RU2613376C2 - Device for separation of elements of aircraft plane designs - Google Patents
Device for separation of elements of aircraft plane designs Download PDFInfo
- Publication number
- RU2613376C2 RU2613376C2 RU2015128144A RU2015128144A RU2613376C2 RU 2613376 C2 RU2613376 C2 RU 2613376C2 RU 2015128144 A RU2015128144 A RU 2015128144A RU 2015128144 A RU2015128144 A RU 2015128144A RU 2613376 C2 RU2613376 C2 RU 2613376C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zes
- aircraft
- elements
- electrodes
- structural elements
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/64—Systems for coupling or separating cosmonautic vehicles or parts thereof, e.g. docking arrangements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
- E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
- E05B47/00—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means
Abstract
Description
Раздел техникиTechnology Section
Настоящее изобретение - устройство для разделения элементов конструкций летательных аппаратов относится к устройствам, предназначенным для управляемого разделения конструктивных элементов летательных аппаратов и управляемого отделения от основного корпуса летательного аппарата отработавших модулей: ступеней ракет, аппаратуры, балласта и т.д.The present invention is a device for the separation of structural elements of aircraft relates to devices designed for the controlled separation of structural elements of aircraft and the controlled separation from the main body of the aircraft of spent modules: stages of missiles, equipment, ballast, etc.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Изобретение может применяться в космической и авиационной технике.The invention can be applied in space and aviation technology.
Уровень техникиState of the art
В подавляющем большинстве устройств, служащих для разделения элементов конструкций летательных аппаратов и использующихся в настоящее время, основным элементом является пиротехнический замок (пиротехническое устройство) - пироболт, или пиропатрон - крепежный болт, в стержне которого рядом с головкой создается полость, заполняемая бризантным взрывчатым веществом с электродетонатором. При подаче импульса тока на электродетонатор происходит взрыв, разрушающий стержень болта, в результате чего его головка отрывается, и происходит разделение элементов конструкции летательного аппарата, которые до этого пироболт соединял. Количество взрывчатки в пироболте тщательно дозируется, чтобы гарантированно оторвать головку болта, и при этом не повредить летательный аппарат.In the vast majority of devices that are used to separate structural elements of aircraft and are currently used, the main element is a pyrotechnic lock (pyrotechnic device) - a pyro bolt, or a pyro cartridge - a fixing bolt, in the core of which a cavity is created next to the head, filled with blasting explosive with electric detonator. When a current pulse is applied to the electric detonator, an explosion occurs that destroys the bolt rod, as a result of which its head comes off, and the structural elements of the aircraft, which previously connected the pyro-bolt, are separated. The amount of explosive in the pyro-bolt is carefully dosed to ensure that the bolt head is torn off without damaging the aircraft.
Основным недостатком такого устройства является большая ударная нагрузка (ударная волна), возникающая в результате подрыва пироболта, и другие "стрессовые" последствия взрыва для летательного аппарата, что в совокупности является источником повышенного риска аварии. Еще большая опасность возникает, если взрыв оказывается недостаточно сильным, чтобы оторвать головку болта. В этом случае нормального разделения элементов конструкции летательного аппарата не происходит, что, как правило, приводит к разрушению летательного аппарата. Есть и другие недостатки: увеличение массы и габаритов летательного аппарата; время срабатывания пиротехнического устройства хоть и составляет несколько микросекунд, но все равно не мгновенно.The main disadvantage of such a device is the large shock load (shock wave) resulting from the explosion of the pyro-bolt, and other "stressful" consequences of the explosion for the aircraft, which together is a source of increased risk of an accident. An even greater danger arises if the explosion is not strong enough to tear off the bolt head. In this case, the normal separation of the structural elements of the aircraft does not occur, which, as a rule, leads to the destruction of the aircraft. There are other disadvantages: an increase in the mass and dimensions of the aircraft; Although the response time of the pyrotechnic device is several microseconds, it is still not instantaneous.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Известно устройство блокировки и фиксации элементов различных механизмов - замок электростатический (ЗЭС), силой удержания которого в закрытом состоянии является электростатическая (кулоновская) сила притяжения между электрическими зарядами противоположных знаков. Основным элементом ЗЭС является контактная пара электродов, разделенных достаточно узким слоем диэлектрика. При подаче разности потенциалов (напряжения) на электроды, приведенные в состояние плотного примыкания друг к другу через разделяющий их диэлектрик, на электродах образуются электрические заряды противоположных знаков и между ними возникает сила электростатического притяжения, а ЗЭС переходит в закрытое состояние. Для открытия ЗЭС нужно снять напряжение с электродов, для чего достаточно их замкнуть накоротко. Известен ряд дополнительных технических решений, служащих для повышения эффективности и надежности ЗЭС: патенты РФ на изобретение №2519877 и №2542794. Также применение в ЗЭС в качестве диэлектрика сегнетокерамических материалов, широко применяемых в настоящее время при производстве керамических конденсаторов, позволяет получить аномально высокие показатели удельной силы удержания для данных устройств - порядка тонны на кв.см, контактной поверхности электродов. Это открывает широкие возможности для применения ЗЭС в устройствах для разделения элементов конструкций летательных аппаратов.A device for locking and fixing elements of various mechanisms is known - an electrostatic lock (ZES), the holding force of which in the closed state is the electrostatic (Coulomb) force of attraction between electric charges of opposite signs. The main element of the ZES is a contact pair of electrodes separated by a fairly narrow dielectric layer. When a potential difference (voltage) is applied to the electrodes brought into a state of close contact with each other through a dielectric separating them, electric charges of opposite signs are formed on the electrodes and an electrostatic attraction force arises between them, and the ZES goes into a closed state. To open the ZES, you need to remove the voltage from the electrodes, for which it is enough to short-circuit them. A number of additional technical solutions are known that serve to increase the efficiency and reliability of the Western Economic Zone: RF patents for invention No. 2519877 and No. 2542794. Also, the use of ferroceramic materials as a dielectric in the ZES, which are currently widely used in the production of ceramic capacitors, allows one to obtain abnormally high specific retention forces for these devices - about a ton per square cm, the contact surface of the electrodes. This opens up great opportunities for the use of ZES in devices for the separation of structural elements of aircraft.
Однако большую силу удержания могут создавать многие типы запорных устройств, которые совершенно очевидно для этого и предназначены, например обычные механические защелки. Поэтому необходимо подчеркнуть, что главным и решающим преимуществом ЗЭС над пирозамками и другими типами запорных устройств - преимуществом, которое делает ЗЭС идеальным устройством для управляемого соединения и разъединения элементов конструкций летательных аппаратов, является то, что для перехода в открытое состояние в ЗЭС вообще не используются какие-либо типы механических усилий или воздействий на части запорного устройства, в отличие от других устройств: открытие пироболта происходит путем разрушение его стержня и последующего отрыва головки болта, что, как это уже было описано выше, создает повышенную опасность аварии; для открытия механической защелки нужно с достаточным усилием сдвинуть ригель замка, который удерживает защелку в закрытом состоянии, что создает высокий риск заклинивания замка при больших тангенсальных нагрузках, что как раз имеет место в летательных аппаратах, масса которых может достигать десятков тонн и более. В ЗЭС же закрытие и открытие управляется только электрическим напряжением, отключение которого приводит к полному открытию замка, но при этом не вызывает никаких других механических напряжений или движений, что является идеальным для летательного аппарата, эксплуатируемого в условиях высоких перегрузок и турбулентных воздушных потоков и чувствительного к воздействию внешних и внутренних неравновесных процессов, просчитать последствия которых часто невозможно.However, many types of locking devices, which are quite obvious for this and are intended, for example, ordinary mechanical latches, can create a large holding force. Therefore, it must be emphasized that the main and decisive advantage of the ZES over pyro locks and other types of locking devices - the advantage that makes the ZES an ideal device for the controlled connection and disconnection of structural elements of aircraft, is that they do not use any - either types of mechanical forces or actions on the parts of the locking device, unlike other devices: the opening of the pyro-bolt occurs by the destruction of its rod and subsequent separation of the bolt head, which, as already described above, creates an increased risk of accident; to open the mechanical latch, it is necessary to move the lock bolt with sufficient force, which holds the latch in the closed state, which creates a high risk of jamming the lock at high tangential loads, which is exactly what happens in aircraft, the mass of which can reach tens of tons or more. In the ZES, the closing and opening is controlled only by electric voltage, the disconnection of which leads to the complete opening of the lock, but does not cause any other mechanical stresses or movements, which is ideal for an aircraft operating in conditions of high overloads and turbulent air flows and sensitive to the impact of external and internal nonequilibrium processes, the consequences of which are often impossible to calculate.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
На основе вышеизложенного можно составить и описать следующую простейшую конструкцию Устройства для разделения элементов конструкций летательных аппаратов: Замок электростатический (ЗЭС), который содержит контактную пару электродов ЗЭС, разделенную узким слоем диэлектрика.Based on the foregoing, the following simple construction of the Device for separating structural elements of aircraft can be made and described: Electrostatic lock (ZES), which contains a contact pair of electrodes of the ZES, separated by a narrow dielectric layer.
При этом ЗЭС может находиться в двух состояниях: в закрытом состоянии, когда на контактную пару электродов ЗЭС, приведенных в состояние примыкания друг к другу через разделяющий их диэлектрик, подано электрическое напряжение, при этом на электродах образуются электрические заряды противоположного знака и электроды удерживаются в данном состоянии примыкания друг к другу силой электростатического притяжения между электродами, и эта сила, таким образом, является силой удержания ЗЭС в закрытом состоянии; и ЗЭС может находиться в открытом состоянии, когда с контактной пары электродов ЗЭС снято напряжение и электроды могут свободно отделяться друг от друга.In this case, the ZES can be in two states: in the closed state, when an electric voltage is applied to the contact pair of the electrodes of the ZES brought into contact with each other through the dielectric separating them, while the electrodes of the opposite sign are formed and the electrodes are held in this the state of adjacency to each other by the force of electrostatic attraction between the electrodes, and this force, therefore, is the force of holding the ZES in the closed state; and the ZES can be in the open state when the voltage is removed from the contact pair of the electrodes of the ZES and the electrodes can be freely separated from each other.
При этом ЗЭС состоит из двух частей, которые соединены и удерживаются в связанном состоянии друг с другом электростатической силой удержания ЗЭС, и ЗЭС при этом находится в закрытом состоянии, и на которые ЗЭС разделяется при переходе в открытое состояние. При этом одна из этих частей ЗЭС может соединяться с одним из разделяемых элементов конструкции летательного аппарата, а другая часть может соединяться с другим элементом конструкции летательного аппарата, так что при закрытом ЗЭС данные элементы удерживаются в связанном состоянии силой удержания ЗЭС, а при открытии ЗЭС данные элементы конструкции летательного аппарата переходят в несвязанное состояние и могут отделяться друг от друга.In this case, the ZES consists of two parts that are connected and held in a connected state by the electrostatic holding force of the ZES, and the ZES is in the closed state, and into which the ZES is divided upon transition to the open state. At the same time, one of these parts of the AES can be connected to one of the shared structural elements of the aircraft, and the other part can be connected to another structural element of the aircraft, so that when the ZES is closed, these elements are held in a connected state by the holding force of the ZES, and when the ZES is opened, the data structural elements of the aircraft go into an unbound state and can be separated from each other.
Достигаемые технические результатыTechnical Results Achieved
С помощью ЗЭС разделение элементов конструкций летательного аппарата происходит предельно естественно и плавно, сила удержания этих элементов в единой конструкции мгновенно уменьшается практически до нуля, и при этом не возникает никаких дополнительных статических или динамических нагрузок в элементах или между элементами летательного аппарата, что и является основным техническим результатом настоящего изобретения. В результате многократно снижается риск аварии при разделении элементов конструкций летательных аппаратов.With the help of a ZES, the separation of structural elements of an aircraft takes place naturally and smoothly, the holding force of these elements in a single structure instantly decreases to almost zero, and no additional static or dynamic loads occur in the elements or between the elements of the aircraft, which is the main technical result of the present invention. As a result, the risk of an accident when separating structural elements of aircraft is greatly reduced.
Кроме этого ЗЭС имеет еще ряд преимуществ, актуализирующих его использование для фиксации элементов конструкции летательного аппарата: ЗЭС способен создавать силу удержания в десятки и сотни тонн, при этом он достаточно легкий и компактный, имеет очень высокую удельную мощность (силу удержания на единицу веса), легко управляется и открывается действительно мгновенно, поскольку скорость распространения потенциалов в сети равна скорости света.In addition, the ZES has a number of advantages that actualize its use for fixing structural elements of the aircraft: the ZES is capable of creating a retention force of tens and hundreds of tons, while it is quite light and compact, has a very high specific power (retention force per unit weight), it is easy to control and opens really instantly, since the speed of propagation of potentials in the network is equal to the speed of light.
Лучшими диэлектриками для использования в ЗЭС являются сегнетокерамические диэлектрики, относительная диэлектрическая проницаемость которых достигает 103-104 единиц. Однако в условиях открытого космоса могут оказаться полезными и другие виды диэлектриков: обычная керамика, стекло, слюда, полиимиды, полиамиды, полимеры, пластмассы, тефлон.The best dielectrics for use in the ZES are ferroceramic dielectrics, the relative permittivity of which reaches 10 3 -10 4 units. However, in outer space, other types of dielectrics may also be useful: ordinary ceramics, glass, mica, polyimides, polyamides, polymers, plastics, teflon.
Claims (5)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015128144A RU2613376C2 (en) | 2015-07-13 | 2015-07-13 | Device for separation of elements of aircraft plane designs |
PCT/RU2016/000387 WO2017010913A1 (en) | 2015-07-13 | 2016-06-24 | Device for separating aircraft structural components |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015128144A RU2613376C2 (en) | 2015-07-13 | 2015-07-13 | Device for separation of elements of aircraft plane designs |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015128144A RU2015128144A (en) | 2017-01-16 |
RU2613376C2 true RU2613376C2 (en) | 2017-03-16 |
Family
ID=57757540
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015128144A RU2613376C2 (en) | 2015-07-13 | 2015-07-13 | Device for separation of elements of aircraft plane designs |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2613376C2 (en) |
WO (1) | WO2017010913A1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4912460A (en) * | 1987-07-16 | 1990-03-27 | John Chu | Electrostatically activated gating mechanism |
US6125673A (en) * | 1998-04-29 | 2000-10-03 | Trimel Securities Pty Ltd. | Electronic cylinder lock and computer security system |
US20110067465A1 (en) * | 2008-05-28 | 2011-03-24 | Luo Shifu | Micropower passive electronic lock cylinder |
RU2519877C2 (en) * | 2012-12-10 | 2014-06-20 | Евгений Анатольевич Обжиров | Electrostatic locking unit |
-
2015
- 2015-07-13 RU RU2015128144A patent/RU2613376C2/en not_active IP Right Cessation
-
2016
- 2016-06-24 WO PCT/RU2016/000387 patent/WO2017010913A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4912460A (en) * | 1987-07-16 | 1990-03-27 | John Chu | Electrostatically activated gating mechanism |
US6125673A (en) * | 1998-04-29 | 2000-10-03 | Trimel Securities Pty Ltd. | Electronic cylinder lock and computer security system |
US20110067465A1 (en) * | 2008-05-28 | 2011-03-24 | Luo Shifu | Micropower passive electronic lock cylinder |
RU2519877C2 (en) * | 2012-12-10 | 2014-06-20 | Евгений Анатольевич Обжиров | Electrostatic locking unit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2017010913A1 (en) | 2017-01-19 |
RU2015128144A (en) | 2017-01-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3848100A (en) | Explosive circuit-breaker | |
US2305436A (en) | Fuse device | |
US5731538A (en) | Method and system for making integrated solid-state fire-sets and detonators | |
US10193129B2 (en) | Parallel battery module | |
BR102014023232A2 (en) | light switch | |
RU2613376C2 (en) | Device for separation of elements of aircraft plane designs | |
RU161197U1 (en) | DEVICE FOR SEPARATION OF ELEMENTS OF CONSTRUCTIONS OF AIRCRAFT | |
CN103868422A (en) | Schottky one-shot switch integrated EFI chip unit and exploding foil initiation device | |
US3288068A (en) | Triggered exploding wire device | |
Yang et al. | A reusable planar triggered spark-gap switch batched-fabricated with PCB technology for medium-and low-voltage pulse power systems | |
US3277824A (en) | Exploding bridgewire device | |
US3340807A (en) | Exploding wire techniques | |
Voitenko et al. | Mobile electric-discharge blasting unit for splitting off and destruction of rocks and concrete | |
Zhao et al. | Design, fabrication, and testing of microelectromechanical system spark gap switch based on streamer theory | |
Ding et al. | One-time use MEMS metal bridge igniter based electro-explosive solid off-on switch | |
CN107580724B (en) | Permanent short-circuit device | |
Castro et al. | Studies of dielectric breakdown under pulsed power conditions | |
US5382835A (en) | Integrated Marx generator | |
Zhao et al. | Observation of low-density domain in polystyrene under nanosecond pulses in quasi-uniform electric field | |
RU2396630C1 (en) | Explosive current pulse shaper | |
Lemoine et al. | Asymmetrical mechanical design for bouncing suppression in RF-MEMS switches | |
Zeng et al. | Fabrication and testing of metal foil planar switch | |
WO2015112050A1 (en) | Electrostatic lock | |
RU2754358C1 (en) | Pulse voltage generator | |
Ding et al. | Simulation and Test of through Silicon Vias Impacted by Large Current Pulse |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180714 |