Cоединение служит для стыковки и дальнейшего быстрого разделения элементов конструкции и может применяться в летательных аппаратах. The connection is used for docking and further rapid separation of structural elements and can be used in aircraft.
Известно разъемное соединение, содержащее корпус и пирозаряд [1] Недостатками этого соединения являются большие ударные нагрузки при срабатывании и негерметичность после сгорания пороха. Known detachable connection containing the housing and pyrolysis [1] The disadvantages of this connection are large shock loads when triggered and leaks after the combustion of gunpowder.
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.The closest in technical essence to the proposed invention is a bursting bolt [2]
Its disadvantages are shock loads when triggered, design complexity due to the presence of a shear element connected to one of the connected parts.
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. The present invention provides tightness after operation and the reduction of shock loads. This is achieved by the fact that in a detachable connection containing a pyro-bolt, the body of which is made with a weakened link and with two threaded ends, a package of connected parts, a pyro-charge, in the pyro-bolt from both sides along the axis there are blind holes, one of which forms a tubular pyrocamera, and another with a weakened link formed by an annular groove made on the outer surface of the pyrobolt body, forms a jumper, the cross-sectional area of which is smaller than the cross-sectional area of the wall of the tubular pyrocamera, at the end from the sides A tubular pyrocamera is formed by a flange, each end is rigidly connected to one of the connected parts, the pyrobolt body is made of material with a “shape memory", and the said jumper is located in the plane of the connected parts.
На чертеже показано предлагаемое разъемное соединение. The drawing shows the proposed detachable connection.
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. The detachable connection consists of a pyro-bolt, the housing 1 of which is made of material with a "shape memory" with ends 2 and 3, an annular groove 4 and blind holes 5 and 6, made along the axis of the pyro-bolt body 1, the parts 7 and 8 to be joined, the nut 9, tightening connecting parts, a squib 10 mounted tightly on the gasket 11 in the blind hole 5 and pressed against the housing by the nut 12. The nut 9 is fixed to the housing 1 with the union nut 13. The jumper 14 formed by the annular groove 4 and the blind hole 6 is made less durable (in 1 5-2 times) than wall 15, formed by the surface of the blind hole 5 and the outer surface of the housing 1, i.e. the cross-sectional area of the jumper 14 is less than the cross-sectional area of the wall of the tubular pyrocamera. Prior to mounting the housing 1 into the connected parts 7 and 8, the housing 1, made of TN-1 nitinol, is stretched by 6% until the annular groove 4 is formed on the outer surface and undergoes special heat treatment (double annealing with a holding time of 1 h and air cooling). After completing the annular groove 4, the pyrobolt body is installed in the hole of the connected parts 7 and 8 on the flange 16 and tightened with a nut 9. The thickness of the jumper 14 is selected depending on the operating forces acting on the opening of the joint of the connected parts 7 and 8, and the tightening torque of the nut 9 is selected, based on the operational effort acting on the joint opening.
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 (70-80оС), 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.Pirobolt works as follows. When applying Electrosignal bridges on the cutter 10 the powder gases, burning, form a high temperature in the bulk is located in the recess 5, whereby the wall of the body 1 is heated to the martensite transformation point (70-80 ° C), after which a "recall" shape until the body is deformed. Due to the presence of stops on both sides of the ends 2 and 3 of the housing 1, the formation of a flange 16 on the housing at one end and the focus of the nut 9 on the other end, the entire force of the thermomechanical return is perceived by the jumper 14 and it is destroyed, since the force created by the wall 15 of the housing thermomechanical return, more strength of the jumper 14. The movement of the housing 1 at the point of rupture of the jumper 14 depends on the size of the preliminary extension of the housing 1. For example, if the tensile value is 6% of the length of the housing is 60 mm, the amount of movement of the housing at the gap is 3.6 mm. Due to the fact that the parts of the housing after the break are fastened to the parts to be joined with nuts 9 and 12 and when the jumper 14 ruptures there are no moving masses, overloads are minimal. The resulting combustion products after actuation remain in a sealed chamber.
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. Thus, the execution of two blind holes from the two ends of the pyrobolt, forming a tubular chamber and a jumper with different cross-sectional areas with the outer surface of the pyrobolt, and the formation of the flanging housing on the side of the tubular chamber with an emphasis on the joined part, rigid connection of the ends with the connected parts and execution of the body a pyro-bolt made of a material with a shape memory allows to reduce shock loads when triggered due to the absence of moving parts when triggered and to ensure tightness due to the location I am a weakened link outside the combustion zone of powder gases. Shock loads are reduced due to the absence of parts moving at high speed for a long stroke. This is achieved through the use of pyrobolt body material with a “shape memory". When the temperature of the wall of the pyrocamera reaches the temperature of the martensitic transformation, pyrobolt, trying to return to the state before it is stretched, breaks the jumper located in the joint plane outside the combustion zone of the powder gases. The location outside the combustion zone of the threshold gases of the jumper pyrobolt ensures the tightness of the pyrobolt after operation.