вызывную кнопку (5, 6, 7) для каждой квартирной станции (13, 19), выступающую в качестве точки вызова для определенной квартирной станции (13, 19), причем каждая квартирная станция (13, 19) содержит блок (14, 20) управления и кнопку (17, 23) подтверждения, причем на первом этапе блок (8) управления дверной станцией (3) устанавливают в режим приведения в действие, на втором этапе для всех квартирных станций (13, 19) одновременно в последовательном порядке через короткие заранее определенные интервалы выделяют точки вызова, на третьем этапе обходят все квартирные станции (13, 19) и, как только фактически выделенная точка вызова должна быть соотнесена с фактически посещенной квартирной станцией (13, 19), нажимают на кнопку (17, 23) подтверждения, на четвертом этапе принятое соотнесение записывают в память (9) дверной станции (3).

Электромагнитный замок относится к области охранной техники, в частности к запирающим устройствам, управляемым средствами электронной техники, и может быть использован для запирания свободного конца контрольного устройства фиксации велосипеда, детской коляски и подобных транспортных средств на парковке для таких транспортных средств, а также для запирания дверей шкафов, сейфов, помещений, содержит корпус, соленоид, сердечник, ловитель, фиксатор, шарики, пружину, ригель, сигнальный проводник, подключенный к электропроводящему корпусу, проводник ригеля, подключенный к внутреннему корцу ригеля, корпус крепится к опоре изолированно, в котором сигнальный проводник, корпус, по меньшей мере одна из электропроводящих деталей замка, соприкасающаяся с корпусом и ригелем в запертом положении ригеля, ригель, проводник ригеля являются звеньями цепи обратной связи.

Изобретение относится к космической технике, а именно к комплексам очистки околоземного космического пространства, преимущественно, от малогабаритного космического мусора (КМ).

Изобретение относится к способам электротермического ускорения твердых тел. В способе электротермического ускорения твердых тел разряд между рельсами-токоподводами перемещается вместе со снарядом перемычкой, что провоцирует разряд между дном снаряда и рельсами.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для защиты Земли и космических аппаратов (КА) от астероидно-кометной опасности (АКО). Выводят на орбиту КА со средствами аппаратуры наблюдения (АН) на базе телескопов, первичной обработки изображений и непрерывной прямой двусторонней радиосвязи, устанавливают АН на Луне, синхронизируют КА-телескопы по шкале единого времени, размещают главную оптическую ось АН каждого КА в точках Лагранжа, поочередно сканируют и получают изображения участков небесной сферы, определяют координаты и блеск наблюдаемых небесных объектов (НО), принимают и обрабатывают на наземном пункте управления изображения с зафиксированными новыми НО, с помощью информационно-аналитического центра мониторинга АКО собирают, обрабатывают, анализируют, систематизируют, каталогизируют и хранят информацию об объектах АКО, строят динамику перемещений НО во времени и пространстве, вычисляют орбиты НО, регулярно обновляют и передают потребителям информацию об уточненных параметрах НО, оценивают степень угрозы математическим методом, основанным на критерии минимума среднего риска и зависящим от стоимости ложной тревоги, вероятности отсутствия столкновения, условной вероятности ложной тревоги, весового множителя, стоимости ущерба при столкновении, вероятности столкновения, условной вероятности пропуска столкновения, плотности вероятности положения КА или Земли в пространстве, отношения правдоподобия, плотности вероятности положения опасных космических объектов в пространстве, принимают решения о дальнейших действиях.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для разрушения фрагментов космического мусора (КМ). Запускают к фрагменту КМ космический перехватчик, закрепляют на поверхности на фрагменте КМ гелеобразное взрывчатое вещество, производят взрыв с помощью управляемого детонатора.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для защиты Земли от опасных космических объектов (КО). Осуществляют мониторинг космического пространства, выявляют и анализируют опасный КО, оценивают вероятность, место и время столкновения опасного КО с Землёй и действующими космическими аппаратами (КА), по предварительной информации с учётом критерия минимума среднего риска оперативно доводят до центров управления космических систем, комплексов и правительств стран о возникающей угрозе.
Изобретение относится к сфере космических исследований и технологий. Способ ночного освещения Марса характеризуется тем, что на поверхность, по меньшей мере, одного спутника Марса помещают люминофор.

Изобретение относится к методам снижения угрозы для Земли от опасных космических объектов (ОКО): астероидов, комет и т.п. Способ включает посылку к ОКО космического аппарата с оборудованием для разрушения ОКО и посадку на ОКО.
Изобретение относится к средствам и методам управления траекторией движения космических объектов, в частности астероидов. Способ заключается в том, что на поверхность астероида локально наносят по меньшей мере одно вещество в твердом или жидком состоянии.

Изобретение относится к космонавтике и может быть использовано для защиты Земли от космических объектов (КО). Формируют линию воображаемой окружности на поверхности КО и равномерно по поверхности воображаемого купола, опирающегося на эту окружность, устанавливают группы зарядов, воздействуют на КО последовательно серией, согласованной с геометрическими размерами и плотностью КО, взрывов, отделяющихся от космических перехватчиков с системой управления, двигателями коррекции траектории полета, двигателями выравнивания скоростей и устройством наведения на цель, пространственно распределенных групп ядерных или термоядерных зарядов взрывчатых веществ с детонатором, жидкостью и дистанционным устройством одновременного подрыва всех зарядов группы в приповерхностных слоях метеоритно-кометного вещества, при этом в вершине воображаемого купола производят взрыв зарядов большей, или равной, или меньшей мощностей, а остальные взрывы производят зарядами равной мощности.
Изобретение относится к области модификации параметров космической среды и, в частности, атмосферы Марса. Оно может быть использовано для экспериментальной наземной отработки данной технологии в искусственно созданной среде.
Изобретение относится к управлению движением стыкуемых космических аппаратов (КА). Способ обеспечивает касание активного (АК) и пассивного (ПА) КА с требуемыми значениями скорости, для чего регулируют скорость причаливания в зависимости от дальности.
Наверх