EP2179245A1 - Vorrichtung mit zwei bauteilen, die über eine trennschraube lösbar miteinander verbunden sind - Google Patents

Vorrichtung mit zwei bauteilen, die über eine trennschraube lösbar miteinander verbunden sind

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EP2179245A1
EP2179245A1 EP08785060A EP08785060A EP2179245A1 EP 2179245 A1 EP2179245 A1 EP 2179245A1 EP 08785060 A EP08785060 A EP 08785060A EP 08785060 A EP08785060 A EP 08785060A EP 2179245 A1 EP2179245 A1 EP 2179245A1
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EP
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separating
components
charge
separation
parachute
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Alexander Paesch
Martin Rybol
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Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Original Assignee
Rheinmetall Waffe Munition GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/006—Explosive bolts; Explosive actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B10/00—Means for influencing, e.g. improving, the aerodynamic properties of projectiles or missiles; Arrangements on projectiles or missiles for stabilising, steering, range-reducing, range-increasing or fall-retarding
    • F42B10/32—Range-reducing or range-increasing arrangements; Fall-retarding means
    • F42B10/48—Range-reducing, destabilising or braking arrangements, e.g. impact-braking arrangements; Fall-retarding means, e.g. balloons, rockets for braking or fall-retarding
    • F42B10/56—Range-reducing, destabilising or braking arrangements, e.g. impact-braking arrangements; Fall-retarding means, e.g. balloons, rockets for braking or fall-retarding of parachute or paraglider type

Definitions

  • the invention relates to a device with two components, which are releasably connected to one another via a separating screw, according to the features specified in the preamble of claim 1.
  • Such a device is known from DE 38 00 330 A1.
  • a parachute cartridge is connected to the rear wall of the active charge releasably via a separating screw.
  • the two interconnected components comprise axial telescopic guide members which are disposed about the separating screw and engage with each other.
  • annular clearance In the area of the plane of the parting line between the two components, an annular clearance (fillet groove) is provided, so that the gases released upon activation of the separation charge escape into the fillet groove and move the parachute cartridge axially relative to the active charge along the guide parts.
  • a pyrotechnic charge is used in the separating screw of the known device, by means of which the separation of the separating screw is initiated by deflagration. It has proved to be disadvantageous in this case that when using a pyrotechnic separation charge for the separation of the screw, a relatively large amount of explosive is needed. Therefore, a correspondingly large recess in the separating screw is provided. In addition, upon activation of the separation charge, a correspondingly large amount of hot gases are generated, which may easily damage nearby components of the device, etc. In the known device, it is also necessary to arrange in the dividing charge comprehensive cylindrical side wall of the separating screw an annular predetermined breaking point, along which ruptures the separating screw upon activation of the separating charge. Apart from the fact that the introduction of such a predetermined breaking point causes additional costs, it must be ensured in the intended use of the separating screw that the predetermined breaking point is located exactly in the range between the parts to be separated Kehlnut.
  • DE 195 32 746 A1 also discloses a separating screw for the detachable connection of two components, in which a detonative explosive is used as the separating charge instead of a pyrotechnic material.
  • a detonative explosive is used as the separating charge instead of a pyrotechnic material.
  • an annular predetermined breaking point is also required in this known separating screw for reproducible tearing.
  • the invention has for its object to provide a device of the type mentioned in which in the case of activation of the separation charge on the one hand, a rapid axial separation of the interconnected components and on the other hand despite high reliability relative to known separating screws relative small amount of charge is needed.
  • the invention is based essentially on the idea of using a detonative explosive instead of a pyrotechnic charge as the separating charge. Surprisingly, it has been found that with such a charge even when using relatively small amounts of charge not only a secure separation of the separating screw, but by exploiting the resulting in the detonation highly stressed gases can also achieve a rapid and reproducible displacement of the components to be separated.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of two by a separating screw interconnected parachute cassettes of a discharge body.
  • FIG. 3 shows a longitudinal section corresponding to Fig.1 after complete separation of the two parachute cassettes.
  • FIG. 1 shows an arrangement of two parachute cassettes 2, 3, which are fastened on the rear side to a not shown active charge of a discharge body.
  • the first parachute cartridge 2 containing a brake parachute 4 is fastened to the second parachute cartridge 3 contained by a rotary parachute (not shown) by means of a separating screw 5.
  • the two parachute cassettes 2, 3 have arranged around the separating screw 5 around, axially telescopically interlocking guide parts 6, 7.
  • an outwardly directed cylindrical guide member 6 is connected to the rear wall 8 of the second parachute cartridge 3 and provided on the rear wall 9 of the first parachute cartridge 2 in the cylindrical guide member 6 of the rear wall 8 slidably mounted piston-shaped guide member 7.
  • annular space 10 is provided around the separating screw 5. This clearance 10 is limited on the one hand by the bottom 11 of the cylindrical guide member 6 of the second parachute cartridge 3 and on the other hand by the bottom 12 of the piston-shaped guide member 7 of the first parachute cartridge 2.
  • the separating screw 5, which holds the two parachute cassettes 2, 3 together, has a recess 14 extending in the direction of its longitudinal axis 13, in which a separating charge 15 acting as a detonator is contained.
  • the brake parachute 4 is then opened and the first parachute cartridge 2 is thrown off, the separation charge 15 of the release screw 5 is electrically ignited by means of a mechanism known per se (FIG.
  • the separating screw 5 then ruptures in the region of the annular free space 10, and the process-related resulting, highly strained gases expand into the annular space 10. As a result, the separation process is initiated, the gas-tightness between the cylindrical guide member 6 and the piston-shaped guide member 7 via an O-ring 16 is ensured (Fig.2).
  • the device according to the invention may also comprise only one parachute cartridge, which is connected to the active charge via a separating screw.

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Description

BESCHREIBUNG
Vorrichtung mit zwei Bauteilen, die über eine Trennschraube lösbar miteinander verbunden sind
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit zwei Bauteilen, die über eine Trennschraube lösbar miteinander verbunden sind, gemäß den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 38 00 330 A1 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung handelt es sich um einen eine Wirkladung umfassenden Abwurfkörper mit Fallschirm, wobei eine Fallschirmkassette an der Rückwand der Wirkladung lösbar über eine Trennschraube verbunden ist. Die beiden miteinander verbundenen Bauteile umfassen axial-teleskopische Führungsteile, die um die Trennschraube herum angeordnet sind und ineinander greifen. Im Bereich der Ebene der Trennfuge zwischen den beiden Bauteilen ist ein ringförmiger Freiraum (Kehlnut) vorgesehen, so dass die bei Aktivierung der Trennladung freiwerdenden Gase in die Kehlnut entweichen und die Fallschirmkassette axial gegenüber der Wirkladung entlang der Führungsteile verschieben.
Als Trennladung wird in der Trennschraube der bekannten Vorrichtung eine pyrotechni- sche Ladung benutzt, mittels welcher die Trennung der Trennschraube durch Deflagration eingeleitet wird. Als nachteilig hat es sich hierbei erwiesen, dass bei der Verwendung einer pyrotechnischen Trennladung zur Trennung der Schraube eine relativ große Menge an Explosivstoff benötigt wird. Daher ist eine entsprechend große Ausnehmung in der Trennschraube vorzusehen. Außerdem werden bei Aktivierung der Trennladung eine entsprechend große Menge heißer Gase erzeugt, die in der Nähe befindliche Bauteile der Vorrichtung etc. leicht beschädigen können. Bei der bekannten Vorrichtung ist es ferner erforderlich, in der die Trennladung umfassenden zylinderförmigen Seitenwand der Trennschraube eine ringförmige Sollbruchstelle anzuordnen, entlang welcher die Trennschraube bei Aktivierung der Trennladung aufreißt. Abgesehen davon, dass das Einbringen einer derartigen Sollbruchstelle zusätzliche Kosten verursacht, muss bei der bestimmungsgemäßen Verwendung der Trennschraube sichergestellt werden, dass die Sollbruchstelle genau im Bereich der zwischen den zu trennenden Bauteilen bestehenden Kehlnut angeordnet ist.
Aus der DE 195 32 746 A1 ist ferner eine Trennschraube zur lösbaren Verbindung zweier Bauteile bekannt, bei der als Trennladung statt eines pyrotechnischen Materials ein deto- nativ wirkender Explosivstoff verwendet wird. Auf die Verwendung einer derartigen Trennschraube zur axialen Verschiebung benachbarter Bauteile wird in dieser Druckschrift nicht eingegangen. Außerdem wird auch bei dieser bekannten Trennschraube zum reproduzierbaren Aufreißen eine ringförmige Sollbruchstelle benötigt.
Ausgehend von der DE 38 00 330 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei der im Falle der Aktivierung der Trennladung einerseits ein schnelles axiales Separieren der miteinander verbundenen Bauteile erfolgt und andererseits trotz hoher Funktionssicherheit eine gegenüber bekannten Trennschrauben relativ geringe Ladungsmenge benötigt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbart der Unteranspruch.
Die Erfindung beruht im Wesentlichen auf dem Gedanken, als Trennladung statt einer pyrotechnischen Ladung einen detonativ wirkenden Explosivstoff zu verwenden. Überraschenderweise hat sich nämlich gezeigt, dass sich mit einer derartigen Ladung auch bereits bei Verwendung relativ geringer Ladungsmengen nicht nur eine sichere Trennung der Trennschraube, sondern durch Ausnutzung der bei der Detonation entstehenden hochgespannten Gase auch eine schnelle und reproduzierbare Verschiebung der zu trennenden Bauteile erreichen lässt.
Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, auf eine Sollbruchstelle im Bereich der zylinderförmigen Seitenwand der Trennschraube zu verzichten, da durch die Verwendung der detonativ wirkenden Trennladung ein Reißen der Seitenwand auch ohne Sollbruchstelle sichergestellt ist und die genaue Lage der Trennung durch den Freiraum zwischen den beiden Bauteilen definiert werden kann.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen:
Fig.1 einen Längsschnitt zweier durch eine Trennschraube miteinander verbundener Fallschirmkassetten eines Abwurfkörpers;
Fig.2 den Fig.1 entsprechenden Längsschnitt nach Aktivierung der Trennladung der Trennschraube, wobei die Fallschirmkassetten bereits teilweise voneinander getrennt sind, und
Fig.3 einen Fig.1 entsprechenden Längsschnitt nach vollständiger Trennung der beiden Fallschirmkassetten.
In den Fig.1-3 ist mit 1 eine Anordnung von zwei Fallschirmkassetten 2, 3 bezeichnet, die heckseitig an einer nicht dargestellten Wirkladung eines Abwurfkörpers befestigt sind. Dabei ist die, einen Bremsfallschirm 4 enthaltende erste Fallschirmkassette 2 an der, einen Rotationsfallschirm (nicht dargestellt) enthaltenen zweiten Fallschirmkassette 3 mittels einer Trennschraube 5 befestigt.
Die beiden Fallschirmkassetten 2, 3 weisen um die Trennschraube 5 herum angeordnete, axial-teleskopisch ineinander greifende Führungsteile 6, 7 auf. Dabei ist mit der Rückwand 8 der zweiten Fallschirmkassette 3 ein nach außen gerichtetes zylinderförmiges Führungsteil 6 verbunden und an der Rückwand 9 der ersten Fallschirmkassette 2 ein in dem zylinderförmigen Führungsteil 6 der Rückwand 8 verschiebbar gelagertes kolbenförmiges Führungsteil 7 vorgesehen.
In dem Bereich, in dem die Trennung der Trennschraube 5 erfolgen soll und in der die mit 100 bezeichnete Trennebene der beiden miteinander verbundenen Bauteile 2, 3 liegt, ist ein ringförmiger Freiraum 10 um die Trennschraube 5 herum vorgesehen. Dieser Freiraum 10 wird einerseits von dem Boden 11 des zylinderförmigen Führungsteiles 6 der zweiten Fallschirmkassette 3 und andererseits von dem Boden 12 des kolbenförmigen Führungsteiles 7 der ersten Fallschirmkassette 2 begrenzt. Die Trennschraube 5, welche die beiden Fallschirmkassetten 2, 3 zusammenhält, weist eine sich in Richtung ihrer Längsachse 13 erstreckende Ausnehmung 14 auf, in der eine als Detonator wirkende Trennladung 15 enthalten ist.
Soll nun nach einem vorgegebenen Flugweg des Abwurfkörpers der Bremsfallschirm 4 geöffnet und hierzu die erste Fallschirmkassette 2 abgeworfen werden, so wird mittels eines an sich bekannten Mechanismus die Trennladung 15 der Trennschraube 5 elektrisch gezündet (Fig.1).
Die Trennschraube 5 reißt dann im Bereich des ringförmigen Freiraumes 10, und die prozessbedingt entstehenden, hochgespannten Gase expandieren in den ringförmigen Freiraum 10. Hierdurch wird der Separationsvorgang eingeleitet, wobei die Gasdichtigkeit zwischen dem zylinderförmigen Führungsteil 6 und dem kolbenförmigen Führungsteil 7 über einen O-Ring 16 sichergestellt wird (Fig.2).
Sobald das kolbenförmige Führungsteil 7 aus dem zylinderförmigen Führungsteil 6 herausgedrückt wird (Fig.3), ist das axial geführte Abheben der ersten Fallschirmkassette 2 von der zweiten Fallschirmkassette 3, und damit auch von dem Wirkteil, beendet und die Gase können diffus expandieren. Anschließend öffnet sich der noch mit der zweiten Fallschirmkassette 3 verbundene Bremsfallschirm 4 (die Verbindung zwischen dem Bremsfallschirm und der zweiten Kassette ist in den Fig. nicht dargestellt).
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise auch nur eine Fallschirmkassette umfassen, welche mit der Wirkladung über eine Trennschraube verbunden ist.
Bei den beiden, mittels einer Trennschraube lösbar verbundenen Bauteilen braucht es sich ferner nicht zwingend um Bauteile eines Abwurfkörpers zu handeln, sondern es kann sich auch um Bauteile einer anderen Vorrichtung handeln, bei der eine lösbare Verbindung mittels einer Trennschraube gewünscht ist, wobei außer der schnellen Trennung der Trennschraube auch eine axial geführte Bewegung der zu trennenden Bauteile während des Trennvorganges gewünscht wird. Bezugszeichenliste
OO
1 Anordnung
2 (erste) Fallschirmkassette, Bauteil
3 (zweite) Fallschirmkassette, Bauteil
4 Bremsfallschirm
5 Trennschraube
6 (zylinderförmiges) Führungsteil
7 (kolbenförmiges) Führungsteil
Rückwand (zweite Fallschirmkassette)
9 Rückwand (erste Fallschirmkassette)
10 Freiraum
11 Boden (zylinderförmiges Führungsteil)
12 Boden (kolbenförmiges Führungsteil
13 Längsachse
14 Ausnehmung
15 Trennladung
16 O-Ring
100 Trennebene

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung mit zwei Bauteilen (2, 3), die über eine Trennschraube (5) lösbar miteinander verbunden sind, wobei die Trennschraube (5) eine Trennladung (15) enthält und die miteinander verbundenen Bauteile (2, 3) um die Trennschraube (5) herum angeordnete, axial-teleskopisch ineinander greifende Führungsteile (6, 7) aufweisen, und wobei im Bereich der Ebene einer Trennfuge zwischen den Bauteilen (2, 3) ein ringförmiger Freiraum (10) vorgesehen ist, so dass die bei Aktivierung der Trennladung (15) freiwerdenden Gase in den Freiraum (10) entweichen und eine axial geführte Verschiebung des einen Bauteiles (2) gegenüber dem anderen Bauteil (3) bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Trennladung (15) um einen Explosivstoff handelt, der die Trennung der Bauteile (2, 3) durch Detonation einleitet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Trennladung (15) in einer sich in Richtung der Längsachse (13) der Trennschraube (5) erstreckenden Ausnehmung (14) befindet und dass die Wandstärke der die Trennladung (15) umfassenden zylinderförmigen Seitenwand der Trennschraube (5) keine Sollbruchstelle aufweist, so dass die Lage des bei Aktivierung der Trennladung (15) sich ergebenden Risses der Trennschraube (5) durch den ringförmigen Freiraum (10) zwischen den zu trennenden Bauteilen (2, 3) definiert ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich mindestens bei dem einen Bauteil (2, 3) um eine an einem Abwurfkörper angeordnete Fallschirmkassette handelt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei beiden Bauteilen (2, 3) um an einem Abwurfkörper hintereinander angeordnete Fallschirmkassetten handelt.
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