RU2341423C1

RU2341423C1 - Attachment device

Info

Publication number: RU2341423C1
Application number: RU2007123325/11A
Authority: RU
Inventors: Сергей Михайлович Толмачев (RU); Сергей Михайлович Толмачев; Анатолий Васильевич Туголуков (RU); Анатолий Васильевич Туголуков; Валерий Иванович Соин (RU); Валерий Иванович Соин
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2008-12-20

Abstract

FIELD: mechanics, transport.

SUBSTANCE: attachment device incorporated with spacecraft being detached from carrier rocket in orbit incorporates a hollow bolt with groove and locking blocks with external sleeve displaced with the help of drive. Note that aforesaid bolt is furnished with fast-action heater arranged in the bolt bore and connected to power supply.

EFFECT: higher reliability of spacecraft detachment, reduced impact loads on spacecraft.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области космической техникиThe invention relates to the field of space technology

Как правило, фланцы (кронштейны) каркасов космического аппарата (КА) и отсеков ракеты-носителя стягиваются значительными силами, препятствующими раскрытию стыка от нагрузок, действующих при транспортировке и на активном участке полета.As a rule, the flanges (brackets) of the spacecraft (SC) frames and rocket compartments are pulled together by significant forces that impede the joint opening from the loads acting during transportation and in the active part of the flight.

Известны устройства крепления отделяемых КА, содержащие замки на основе болтовых соединений. Например, в патенте России №2111905, В64G1/64, 1996 г. болтовое соединение реализовано в виде болта с проточкой, в которую вставлены сухари, охваченные сдвигаемой гильзой.Known attachment devices for detachable spacecraft containing locks based on bolted connections. For example, in Russian patent No. 211905, B64G1 / 64, 1996, the bolted connection is implemented as a bolt with a groove in which crackers are inserted, covered by a movable sleeve.

При срабатывании подобных устройств во фланцах (кронштейнах) каркаса КА возникают вызванные почти мгновенным освобождением запасенной упругой энергии значительные силовые импульсы, распространяющиеся в виде колебательных волн с высокой частотой и амплитудой. Это может привести к нарушениям в работе высокочувствительных к ударным воздействиям приборов, размещенных на КА.When such devices are triggered, significant power pulses caused by almost instantaneous release of the stored elastic energy arise in the flanges (brackets) of the spacecraft’s frame, propagating in the form of vibrational waves with a high frequency and amplitude. This can lead to disruptions in the operation of highly sensitive to shock effects instruments placed on the spacecraft.

Задачей данного изобретения является создание устройства крепления КА с достижением технического результата в виде повышения надежности работы устройства крепления при разделении и снижения ударных нагрузок при срабатывании.The objective of the invention is to provide a spacecraft attachment device with the achievement of a technical result in the form of increasing the reliability of the attachment device during separation and reducing shock loads when triggered.

Эта задача решается тем, что в устройстве крепления КА, отделяемого на орбите от РН, включающем полый болт с проточкой и фиксирующими сухарями, охваченными подвижной гильзой, сдвигаемой посредством привода, в соответствии с изобретением болт оснащен быстродействующим нагревательным элементом, установленным в полости болта и подключенным к источнику электроэнергии.This problem is solved in that in the spacecraft fastening device, which is separated in orbit from the launch vehicle, including a hollow bolt with a groove and fixing crackers covered by a movable sleeve movable by a drive, in accordance with the invention, the bolt is equipped with a quick-acting heating element mounted in the bolt cavity and connected to a source of electricity.

Действенной мерой снижения уровня подобных воздействий является увеличение продолжительности процесса освобождения энергии стянутых фланцев, т.е. продолжительности срабатывания устройства крепления КА. Другой мерой смягчения удара могло бы стать снижение усилия в стягиваемом пакете перед открытием замка, что снизило бы величину высвобождаемой упругой энергии. При этом такое снижение, чтобы не вызвать удара, должно происходить достаточно плавно и растянуто по времени, например от 1 до 10-20 секунд.An effective measure to reduce the level of such effects is to increase the duration of the process of releasing the energy of the tightened flanges, i.e. the duration of the spacecraft attachment device. Another measure to mitigate the impact would be to reduce the force in the contractible bag before opening the lock, which would reduce the amount of elastic energy released. Moreover, such a decrease, so as not to cause an impact, should occur quite smoothly and stretched in time, for example from 1 to 10-20 seconds.

К такому плавному снижению усилия затяжки стянутых фланцев приводит постепенное нагревание болта путем внешнего теплового воздействия. Поскольку металлы при нагреве увеличиваются в размерах (расширяются), то несложный расчет показывает, что, например, стальной стержень с базовой длиной 35 мм при нагреве на 150 градусов по Цельсию удлиняется примерно на 60 мкм.Such a smooth decrease in the tightening force of the tightened flanges is caused by the gradual heating of the bolt by external heat. Since metals increase in size (expand) during heating, a simple calculation shows that, for example, a steel rod with a base length of 35 mm when heated by 150 degrees Celsius lengthens by about 60 microns.

Т.е., если удлинить болт не растягивая его гайкой, а воздействуя на него тепловым потоком, изолируя при этом материал фланцев от воздействия тепла, то усилие растяжения болта упадет и, соответственно, снизится энергоемкость его и стяжного соединения.That is, if you extend the bolt without stretching it with a nut, but acting on it with a heat flow, while isolating the flange material from heat, the tensile force of the bolt will drop and, accordingly, the energy consumption of it and the compression joint will decrease.

В качестве примера реализации принципа теплового воздействия на затянутое болтовое соединение приведен чертеж, на котором изображен стягивающий фланцы замок болтового типа с нагревательным элементом.As an example of the implementation of the principle of thermal effect on a tightened bolt connection, a drawing is shown, which shows a bolt-type lock tightening the flanges with a heating element.

Замок состоит из корпуса 1, полого болта 2, имеющего проточку «а».The lock consists of a housing 1, a hollow bolt 2 having a groove "a".

В проточке установлены сухари 3, охваченные гильзой 4. Гильза кинематически связана с приводом (на чертеже не показанном). В полость болта 2 ввернут быстродействующий нагреватель 5 со спиралью в оболочке или иного типа.In the groove, crackers 3 are mounted, covered by sleeve 4. The sleeve is kinematically connected to the drive (not shown in the drawing). A fast-acting heater 5 with a spiral in the shell or another type is screwed into the cavity of the bolt 2.

Болт затянут гайкой 6 крутящим моментом, обеспечивающим необходимое усилие стягивания фланцев 7. Нагреватель 5 снабжен изолированными от корпуса электрическими клеммами 8, к которым подсоединены питающие провода 9.The bolt is tightened with a nut 6 with a torque providing the necessary force to tighten the flanges 7. The heater 5 is equipped with electrical terminals 8 isolated from the housing, to which the power wires 9 are connected.

Работа замка происходит следующим образом. Перед включением привода на разделение (сдвиг гильзы и освобождение сухарей) подается электрический потенциал на клеммы нагревателя 5. За 5-10 сек нагреватель доводит стержень болта 2 до необходимой температуры (150-200°С), при которой болт удлинится настолько, что затяжка фланцев ослабнет. Быстрый нагрев изнутри болта исключает прогрев фланцев и удлинение стянутого пакета из-за инерционности процесса теплопередачи.The operation of the castle is as follows. Before turning on the drive for separation (sleeve shift and releasing crackers), an electric potential is supplied to the terminals of heater 5. For 5-10 seconds, the heater brings the shaft of bolt 2 to the required temperature (150-200 ° C), at which the bolt is extended so that the flanges are tightened will weaken. Fast heating from the inside of the bolt eliminates the heating of the flanges and elongation of the tightened package due to the inertia of the heat transfer process.

Этим достигается положительный результат при реализации работы устройства крепления со встроенным нагревательным элементом. Ожидаемые ударные нагрузки на КА существенно снизятся по сравнению с традиционной схемой работы замкового устройства.This achieves a positive result when implementing the operation of the fastening device with an integrated heating element. Expected shock loads on the spacecraft will significantly decrease in comparison with the traditional scheme of operation of the castle device.

В качестве нагревателя возможно использование изделий по ОСТ 37.003.091-92 №1602.3740, 1802.3740 или по ISO/DIS 6550-1, 6550-2, 6550-3 или химических источников тепловой энергии (например, термитных смесей), инициируемых также электрической энергией.As a heater, it is possible to use products according to OST 37.003.091-92 No. 1602.3740, 1802.3740 or according to ISO / DIS 6550-1, 6550-2, 6550-3 or chemical sources of thermal energy (for example, thermite mixtures), also initiated by electric energy.

Ослабление затяжки перед срабатыванием устройства крепления увеличивает надежность работы собственно замка из-за снижения усилий сдергивания гильзы и выхода сухарей из проточки болта. При этом потребуется меньшая энергетика привода (давление рабочей среды, габаритов и т.д.), что приведет к снижению удара, создаваемого приводом.The weakening of the tightening before the actuation of the fastening device increases the reliability of the lock itself due to a decrease in the efforts to pull off the sleeve and the release of crackers from the bolt groove. In this case, less drive energy will be required (pressure of the working medium, dimensions, etc.), which will lead to a reduction in the shock created by the drive.

Claims

1. The mounting device of the spacecraft, separated in orbit from the launch vehicle, including a hollow bolt with a groove and fixing crackers covered by a movable sleeve, shifted by means of a drive, characterized in that the bolt is equipped with a fast-acting heating element mounted in the cavity of the bolt and connected to the source current.

2. The device according to claim 1, characterized in that the heating element is connected to the on-board battery.