RU2426676C1 - Structural element connector/disconnector - Google Patents
Structural element connector/disconnector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2426676C1 RU2426676C1 RU2010117260/11A RU2010117260A RU2426676C1 RU 2426676 C1 RU2426676 C1 RU 2426676C1 RU 2010117260/11 A RU2010117260/11 A RU 2010117260/11A RU 2010117260 A RU2010117260 A RU 2010117260A RU 2426676 C1 RU2426676 C1 RU 2426676C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- shock
- bolt
- rod
- groove
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Vibration Dampers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам для соединения элементов конструкции и их быстрого последующего разделения в процессе эксплуатации, и преимущественно может быть использовано в ракетно-космической технике для стыковки ступеней ракеты-носителя, ракеты-носителя с космическим аппаратом или космического аппарата с его отделяемым элементом и последующего их разделения в процессе полета.The invention relates to the field of engineering, in particular to devices for connecting structural elements and their subsequent rapid separation during operation, and can mainly be used in space rocket technology for docking stages of a launch vehicle, a launch vehicle with a spacecraft or a spacecraft with its detachable element and their subsequent separation during the flight.
Устройства для соединения и последующего разделения элементов конструкции на основе использования для разделения пиротехнического привода или разрывного болта с детонирующим рабочим зарядом широко используются в ракетно-космической технике. Одними из основных проблем, возникающих при создании таких устройств, являются:Devices for connecting and subsequent separation of structural elements based on the use for separation of a pyrotechnic drive or an explosive bolt with a detonating working charge are widely used in rocket and space technology. One of the main problems that arise when creating such devices are:
- снижение ударных импульсов, воздействующих на разделяемые элементы конструкции в результате срабатывания пиротехнического привода или детонирующего рабочего заряда, поскольку указанные ударные импульсы, во-первых, оказывают отрицательное влияние на бортовую аппаратуру разделяемых элементов конструкции, а во-вторых, приводят к возникновению вращающих моментов, приложенных к разделяемым элементам конструкции;- reduction of shock pulses acting on the shared structural elements as a result of the operation of the pyrotechnic drive or detonating working charge, since these shock pulses, firstly, have a negative effect on the on-board equipment of the shared structural elements, and secondly, lead to the appearance of torques, applied to shared structural members;
- предотвращение истечения из внутреннего объема устройства продуктов сгорания или детонации рабочего заряда, которое, с одной стороны, также приводит к возникновению вращающих моментов, приложенных к разделяемым элементам конструкции. С другой стороны, продукты сгорания или детонации, вышедшие из внутреннего объема устройства и окружающие космический аппарат в процессе его орбитального функционирования, оказывают отрицательное влияние на работу его бортовой оптической и оптико-электронной аппаратуры.- preventing the outflow from the internal volume of the device of products of combustion or detonation of the working charge, which, on the one hand, also leads to the appearance of torques applied to the shared structural elements. On the other hand, the products of combustion or detonation, emerging from the internal volume of the device and surrounding the spacecraft during its orbital functioning, have a negative effect on the operation of its on-board optical and optoelectronic equipment.
Известен пиротехнический механизм для разделения частей объекта (SU 576443, 1977), содержащий корпус, поршень, гильзу, соединенную посредством шарикового фиксатора с корпусом, и несущий шток, связанный срезаемой чекой с гильзой. При срабатывании пиротехнического заряда под действием давления продуктов сгорания поршень толкает шток и раскрывает шариковый фиксатор.A known pyrotechnic mechanism for separating parts of an object (SU 576443, 1977), comprising a housing, a piston, a sleeve connected by means of a ball retainer to the housing, and a bearing rod connected by a cut check to the sleeve. When the pyrotechnic charge is triggered by the pressure of the combustion products, the piston pushes the rod and opens the ball retainer.
Известно также устройство для соединения разделяемых частей объекта (Колесников К.С., Козлов В.И., Кокушкин В.В. Динамика разделения ступеней летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1977, с.20, рис.1.14), которое содержит корпус, в котором установлены патронник с пиропатронами, гильза, шток и резьбовые вкладыши с опорными буртиками. При инициировании пиропатронов под действием давления продуктов сгорания гильза перемещается в корпусе и сходит с опорных буртиков резьбовых вкладышей, производя раскрытие стыка между разделяемыми элементами конструкции.There is also known a device for connecting shared parts of an object (Kolesnikov KS, Kozlov V.I., Kokushkin V.V. Dynamics of separation of aircraft stages. - M.: Mashinostroenie, 1977, p.20, Fig.1.14), which contains a housing in which a chamber with pyro-cartridges is installed, a sleeve, a rod and threaded inserts with supporting collars. When pyro-cartridges are initiated under the influence of the pressure of the combustion products, the sleeve moves in the housing and comes off the support flanges of the threaded inserts, opening the joint between the shared structural elements.
Указанные известные устройства не содержат элементов, снижающих воздействие ударных импульсов на разделяемые элементы конструкции в результате срабатывания пиротехнического привода, а также элементов, предотвращающих истечение из внутреннего объема устройства через зазоры продуктов сгорания рабочего заряда.These known devices do not contain elements that reduce the impact of shock pulses on shared structural elements as a result of the actuation of the pyrotechnic drive, as well as elements that prevent leakage from the internal volume of the device through the gaps of the combustion products of the working charge.
Наиболее близким к настоящему изобретению по технической сущности является известное устройство для быстрого разделения частей космического аппарата или ракетного блока (RU 2321527, 2008).Closest to the present invention in technical essence is a known device for the rapid separation of parts of a spacecraft or rocket block (RU 2321527, 2008).
Указанное устройство, являющееся ближайшим аналогом, содержит цилиндрический корпус, состоящий из двух частей, снабженных элементами крепления к соединяемым элементам конструкции, соединяющую части корпуса гильзу в виде полого со стороны головки разрывного болта, конец и головка которого соединены соответственно с одной и второй частями корпуса, разделяющий элемент в виде поршня со штоком, установленным в полости разрывного болта, и установленный со стороны поршня рабочий заряд со средством приведения его в действие. Разрывной болт имеет кольцевую проточку, выполнение которой обеспечивает образование утонченной калиброванной шейки, подлежащей разрыву при разделении.The specified device, which is the closest analogue, contains a cylindrical body, consisting of two parts, equipped with fasteners to connect the structural members, connecting the body parts in the form of a hollow from the side of the head of the bursting bolt, the end and head of which are connected respectively to one and the second parts of the body, a separating element in the form of a piston with a rod installed in the cavity of the bursting bolt, and a working charge installed on the piston side with means for actuating it. The bursting bolt has an annular groove, the implementation of which ensures the formation of a sophisticated calibrated neck, subject to rupture during separation.
Для снижения действия ударного импульса на элементы конструкции указанное известное устройство, во-первых, снабжено кольцеобразным амортизирующим элементом, который имеет П-образное сечение, установлен на штоке поршня между поршнем и внутренним торцом полости разрывного болта и подлежит необратимой деформации при движении поршня. Во-вторых, в головке разрывного болта выполнены сквозные каналы, входные отверстия которых расположены на внутренней цилиндрической поверхности головки в месте расположения поршня, а выходные отверстия - на внешней торцевой поверхности головки со стороны стержня разрывного болта. При разрушении шейки разрывного болта движущимся штоком с поршнем указанные сквозные каналы открываются и обеспечивают дросселирование газообразных продуктов детонации в пространство под головку разрывного болта, снижая их воздействие на поршень после разрушения шейки разрывного болта, а также откат головки разрывного болта с оставшейся частью его стержня. И, в-третьих, известное устройство снабжено колпачком-ловителем с установленным внутри его амортизирующим элементом, который закреплен на шпангоуте одного из элементов конструкции и после разрыва шейки разрывного болта ограничивает движение части корпуса устройства с закрепленным в ней концом разрывного болта, а также снижает действие ударного импульса на этот элемент конструкции за счет амортизирующего элемента.To reduce the impact of a shock pulse on structural elements, the known device is, firstly, equipped with an annular shock-absorbing element, which has a U-shaped cross section, is mounted on the piston rod between the piston and the inner end of the cavity of the bursting bolt and is subject to irreversible deformation when the piston moves. Secondly, through channels are made in the head of the burst bolt, the inlet openings of which are located on the inner cylindrical surface of the head at the location of the piston, and the outlet openings are located on the outer end surface of the head from the side of the burst bolt shaft. When the neck of a burst bolt is destroyed by a moving rod with a piston, these through channels open and provide throttling of gaseous detonation products into the space under the head of the burst bolt, reducing their effect on the piston after the burst of the neck of the burst bolt, as well as the rollback of the head of the burst bolt with the remaining part of its shaft. And thirdly, the known device is equipped with a catcher cap with a shock-absorbing element installed inside it, which is fixed to the frame of one of the structural elements and, after breaking the neck of the burst bolt, restricts the movement of a part of the device body with the end of the burst bolt fixed in it, and also reduces the effect shock pulse to this structural element due to the shock absorbing element.
Вместе с тем, несмотря на принятые меры, авторам являющегося ближайшим аналогом известного технического решения, среди которых есть и авторы настоящего изобретения, не удалось снизить ударные импульсы, действующие на разделяемые элементы конструкции, до значений, которые были бы меньше значений, определяемых нормативными документами в качестве допустимых при транспортировке бортовой аппаратуры ракетно-космической техники наземным, морским и воздушным транспортом. С одной стороны, это приводит к отрицательному влиянию ударных импульсов на бортовую аппаратуру разделяемых элементов конструкции, а, с другой стороны, накладывает существенные ограничения на размещение бортовой аппаратуры на элементах конструкции, что ухудшает габаритно-массовые характеристики объектов ракетно-космической техники. Кроме того, это вызывает возникновение вращающих моментов, приложенных к разделяемым элементам конструкции.However, despite the measures taken, the authors being the closest analogue of the known technical solution, among which are the authors of the present invention, failed to reduce the shock pulses acting on the shared structural elements to values that would be less than the values determined by regulatory documents in as permissible when transporting onboard equipment of rocket and space technology by land, sea and air transport. On the one hand, this leads to a negative impact of shock pulses on the on-board equipment of the shared structural elements, and, on the other hand, imposes significant restrictions on the placement of on-board equipment on the structural elements, which worsens the overall mass characteristics of rocket and space technology. In addition, this causes the occurrence of torques applied to the shared structural members.
В указанном известном устройстве, являющемся ближайшим аналогом, дросселирование газообразных продуктов детонации с использованием сквозных каналов, выполненных в головке разрывного болта, с одной стороны, в некоторой степени снижает их давление, что положительно сказывается на предотвращении выхода газообразных продуктов детонации из внутреннего объема устройства. Но, с другой стороны, при этом газообразные продукты детонации через указанные сквозные каналы поступают в пространство под головку разрывного болта, откуда облегчается их выход наружу через зазоры между частью корпуса и наружной поверхностью головки разрывного болта, а также между частью корпуса и наружной поверхностью стержня разрывного болта. Кроме того, истечение газообразных продуктов детонации происходит через зазоры между внутренней поверхностью разрывного болта и поверхностью поршня со штоком. Во-первых, это приводит к возникновению вращающих моментов, приложенных к разделяемым элементам конструкции. Во-вторых, продукты детонации, вышедшие из внутреннего объема устройства и окружающие космический аппарат в процессе его орбитального функционирования, оказывают отрицательное влияние на работу его бортовой оптической и оптико-электронной аппаратуры.In the specified known device, which is the closest analogue, the throttling of gaseous detonation products using through channels made in the head of the bursting bolt, on the one hand, reduces their pressure to some extent, which has a positive effect on preventing the release of gaseous detonation products from the internal volume of the device. But, on the other hand, in this case, the gaseous detonation products through these through channels enter the space under the head of the bursting bolt, from where it is easier to exit outside through the gaps between the part of the body and the outer surface of the head of the bursting bolt, as well as between the part of the body and the outer surface of the bursting rod bolts. In addition, the outflow of gaseous detonation products occurs through the gaps between the inner surface of the bursting bolt and the surface of the piston with the rod. Firstly, this leads to the appearance of torques applied to the shared structural members. Secondly, detonation products emerging from the internal volume of the device and surrounding the spacecraft in the process of its orbital functioning have a negative effect on the operation of its on-board optical and optoelectronic equipment.
Задачами настоящего изобретения являются снижение ударных импульсов, действующих на разделяемые элементы конструкции, а также повышение степени герметичности устройства.The objectives of the present invention are to reduce shock pulses acting on shared structural elements, as well as increasing the degree of tightness of the device.
Поставленные задачи решены согласно настоящему изобретению тем, что устройство для соединения и последующего разделения элементов конструкции, содержащее, в соответствии с ближайшим аналогом, корпус, состоящий из двух частей с элементами крепления к элементам конструкции, разрывной болт, установленный в отверстии первой части корпуса, соединенный концом и головкой соответственно с первой и второй частями корпуса и выполненный полым со стороны головки, поршень со штоком, установленным в полости разрывного болта, амортизирующий элемент и рабочий заряд со средством приведения его в действие, установленный во второй части корпуса со стороны расположения поршня, отличается от ближайшего аналога тем, что оно снабжено амортизирующей вставкой, выполненной в форме полого усеченного конуса, установленной в выполненной в отверстии первой части корпуса конической проточке и охватывающей выполненный у разрывного болта конический переход между его стержнем и головкой, в отверстии полости разрывного болта со стороны расположения поршня выполнена коническая проточка, на боковой поверхности поршня со стороны расположения штока выполнена кольцевая проточка, поршень снабжен коническим переходом от кольцевой проточки к штоку, а амортизирующий элемент выполнен в виде полого цилиндра, охватывающего кольцевую проточку поршня и частично конический переход поршня, причем амортизирующая вставка и амортизирующий элемент выполнены из пластичного необратимо деформируемого материала.The tasks are solved according to the present invention in that a device for connecting and subsequent separation of structural elements, comprising, in accordance with the closest analogue, a housing consisting of two parts with fastening elements to structural elements, an explosive bolt installed in the hole of the first housing part, connected the end and the head, respectively, with the first and second parts of the housing and made hollow from the side of the head, a piston with a rod installed in the cavity of the burst bolt, a shock-absorbing element and the working charge with the means for bringing it into action, installed in the second part of the housing from the side of the piston location, differs from the closest analogue in that it is equipped with a shock-absorbing insert made in the form of a hollow truncated cone installed in a conical groove made in the opening of the first part of the housing and embracing the conical transition made at the bursting bolt between its shaft and the head, a conical groove is made in the hole of the bursting bolt from the side of the piston, on the side an annular groove is made on the piston surface from the piston rod side, the piston is provided with a conical transition from the annular groove to the rod, and the shock-absorbing element is made in the form of a hollow cylinder covering the annular piston groove and partially the conical piston transition, the shock-absorbing insert and the shock-absorbing element made of irreversibly deformable plastic material.
При этом амортизирующая вставка и амортизирующий элемент выполнены из пластичного необратимо деформируемого материала, характеризуемого относительным удлинением 18-50% и остаточным сужением площади поперечного сечения при разрыве 50-80%, например из алюминия, пеноалюминия или меди, а между коническим переходом и головкой разрывного болта выполнена кольцевая проточка.At the same time, the shock-absorbing insert and the shock-absorbing element are made of irreversibly deformable plastic material characterized by a relative elongation of 18-50% and a residual narrowing of the cross-sectional area at a gap of 50-80%, for example, from aluminum, foam aluminum or copper, and between the conical transition and the burst bolt head an annular groove is made.
Выполнение в отверстии полости разрывного болта со стороны расположения поршня конической проточки, выполнение на боковой поверхности поршня со стороны расположения штока кольцевой проточки, снабжение поршня коническим переходом от кольцевой проточки к штоку, а также выполнение амортизирующего элемента из пластичного необратимо деформируемого материала в виде полого цилиндра, охватывающего кольцевую проточку поршня и частично конический переход поршня, обеспечивают снижение ударных импульсов, действующих на разделяемые элементы конструкции, а также повышение степени герметичности устройства.Execution of a burst bolt in the hole of the cavity from the location of the piston of the conical groove, execution on the side of the piston from the side of the rod of the annular groove, supplying the piston with a conical transition from the annular groove to the rod, and also the implementation of the shock-absorbing element from a plastic irreversibly deformable material in the form of a hollow cylinder, covering the annular groove of the piston and partially conical transition of the piston, reduce shock pulses acting on the shared elements Design, as well as increasing the degree of tightness of the device.
При таком техническом решении амортизирующий элемент в виде полого цилиндра охватывает боковую поверхность проточки поршня и частично конический переход поршня. Это позволяет выполнить цилиндрический амортизирующий элемент с высотой, которая существенно превышает значение высоты амортизирующего элемента ближайшего аналога, не превышающее из-за особенностей конструкции величины рабочего хода поршня. Естественно, что больший габаритный размер амортизирующего элемента, вдоль которого происходит его необратимая деформация, требует больших затрат кинетической энергии движения поршня для его деформации, что обеспечивает снижение ударных импульсов, действующих на оба разделяемых элемента конструкции. Когда при инициировании рабочего заряда поршень со штоком приходят в движение, амортизирующий элемент, упирающийся в образовавшийся за счет выполненной кольцевой проточки фланец поршня, двигается вместе с поршнем, попадает в зазор между конической проточкой отверстия полости разрывного болта и коническим переходом поршня и необратимо деформируется в этом зазоре. Деформация амортизирующего элемента из пластичного необратимо деформируемого материала, изначально имеющего форму полого цилиндра, в зазоре между двумя коническими поверхностями конической проточки разрывного болта и конического перехода поршня также требует затрат большей кинетической энергии поршня по сравнению со случаем деформации между поверхностями, перпендикулярными направлению движения поршня, как это предусмотрено в устройстве, являющемся ближайшим аналогом. Это обеспечивает дополнительное снижение ударных импульсов, действующих на оба разделяемых элемента конструкции.With this technical solution, the shock-absorbing element in the form of a hollow cylinder covers the lateral surface of the piston groove and a partially conical piston transition. This allows you to perform a cylindrical shock-absorbing element with a height that significantly exceeds the height value of the shock-absorbing element of the closest analogue, not exceeding, due to the design features, the stroke length of the piston. Naturally, the larger overall dimension of the shock-absorbing element along which its irreversible deformation takes place, requires a large expenditure of kinetic energy of the piston movement to deform it, which reduces shock pulses acting on both shared structural elements. When the piston with the rod is set in motion when the working charge is initiated, the shock-absorbing element abuts against the piston flange, which is formed due to the made circular groove, moves together with the piston, falls into the gap between the conical groove of the hole of the bursting bolt and the conical transition of the piston and is irreversibly deformed in this the gap. Deformation of a shock-absorbing element of a plastic irreversibly deformable material, initially having the shape of a hollow cylinder, in the gap between two conical surfaces of the conical groove of the bursting bolt and the conical transition of the piston also requires more kinetic energy of the piston compared to the case of deformation between surfaces perpendicular to the direction of movement of the piston, as this is provided in the device, which is the closest analogue. This provides an additional reduction in shock pulses acting on both shared structural elements.
Кроме того, деформация амортизирующего элемента из пластичного необратимо деформируемого материала в зазоре между двумя именно коническими поверхностями конической проточки разрывного болта и конического перехода поршня обеспечивает заполнение пластичным необратимо деформированным материалом не только зазора между указанными двумя коническими поверхностями, но и зазора между цилиндрической поверхностью полости разрывного болта и цилиндрической поверхностью штока поршня, что обеспечивает дополнительную герметизацию и препятствует выходу газообразных продуктов детонации.In addition, the deformation of the shock-absorbing element of a plastic irreversibly deformable material in the gap between two precisely conical surfaces of the conical groove of the bursting bolt and the conical transition of the piston ensures that not only the gap between these two conical surfaces is filled with plastic irreversibly deformed material, but also the gap between the cylindrical surface of the cavity of the bursting bolt and the cylindrical surface of the piston rod, which provides additional sealing and obstruction uet output gaseous detonation products.
Снабжение устройства для соединения и последующего разделения элементов конструкции амортизирующей вставкой, выполненной в форме полого усеченного конуса из пластичного необратимо деформируемого материала, установленной в выполненной в отверстии первой части корпуса конической проточке и охватывающей выполненный у разрывного болта конический переход между его стержнем и головкой, обеспечивает необратимую деформацию амортизирующей вставки между поверхностью конической проточки отверстия первой части корпуса и поверхностью конического перехода между стержнем и головкой разрывного болта, которая возникает при поступательном движении стержня с коническим переходом после разрушения разрывного болта вдоль его кольцевой проточки. Указанная деформация требует затрат кинетической энергии движения стрежня разрушенного разрывного болта, что приводит к снижению ударного импульса, который воздействует на первую часть корпуса и, следовательно, на элемент конструкции, к которому прикреплена первая часть корпуса. Дополнительное снижение величины ударного импульса, воздействующего на первую часть корпуса, имеет важное значение потому, что при использовании заявляемого устройства по назначению первая часть корпуса устройства устанавливается на космическом аппарате, подлежащем отделению от закончившей активный участок полета ракеты-носителя, или на ступени ракеты-носителя, начинающей активный участок полета после отделения от закончившей активный участок полета предыдущей ступени, то есть на том элементе конструкции, на котором после разделения начинает работать бортовая аппаратура, чувствительная к воздействию ударных импульсов.Supply of a device for connecting and subsequent separation of structural elements with a shock-absorbing insert made in the form of a hollow truncated cone made of plastic irreversibly deformable material installed in a conical groove made in the opening of the first part of the housing and covering the conical transition made at the burst bolt between its rod and head provides an irreversible deformation of the shock-absorbing insert between the surface of the conical groove of the hole of the first part of the body and the surface of the horse eskogo transition between the shank and the head of the bolt burst, which occurs during the forward movement of the rod with a tapered transition after the destruction bolt discontinuous along its annular grooves. The specified deformation requires the kinetic energy of the movement of the rod of the destroyed explosive bolt, which leads to a reduction in the shock pulse that acts on the first part of the body and, therefore, on the structural element to which the first part of the body is attached. An additional decrease in the magnitude of the shock impulse acting on the first part of the hull is important because, when using the inventive device for its intended purpose, the first part of the hull of the device is installed on a spacecraft to be separated from the rocket that has completed the active section of the flight, or on the stage of the booster starting the active section of the flight after separation from the previous stage that has ended the active section of the flight, that is, on that structural element, after which it is divided I began working on-board equipment, sensitive to the effects of the shock pulse.
Отмеченное свидетельствует о решении декларированных выше задач настоящего изобретения благодаря наличию у устройства для соединения и последующего разделения элементов конструкции перечисленных выше отличительных признаков.The above indicates the solution of the stated objectives of the present invention due to the presence of the device for connecting and the subsequent separation of structural elements of the above distinctive features.
На фиг.1 показан продольный разрез устройства для соединения и последующего разделения элементов конструкции в состоянии, предшествующем разделению элементов конструкции, где 1 - первая часть корпуса, 2 - вторая часть корпуса, 3 - головка разрывного болта, 4 - стержень разрывного болта, 5 - конический переход разрывного болта, 6 - кольцевая проточка разрывного болта, 7 - поршень, 8 - шток, 9 - кольцевая проточка поршня, 10 - конический переход поршня, 11 - фланец поршня, 12 - амортизирующий элемент, 13 - коническая проточка разрывного болта, 14 - коническая проточка первой части корпуса, 15 - амортизирующая вставка, 16 - рабочий заряд, 17 - электродетонатор, 18 - стакан, 19 - спиральная пружина, 20 - гайка, 21 - первый фланец крепления, 22 - второй фланец крепления, 23 - первая накидная гайка, 24 - вторая накидная гайка и 25 - амортизатор.Figure 1 shows a longitudinal section of a device for connecting and subsequent separation of structural elements in a state preceding the separation of structural elements, where 1 is the first part of the housing, 2 is the second part of the housing, 3 is the head of the burst bolt, 4 is the shaft of the burst bolt, 5 is conical transition of an explosive bolt, 6 - annular groove of an explosive bolt, 7 - piston, 8 - rod, 9 - annular groove of a piston, 10 - conical transition of a piston, 11 - flange of a piston, 12 - shock-absorbing element, 13 - conical groove of an explosive bolt, 14 - conic pro points of the first part of the body, 15 - shock absorbing insert, 16 - working charge, 17 - electric detonator, 18 - glass, 19 - coil spring, 20 - nut, 21 - first fastening flange, 22 - second fastening flange, 23 - first flare nut, 24 - the second flare nut and 25 - the shock absorber.
На фиг.2 показан продольный разрез устройства для соединения и последующего разделения элементов конструкции в состоянии после разделения элементов конструкции.Figure 2 shows a longitudinal section of a device for connecting and subsequent separation of structural elements in the state after separation of structural elements.
Устройство для соединения и последующего разделения элементов конструкции содержит первую часть 1 корпуса и вторую часть 2 корпуса, которые выполнены цилиндрическими по форме и снабжены элементами крепления к соединяемым элементам конструкции в виде соответственно первого фланца 21 крепления с первой накидной гайкой 23 и второго фланца 22 крепления со второй накидной гайкой 24. На посадочных поверхностях первого и второго фланцев 21 и 22 крепления и первой и второй накидных гаек 23 и 24 установлены амортизаторы 25, каждый из которых содержит амортизирующий элемент в виде кольца из эластомерного материала, например из резины, из полиуретана или из искусственного каучука, и охватывающий его элемент ограничения поперечной деформации амортизирующего элемента в виде накидной шайбы с буртом.A device for connecting and subsequent separation of structural elements comprises a
Устройство содержит разрывной болт, содержащий стержень 4 разрывного болта с резьбой на его конце, полую головку 3 разрывного болта и конический переход 5 разрывного болта между стержнем 4 разрывного болта и головкой 3 разрывного болта. Между коническим переходом 5 разрывного болта и головкой 3 разрывного болта выполнена кольцевая проточка 6 разрывного болта, в результате чего образована утонченная калиброванная шейка, подлежащая разрыву при разделении элементов конструкции. Устройство содержит амортизирующую вставку 15, которая выполнена в форме полого усеченного конуса из пластичного необратимо деформируемого материала, характеризуемого относительным удлинением 18-50% и остаточным сужением площади поперечного сечения при разрыве 50-80%, например из алюминия, пеноалюминия или меди.The device comprises a burst bolt comprising a
В первой части 1 корпуса выполнено отверстие с конической проточкой 14 первой части корпуса. Стержень 4 разрывного болта с надетой на него амортизирующей вставкой 15 вставлен в отверстие первой части 1 корпуса и прикреплен к ней через стакан 18, подпружиненный сжатой спиральной пружиной 19, с помощью гайки 20. В результате этого амортизирующая вставка 15 установлена в конической проточке 14 первой части корпуса и охватывает конический переход 5 разрывного болта. Для плотного прилегания к поверхности конической проточки 14 первой части корпуса амортизирующая вставка 15 содержит цилиндрическую часть, упирающуюся в головку 3 разрывного болта.In the
Устройство содержит поршень 7 со штоком 8. На боковой поверхности поршня 7 со стороны расположения штока 8 выполнена кольцевая проточка 9 поршня, в результате чего образован фланец 11 поршня. Между кольцевой проточкой 9 поршня и штоком 8 выполнен конический переход 10 поршня. Устройство содержит амортизирующий элемент 12, который выполнен в форме полого цилиндра из пластичного необратимо деформируемого материала, характеризуемого относительным удлинением 18-50% и остаточным сужением площади поперечного сечения при разрыве 50-80%, например из алюминия, пеноалюминия или меди, и установлен на кольцевой проточке 9 поршня с упором одной стороной во фланец 11 поршня и с нависанием другой стороной над коническим переходом 10 поршня.The device comprises a
В отверстии, выполненном в полости головки 3 разрывного болта, выполнена коническая проточка 13 разрывного болта. Поршень 7 с надетым на него амортизирующим элементом 12 вставлен в отверстие, выполненное во второй части 2 корпуса, шток 8 вставлен в отверстие, выполненное в полости головки 3 разрывного болта, а головка 3 разрывного болта присоединена ко второй части 2 корпуса с помощью резьбового соединения.In the hole made in the cavity of the
Во второй части 2 корпуса со стороны расположения фланца 11 поршня установлен фигурный рабочий заряд 16, выполненный на основе пластичного взрывчатого вещества, например типа ЭВВ-75В, и электродетонатор 17 в качестве средства приведения его в действие.In the
При соединении элементов конструкции первую часть 1 корпуса и вторую часть 2 корпуса устройства для соединения и последующего разделения элементов конструкции устанавливают в отверстиях, выполненных в шпангоутах соединяемых элементов конструкции, и зажимают шпангоуты между первым фланцем 21 крепления и вторым фланцем 22 крепления и соответственно первой накидной гайкой 23 и второй накидной гайкой 24 через амортизаторы 25.When connecting structural elements, the
При подаче команды на разделение элементов конструкции срабатывает электродетонатор 17, в результате чего происходит детонация рабочего заряда 16. Под действием давления продуктов детонации на фланец 11 поршня поршень 7 двигается (на чертежах - влево) и воздействует своим штоком 8 на внутренний торец отверстия головки 3 разрывного болта. Указанное ударное воздействие вызывает разрушение разрывного болта по утонченной калиброванной шейке, образованной кольцевой проточкой 6 разрывного болта, в результате чего происходит разделение первой части 1 корпуса и второй части 2 корпуса вместе с соединенными элементами конструкции (см. фиг.2).When a command is sent to separate structural elements, the
Одновременно вместе с поршнем 7 движется амортизирующий элемент 12, увлекаемый фланцем 11 поршня. При достижении амортизирующим элементом 12 конической проточки 13 разрывного болта происходит необратимая деформация амортизирующего элемента 12, в результате чего, во-первых, поглощается кинетическая энергия движения поршня 7 со штоком 8, обеспечивая снижение воздействия на оба элемента конструкции ударного импульса, и, во-вторых, происходит прессование материала деформируемого амортизирующего элемента 12 между поверхностями конической проточки 13 разрывного болта и конического перехода 10 поршня. В результате зазор между поверхностями конической проточки 13 разрывного болта и конического перехода 10 поршня, зазор между штоком 8 и внутренней цилиндрической поверхностью головки 3 разрывного болта, зазор между внутренней торцевой поверхностью головки 3 разрывного болта и торцевой поверхностью второй части 2 корпуса вокруг поршня 7 и зазор между поверхностью кольцевой проточки 9 поршня и цилиндрической поверхностью отверстия второй части 2 корпуса, в котором установлен поршень 7, оказываются заполненными спрессованным материалом деформированного амортизирующего элемента 12, что препятствует выходу через эти зазоры наружу газообразных продуктов детонации.At the same time, together with the
Движущийся после разрушения разрывного болта вместе со стержнем 4 разрывного болта конический переход 5 разрывного болта воздействует на амортизирующую вставку 15, в результате чего происходит ее необратимая деформация между поверхностью конической проточки 14 первой части корпуса и поверхностью конического перехода 5 разрывного болта. При этой необратимой деформации амортизирующей вставки 15 поглощается кинетическая энергия движения стержня 4 разрывного болта и конического перехода 5 разрывного болта, обеспечивая дополнительное снижение воздействия ударного импульса на элемент конструкции, к которому присоединена первая часть 1 корпуса. При этом разжимается спиральная пружина 19 и, воздействуя через стакан 18 и гайку 20 на стержень 4 разрывного болта, поджимает конический переход 5 разрывного болта к материалу деформированной амортизирующей вставки 15, обеспечивая фиксацию относительно первой части 1 корпуса стержня 4 разрывного болта и конического перехода 5 разрывного болта.The
Упругая осевая деформация амортизаторов 25 обеспечивает дополнительное снижение воздействия ударного импульса на оба элемента конструкции, включая и воздействия высокочастотных составляющих ударного импульса. При этом наличие у амортизаторов 25 шайб с буртом препятствует возникновению поперечной деформации их амортизирующих колец.Elastic axial deformation of the
Авторами настоящего изобретения были изготовлены опытные образцы устройства для соединения и последующего разделения элементов конструкции и проведены их стендовые испытания. Испытания показали, что ударный импульс, действующий при разделении на элемент конструкции, на котором установлена первая часть 1 корпуса, соответствует значениям ускорений, не превышающих 3g, а ударный импульс, действующий при разделении на элемент конструкции, на котором установлена вторая часть 2 корпуса, соответствует значениям ускорений, не превышающих 8g. С учетом того, что указанные значения не превышают максимального значения, которое определено нормативными документами в качестве допустимого при транспортировке бортовой аппаратуры ракетно-космической техники наземным, морским и воздушным транспортом и составляет 8g, использование заявляемого устройства не накладывает ограничений на размещение бортовой аппаратуры на разделяемых элементах конструкции.The authors of the present invention have made prototypes of the device for connecting and subsequent separation of structural elements and conducted bench testing. Tests have shown that the shock impulse acting when divided into a structural element on which the
Таким образом, изобретение обеспечивает снижение ударных импульсов, действующих на разделяемые элементы конструкции, а также повышение степени герметичности устройства.Thus, the invention provides a reduction in shock pulses acting on shared structural elements, as well as an increase in the degree of tightness of the device.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010117260/11A RU2426676C1 (en) | 2010-04-23 | 2010-04-23 | Structural element connector/disconnector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010117260/11A RU2426676C1 (en) | 2010-04-23 | 2010-04-23 | Structural element connector/disconnector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2426676C1 true RU2426676C1 (en) | 2011-08-20 |
Family
ID=44755797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010117260/11A RU2426676C1 (en) | 2010-04-23 | 2010-04-23 | Structural element connector/disconnector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2426676C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102490181A (en) * | 2011-11-21 | 2012-06-13 | 哈尔滨工业大学 | Gripping mechanism for replacing spatial on-orbit modules |
| CN104214186A (en) * | 2013-05-31 | 2014-12-17 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | Heat knife type bolt device capable of achieving unlocking and releasing |
| CN107933975A (en) * | 2017-11-13 | 2018-04-20 | 北京空间机电研究所 | A kind of high temperature resistant firer ejector |
| CN108980156A (en) * | 2018-07-24 | 2018-12-11 | 北京空间机电研究所 | A kind of firer's unlocking device with tensioner ring energy-absorbing buffering structure |
| RU2729494C1 (en) * | 2019-12-17 | 2020-08-07 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | Detonation device for connection and subsequent separation of rocket and spacecraft structure elements |
| RU2740458C1 (en) * | 2020-07-08 | 2021-01-14 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Краснознаменец" | Explosive bolt |
| RU2819664C1 (en) * | 2023-12-19 | 2024-05-22 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | High-speed compartment separation device |
-
2010
- 2010-04-23 RU RU2010117260/11A patent/RU2426676C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102490181A (en) * | 2011-11-21 | 2012-06-13 | 哈尔滨工业大学 | Gripping mechanism for replacing spatial on-orbit modules |
| CN102490181B (en) * | 2011-11-21 | 2014-04-23 | 哈尔滨工业大学 | Gripping mechanism for replacing spatial on-orbit modules |
| CN104214186A (en) * | 2013-05-31 | 2014-12-17 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | Heat knife type bolt device capable of achieving unlocking and releasing |
| CN107933975A (en) * | 2017-11-13 | 2018-04-20 | 北京空间机电研究所 | A kind of high temperature resistant firer ejector |
| CN108980156A (en) * | 2018-07-24 | 2018-12-11 | 北京空间机电研究所 | A kind of firer's unlocking device with tensioner ring energy-absorbing buffering structure |
| CN108980156B (en) * | 2018-07-24 | 2020-08-14 | 北京空间机电研究所 | Firer unlocking device with expansion ring energy-absorbing buffer structure |
| RU2729494C1 (en) * | 2019-12-17 | 2020-08-07 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | Detonation device for connection and subsequent separation of rocket and spacecraft structure elements |
| RU2740458C1 (en) * | 2020-07-08 | 2021-01-14 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Краснознаменец" | Explosive bolt |
| RU2819664C1 (en) * | 2023-12-19 | 2024-05-22 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | High-speed compartment separation device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2426676C1 (en) | Structural element connector/disconnector | |
| RU92406U1 (en) | DEVICE FOR CONNECTING AND FOLLOWING SEPARATION OF STRUCTURAL ELEMENTS | |
| CN106481633A (en) | A kind of low impact high-mechanic firer's release screw bolt | |
| US10851862B2 (en) | Load controlling bolted flange deformable spacers | |
| RU2203839C2 (en) | Payload suspension system of launch vehicle; launch vehicle provided with such suspension system and payload of launch vehicle | |
| US6939073B1 (en) | Releasable locking mechanisms | |
| CN211685687U (en) | Stage cold separation structure for carrying rocket | |
| JP4723506B2 (en) | Low impact separation joint and its operation method | |
| US20080210817A1 (en) | Energy-absorbing Square Tube Composite Stanchion | |
| JP2014037166A (en) | Coupling-separation mechanism of rocket fairing | |
| KR101864047B1 (en) | Low-shock separation device | |
| CN111006554A (en) | Reusable carrier rocket cold air separation system with functions of connecting, bearing, separating, pushing and flushing | |
| CN107949722A (en) | Payload portion shock and vibration isolator | |
| RU2321527C1 (en) | Device for quick separation of spacecraft or rocket pod parts | |
| US10502515B2 (en) | Launch piston brake | |
| CN209991873U (en) | Non-explosive separation device based on explosive bolt | |
| EP2817524B1 (en) | Separation fastener assembly | |
| CN112361898B (en) | Aerospace craft separation system | |
| CN108519028B (en) | Explosion separation bolt | |
| US6588707B1 (en) | Device for suspending a payload in a launch vehicle | |
| CN104653693A (en) | Energy absorption simulation test device | |
| US7044151B2 (en) | Piston-activated valve and methods and apparatus for restraining free play in a device | |
| CN113148243A (en) | Primary-secondary configuration satellite group with inter-satellite unlocking and separating device and installation method | |
| US5056407A (en) | Rocket retainer in a launching device | |
| RU2819664C1 (en) | High-speed compartment separation device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20170807 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200424 |