RU2389994C1

RU2389994C1 - Device to joint aircraft separating elements together

Info

Publication number: RU2389994C1
Application number: RU2008139861/28A
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Орлов (RU); Александр Сергеевич Орлов; Сергей Александрович Орлов (RU); Сергей Александрович Орлов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва"
Priority date: 2008-10-07
Filing date: 2008-10-07
Publication date: 2010-05-20

Abstract

FIELD: aircraft engineering. ^ SUBSTANCE: proposed device comprises insert, fasteners and detonating charge. Said insert has lugs to connect it to aircraft separating elements. Note that said insert is fitted with gaps between lug transverse faces and those of separating elements. Insert central part has through channels to accommodate elongated charges. Gaskets are fitted between insert lugs and jointed parts, their acoustic compliance exceeding that of insert and separating elements. ^ EFFECT: reduced impact loads on jointed elements, preset stiffness of joint. ^ 2 cl, 5 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к областям авиационной и ракетно-космической техники и может быть использовано при проектировании различных разделяющихся систем и устройств.The invention relates to the fields of aviation and rocket and space technology and can be used in the design of various separable systems and devices.

В настоящее время известны устройства разделения с использованием пиропатронов, например, патенты РФ №2281234, 2096275, 2144892, 2224693, пирошнуров, например, по патентам США №3362290, №3336868 кл.102-24. Устройство по патенту США №3362290 представляет собой вилкообразный элемент, закрепленный к створке с помощью заклепок. На ответной створке закреплен элемент, точно входящий во внутреннюю полость элемента, в которой установлен детонирующий удлиненный заряд (ДУЗ).At present, separation devices using pyrocartridges are known, for example, RF patents No. 2281234, 2096275, 2144892, 2224693, firecords, for example, according to US patents No. 3362290, No. 3336868 cl. 102-24. The device according to US patent No. 3362,290 is a fork-shaped element fixed to the sash with rivets. An element is fixed on the mating leaf, which exactly fits into the internal cavity of the element in which the detonating elongated charge (DLD) is installed.

Устройство по патенту США №3336868 кл.102-24 состоит из разделяемых частей конструкции, связанных между собой металлической полосой. Линейный заряд расположен по центру полосы. Заряд уложен вдоль всей линии разделения. Вдоль всего заряда проходит ДУЗ. Все пиротехническое устройство по всей длине закрыто кожухом, состоящим из двух взаимно перекрывающихся частей.The device according to US patent No. 3336868 class 102-24 consists of separable parts of the structure, interconnected by a metal strip. The linear charge is located in the center of the strip. The charge is laid along the entire separation line. Along the entire charge passes DPS. The entire pyrotechnic device along the entire length is covered by a casing consisting of two mutually overlapping parts.

Наиболее близким к заявляемому решению является «Устройство для соединения разделяемых элементов летательного аппарата» патент РФ №2327130. Устройство содержит крепежные элементы, вставку с лапками, соединяющими ее с разделяемыми элементами летательного аппарата, которая установлена с зазорами между поперечными гранями лапок и поперечными гранями разделяемых элементов, а в центральной части вставки выполнены сквозные каналы, в которых через один размещены удлиненные детонирующие заряды.Closest to the claimed solution is "Device for connecting shared elements of the aircraft" RF patent No. 2327130. The device contains fasteners, an insert with tabs connecting it to the aircraft’s separable elements, which is installed with gaps between the transverse faces of the legs and the transverse faces of the elements to be separated, and through channels are made in the central part of the insert, in which elongated detonating charges are placed through one.

Общим недостатком применяемых в настоящее время пиротехнических устройств разделения остается достаточно большой импульс, передаваемый на конструкцию при разделении, а также существенное снижение жесткости соединения и увеличение габаритов устройства при использовании различных амортизаторов.A common drawback of the pyrotechnic separation devices currently used is a sufficiently large impulse transmitted to the structure during separation, as well as a significant reduction in the rigidity of the connection and an increase in the dimensions of the device when using various shock absorbers.

Устройство по патенту РФ №2327130 не обеспечивает полного исключения передачи ударных воздействий на соединяемые элементы конструкций, поэтому необходимы дополнительные меры, обеспечивающие снижение ударного воздействия без ухудшения эксплуатационных качеств устройства.The device according to the patent of the Russian Federation No. 2321730 does not provide a complete exclusion of the transmission of shock effects on the connected structural elements, therefore, additional measures are required to reduce shock impact without compromising the performance of the device.

Предлагаемое решение позволяет создать устройство, значительно снижающее ударное воздействие на конструкцию, исключающее разлет осколков и не меняющее жесткость соединения.The proposed solution allows you to create a device that significantly reduces the impact on the structure, eliminating the expansion of fragments and not changing the rigidity of the connection.

Указанный эффект достигается благодаря тому, что лапки вставки выполнены из многослойного материала, слои которого имеют различную акустическую податливость, которая убывает в направлении торцов лапок. Дополнительный эффект снижения ударного воздействия достигается тем, что части разделяемых элементов, сопрягаемые с лапками вставки, выполнены из многослойного материала, слои которого имеют различную акустическую податливость, которая возрастает в направлении торцов лапок.This effect is achieved due to the fact that the legs of the insert are made of a multilayer material, the layers of which have different acoustic flexibility, which decreases in the direction of the ends of the legs. An additional effect of reducing the impact is achieved in that the parts of the elements to be mated to the legs of the insert are made of a multilayer material, the layers of which have different acoustic flexibility, which increases in the direction of the ends of the legs.

Суть заявленного решения поясняется чертежами, где на фиг.1-3 показано устройство для соединения разделяемых элементов летательного аппарата.The essence of the claimed solution is illustrated by drawings, where Figs. 1-3 show a device for connecting shared elements of an aircraft.

Устройство состоит из соединяемых деталей 1, 2, вставки 3 с выполненными в ней сквозными отверстиями 4, 5. В отверстиях 4 располагается ДУЗ 6. Между вставкой 3 и соединяемыми деталями 1, 2 обеспечены зазоры 7, 8 и установлены прокладки 9. Соединение вставки 3 с деталями 1, 2 выполняется с помощью крепежных элементов 10 (например, заклепок, винтов и т.д.), а подрыв ДУЗ осуществляется с помощью электродетонаторов 11. Закрываются ДУЗ и электродетонаторы защитными кожухами 12, прикрепленными к вставке 3 и состоящими из двух перекрывающихся частей, прикрепленных к вставке. Вставка 3 выполнена в виде центральной части с отверстиями 4, 5 и лапками 13 из материалов с различной акустической податливостью.The device consists of connected parts 1, 2, insert 3 with through holes 4, 5 made in it. In the holes 4 there is a remote sensing device 6. Between insert 3 and connected parts 1, 2, gaps 7, 8 are provided and gaskets are installed 9. Connection of insert 3 with parts 1, 2 is carried out using fasteners 10 (for example, rivets, screws, etc.), and undermining of the remote control is carried out using electric detonators 11. The remote control and electric detonators are closed with protective casings 12 attached to insert 3 and consisting of two overlapping parts attached x to insert. Insert 3 is made in the form of a central part with holes 4, 5 and tabs 13 of materials with different acoustic flexibility.

Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.

До подрыва ДУЗ вставка 3 прочно соединяется с помощью заклепочных швов с соединяемыми деталями 1, 2.Prior to undermining the DPS, insert 3 is firmly connected with riveted seams to the connected parts 1, 2.

При подаче напряжения на детонаторы 11 происходит подрыв ДУЗ 6 и в сквозных отверстиях 4 повышается давление и происходит разрушение стенок между отверстиями 4, 5. Связь между соединяемыми элементами 1, 2 разрывается по плоскости расположения заряда. Осколки, образующиеся при разрушении стенок, остаются в сквозных отверстиях 5, и их разлета не происходит. Осколки системы электроподрыва улавливаются защитными кожухами 12. Ударные воздействия, возникающие при подрыве ДУЗа, на соединяемые детали 1, 2 передаются через лапки 13 вставки 3. На фиг.3 показан дополнительный вариант устройства, где части 14 соединяемых деталей 1, 2 выполнены из многослойного материала.When a voltage is applied to the detonators 11, the DPS 6 is undermined and the pressure increases in the through holes 4 and the walls between the holes 4, 5 are destroyed. The connection between the connected elements 1, 2 is broken along the plane of the charge. The fragments formed during the destruction of the walls remain in the through holes 5, and their expansion does not occur. The fragments of the electric underfloor system are captured by the protective covers 12. The impacts arising from the undermining of the remote sensing device are transmitted to the connected parts 1, 2 through the tabs 13 of the insert 3. Figure 3 shows an additional embodiment of the device, where parts 14 of the connected parts 1, 2 are made of multilayer material .

Рассмотрим теперь механизм снижения ударного воздействия после срабатывания ДУЗа. Ударное воздействие (фиг.4) на элемент II может передаться лишь в том случае, если волны будут распространяться в створе углов СОЕ и FOG. Волны распространяются в створе угла СОЕ на границе раздела DC, так как акустическая податливость слоя лапки с импедансом P₂C₂ меньше акустической податливости самой вставки с импедансом Р₁С₁, то будет происходить как проникновение волн в материал с импедансом P₂C₂, так и их отражение от границы раздела сред.Let us now consider the mechanism for reducing shock after the operation of a remote sensing. The impact (Fig. 4) on element II can be transmitted only if the waves propagate in the alignment of the angles of SOE and FOG. The waves propagate in the alignment of the angle of reference at the DC interface, since the acoustic flexibility of the foot layer with an impedance of P ₂ C _{2 is} less than the acoustic flexibility of the insert itself with an impedance of P ₁ C ₁ , it will occur as waves penetrate into the material with an impedance of P ₂ C ₂ , and their reflection from the interface.

Соотношение между отражением и прохождением определяется акустической податливостью слоев (см., например, А.Ф.Лепендин «Акустика». М.: Высшая школа, 1978, стр.180-192). Характеристиками такого эффекта служат коэффициенты отражения и прохождения волны.The relationship between reflection and transmission is determined by the acoustic flexibility of the layers (see, for example, A.F. Lependin, “Acoustics”. M: Higher School, 1978, pp. 180-192). The characteristics of this effect are the reflection and transmission coefficients of the wave.

Рассмотрим, например, формулы для коэффициентов отражения и прохождения по давлению.Consider, for example, formulas for the reflection and transmission coefficients of pressure.

- коэффициент отражения,

- reflection coefficient,

t_p- коэффициент прохождения по давлению,t _p is the coefficient of passage through pressure,

приведенное волновое сопротивление второй среды (в которую входит волна), а ρ и с - плотность и скорость звука в средах.

the reduced wave impedance of the second medium (into which the wave enters), and ρ and c are the density and speed of sound in the media.

- акустическая податливость i-го слоя.

- acoustic compliance of the i-th layer.

Особенностью прохождения волн через границу раздела является то, что при переходе волны из среды с большей акустической податливости в меньшую коэффициент прохождения по давлению падает. При переходе из среды с меньшей акустической податливостью в большую все происходит наоборот: коэффициент прохождения по давлению возрастает. Таким образом, варьируя акустическими характеристиками сред, можно получить необходимое снижение амплитуд волн, а меняя толщины слоев (т.е. регулируя задержку по времени прохождения волны через разделы сред), можно обеспечить и необходимый частотный состав воздействия. Особо следует обратить внимания на слои с максимальной акустической податливостью. В этом случае на границе раздела наблюдаются эффекты, близкие к полному отражению от свободной границы (акустическая податливость → ∞).A feature of the passage of waves through the interface is that when a wave passes from a medium with greater acoustic compliance to a lower transmission coefficient, the pressure decreases. When moving from a medium with a lower acoustic compliance to a larger one, the opposite happens: the pressure transmission coefficient increases. Thus, by varying the acoustic characteristics of the media, it is possible to obtain the necessary decrease in the amplitudes of the waves, and by changing the thickness of the layers (i.e., by adjusting the delay in the time the wave propagates through the sections of the media), the necessary frequency composition of the effect can also be provided. Particular attention should be paid to layers with maximum acoustic flexibility. In this case, effects close to total reflection from the free boundary (acoustic compliance → ∞) are observed at the interface.

Основой расчета параметров волн деформаций может, например, служить широко известный метод кусочных волн. Согласно этому методу прежде всего рассчитываются параметры кусочных волн деформаций, возникающих при прохождении волны через границу сред. Далее производится суммирование всех кусочных волн, проходящих через границу сред.For example, the well-known piecewise wave method can serve as the basis for calculating the parameters of strain waves. According to this method, first of all, the parameters of piecewise deformation waves that arise when a wave passes through a media boundary are calculated. Next, the summation of all piecewise waves passing through the boundary of the media.

Алгоритм подбора материалов вкладышей, их размеров, количества относится к «ноу-хау» изобретения и в материалах заявки не рассматривается.The algorithm for selecting the materials of the liners, their size, quantity refers to the "know-how" of the invention and is not considered in the application materials.

Ударные волны, возникшие во вставке, направлены в поперечном направлении, а продольные волны после разрушения стенки между полостями и многократного отражения от границ раздела и преобразования поперечных волн в продольные волны перейдут в соединяемые детали 1, 2 с существенным уменьшением амплитуды, как за счет рассеяния (в меньшей степени), так и за счет увеличения длительности пиков волн. Все это приводит к дополнительному снижению ударного воздействия.The shock waves generated in the insert are directed in the transverse direction, and the longitudinal waves after the destruction of the wall between the cavities and multiple reflection from the interfaces and the transformation of the transverse waves into longitudinal waves will pass into the connected parts 1, 2 with a significant decrease in amplitude, as due to scattering ( to a lesser extent), and by increasing the duration of the wave peaks. All this leads to an additional reduction in shock.

Изготовление законцовок соединяемых элементов из материалов с различной акустической податливостью приводит к дополнительному отражению и рассеянию волн, так как при прохождении волн из лапок вставки в законцовки соединяемых деталей 1, 2 также создаются границы разделения сред. Кроме того, существенно "растягивается" сам ударный импульс, что также приводит к значительному снижению амплитуд ударных волн.The manufacture of the ends of the connected elements from materials with different acoustic flexibility leads to additional reflection and scattering of the waves, since when passing waves from the legs of the insert into the ends of the connected parts 1, 2, media separation boundaries are also created. In addition, the shock pulse itself is substantially “stretched”, which also leads to a significant decrease in the amplitudes of shock waves.

Пример практического исполненияPractical example

Проверка эффективности разделения была проведена на вставке, показанной на фиг.5. Материал вставки сталь 3, ее ширина 40 мм. Для изготовления лапок на стальной брусок с двух сторон сваркой взрывом были приварены слои из Al, стали 30ХГСА, Cu, после чего было изготовлено устройство, показанное на фиг.5. Для подрыва использовался ДУЗ диаметром 1,3 мм на основе гексогена. Было проведено 3 срабатывания. Зарегистрировано снижение уровней ударных воздействий на 15-20%, что подтверждает правильность предложенного решения.Verification of the separation efficiency was carried out on the insert shown in Fig.5. The material of the insert is steel 3, its width is 40 mm. For the manufacture of paws on a steel bar from both sides, explosion layers of Al, 30KhGSA, Cu steel were welded by explosion, after which the device shown in Fig. 5 was manufactured. For blasting, an RDZ with a diameter of 1.3 mm based on hexogen was used. 3 operations were carried out. A decrease in the levels of impact by 15-20% was registered, which confirms the correctness of the proposed solution.

Из известных авторам источников информации и патентных материалов не известна совокупность признаков, сходных с совокупностью признаков заявленных объектов.Of the sources of information and patent materials known to the authors, the totality of features similar to the totality of features of the claimed objects is not known.

Claims

1. A device for connecting the shared elements of the aircraft, containing fasteners, an insert with tabs connecting it to the shared elements of the aircraft, which is installed with gaps between the transverse faces of the legs and the transverse faces of the shared elements, and through channels are made in the central part of the insert, of which elongated detonating charges are placed through one, and gaskets are installed between the tabs of the insert and the elements to be connected along the connection planes, acoustic pliability st is greater than an acoustic compliance and separated by the insertion element, you characterized in that the foot insert is made of a laminate whose layers have different acoustic compliance, which decreases towards the ends of the legs.

2. The device according to claim 1, characterized in that the parts of the shared elements mating with the legs of the insert are made of a multilayer material, the layers of which have different acoustic flexibility, which increases in the direction of the ends of the legs.