RU2705859C1

RU2705859C1 - Separation bolt with obturation system

Info

Publication number: RU2705859C1
Application number: RU2018120671A
Authority: RU
Inventors: Константин Андреевич Вершинин; Владимир Иванович Горный; Виктор Лаврентьевич Копнов
Original assignee: Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Краснознаменец"
Priority date: 2018-06-04
Filing date: 2018-06-04
Publication date: 2019-11-12

Abstract

FIELD: astronautics.

SUBSTANCE: invention relates to space engineering, particularly, to separation bolts. Separation bolt for connection and subsequent fast disconnection of structure elements as per instruction includes power casing, charge and electric detonator. Fire circuit of the latter consists of: electric igniter with active charge, shutter and detonating cap of radiation action, into which charges of initiating substance and brisant explosive substance (BES) are successively pressed. Obturator, which is a metal bushing with an internal channel, is installed in the power housing on the thread. Application of detonating cap in end part of obturator and formation of variable cross-section inside channel provides for obturation of products of explosive transformation formed at operation of BES charge. BES charge has gap with detonating cap bottom not more than 4 mm.

EFFECT: enabling higher reliability.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к системам разделения ракетно-космической техники, а именно, к болтам разрывным.The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to separation systems for rocket and space technology, namely, explosive bolts.

Болты разрывные получили широкое распространение в ракетно-космической технике в качестве систем разделения благодаря своим малым габаритам, быстродействию, высокой надежности, малым энергетическим затратам, простоте в эксплуатации.Explosive bolts are widely used in rocket and space technology as separation systems due to their small size, speed, high reliability, low energy costs, ease of operation.

Типичная конструкция болта разрывного (фиг. 1) представляет собой силовой корпус 1, в глухую внутреннюю камеру которого установлен электродетонатор 2. Электродетонатор является исполнительным механизмом болта разрывного, обеспечивающим разделение силового корпуса.A typical design of a bursting bolt (Fig. 1) is a power housing 1, in which a detonator 2 is installed in a blind chamber. An electric detonator is an actuating mechanism of a bursting bolt, providing separation of the power housing.

Огневая цепь электродетонатора состоит из двух элементов -электровоспламенителя 3, штырьковая часть которого имитирует вилку соединителя, и заряда бризантного взрывчатого вещества 4 (БВВ) с инициирующим зарядом 5. Электровоспламенитель и заряды объединены в единую конструкцию 6, например прессованием заряда БВВ и инициирующего заряда в гильзу 7, закрепленную на пластмассовой колодочке 8 электровоспламенителя.The firing circuit of an electric detonator consists of two elements — an electric igniter 3, the pin part of which simulates a connector plug, and a blasting explosive charge 4 (BVV) with an initiating charge 5. The electric igniter and charges are combined into a single structure 6, for example, by pressing a BVV charge and an initiating charge into a sleeve 7, mounted on a plastic pad 8 electric igniter.

Мощность болта разрывного при необходимости может быть увеличена за счет применения дополнительного заряда 9, состоящего из БВВ.The power of the explosive bolt, if necessary, can be increased due to the use of an additional charge 9, consisting of BVV.

При подаче тока на штыри электродетонатора 2 происходит нагревание мостика накаливания и воспламенение контактирующего с ним инициирующего заряда 5, который вызывает детонацию заряда БВВ 4. Возникающее при срабатывании заряда БВВ в камере силового корпуса болта разрывного давление продуктов взрывчатого превращения вызывает деформацию силового корпуса в радиальном направлении и его разделение в зоне дна камеры.When current is supplied to the pins of the detonator 2, the incandescent bridge is heated and the initiating charge 5 contacting it ignites, which causes detonation of the explosive charge 4. The explosive pressure of the explosive transformation products arising when the charge of the explosive charge arises in the chamber of the power housing of the bolt causes deformation of the power housing in the radial direction and its separation in the zone of the bottom of the chamber.

Наиболее близким к предлагаемому болту разрывному является РБ 8X58 [1]. Основным недостатком указанного болта является разрушение электродетонатора при срабатывании и вылет колодочки электровоспламенителя под действием газообразных продуктов взрывчатого превращения, что снижает надежность работы болта разрывного за счет резкого увеличения внутреннего объема камеры, и, как следствие, уменьшения внутреннего давления в камере силового корпуса болта разрывного. Указанные факторы приводят к возникновению сложностей при демонтаже болта разрывного, и к возможности разрушения элементов ракеты или космического аппарата, находящихся в зоне разделения силового корпуса.Closest to the proposed burst bolt is RB 8X58 [1]. The main disadvantage of this bolt is the destruction of the electric detonator when triggered and the launch of the igniter block under the influence of gaseous products of explosive transformation, which reduces the reliability of the burst bolt due to a sharp increase in the internal volume of the chamber, and, as a result, the decrease in the internal pressure in the chamber of the power housing of the burst bolt. These factors lead to difficulties in dismantling the explosive bolt, and to the possibility of destruction of the rocket or spacecraft elements located in the separation zone of the power building.

Предлагаемый болт разрывной лишен указанного недостатка. Огневая цепь электродетонатора спроектирована таким образом, что между электровоспламенителем, в который помещен активный заряд, и зарядом БВВ, обеспечивающим разделение силового корпуса болта, установлен обтюратор, представляющий из себя металлическую втулку с внутренним каналом переменного диаметра.The proposed explosive bolt is devoid of this drawback. The firing circuit of the electric detonator is designed in such a way that an obturator is installed between the electric igniter in which the active charge is placed and the charge of the explosive charge separating the power housing of the bolt, which is a metal sleeve with an internal channel of variable diameter.

Обтюратор спроектирован таким образом, что его установка в силовой корпус производится на резьбе, что исключает его вылет при срабатывании заряда БВВ. В нижней части обтюратора помещен капсюль-детонатор лучевого действия, который обеспечивает инициирование заряда БВВ. Причем для обеспечения минимального объема, в котором создается максимальное давление разрушения силового корпуса и надежного инициирования заряда БВВ зазор между зарядом и дном капсюль-детонатора должен быть не более 4 мм. При срабатывании капсюль-детонатора происходит деформация стенок обтюратора в радиальном направлении и их плотное прилегание (взрывная сварка) к стенкам внутренней камеры силового корпуса, что исключает истечение газообразных продуктов взрывчатого превращения между стенками обтюратора и внутренней камеры.The shutter is designed in such a way that its installation in the power housing is performed on the thread, which eliminates its flight when the charge of the explosive charge is triggered. A radiation detonator capsule is placed in the lower part of the shutter, which ensures the initiation of an explosive charge. Moreover, to ensure the minimum volume in which the maximum pressure of destruction of the power case is created and reliable initiation of the charge of explosive devices, the gap between the charge and the bottom of the detonator capsule should be no more than 4 mm. When the detonator capsule is triggered, the obturator walls are deformed in the radial direction and they fit snugly (explosive welding) to the walls of the inner chamber of the power housing, which eliminates the expiration of gaseous products of explosive transformation between the walls of the obturator and the inner chamber.

Исключение истечения газообразных продуктов взрывчатого превращения во внутреннюю полость обтюратора и их воздействия на электровоспламенитель обеспечивается за счет большого газодинамического сопротивления при их истечении, создаваемого длиной внутреннего канала и изменением его диаметра.The elimination of the outflow of gaseous products of explosive transformation into the inner cavity of the shutter and their effect on the electric igniter is ensured by the large gas-dynamic resistance during their expiration, created by the length of the internal channel and the change in its diameter.

Таким образом, предложенная конструкция обтюратора позволяет исключить его вылет из силового корпуса при срабатывании заряда БВВ, обеспечивает полную локализацию газообразных продуктов взрывчатого превращения в зоне разделения силового корпуса, т.е. имеет место максимальное использование энергетики создаваемого в замкнутом объеме давления, что повышает надежность разделения силового корпуса.Thus, the proposed shutter design allows it to be eliminated from the power case when the charge of explosive devices is triggered, provides complete localization of gaseous products of explosive transformation in the separation zone of the power case, i.e. there is a maximum use of energy generated in a closed volume of pressure, which increases the reliability of separation of the power housing.

Материал и толщина мостика накаливания может изменяться в зависимости от требуемой величины безопасного или рабочего тока. В предлагаемом болте разрывном применяется мостик накаливания из константана диаметром 50 микрон. Также может использоваться мостик из проволоки любого материала различного электрического сопротивления.The material and thickness of the incandescent bridge may vary depending on the required safe or operating current. In the proposed explosive bolt, an incandescent bridge of constantan with a diameter of 50 microns is used. A bridge of wire of any material of different electrical resistance can also be used.

Воспламенительный состав электровоспламенителя, применяемый в предлагаемом болте разрывном, состоит из смеси тринитрорезорцината свинца (ТИРС) и нитролака. Последний необходим для придания воспламенительному составу необходимой для нанесения на мостик накаливания консистенции. Вместо ТНРС могут использоваться и другие индивидуальные инициирующие взрывчатые вещества и составы, например, тетразен.The igniter composition of the electric igniter used in the proposed burst bolt consists of a mixture of lead trinitroresorcinate (TIRS) and nitrolac. The latter is necessary to give the ignition composition the required consistency on the incandescent bridge. Instead of TNRS, other individual initiating explosives and compositions, such as tetrazene, can also be used.

В качестве основного заряда БВВ предлагаемого болта разрывного используется октоген, а в качестве инициирующего азид свинца. Вместо указанных веществ могут применяться и другие индивидуальные вещества и составы, например, азид кадмия и пентаэритриттетранитрит. Навеска заряда БВВ может меняться в зависимости от необходимой разрушающей нагрузки силового корпуса болта разрывного.Octogen is used as the main charge of the explosive charge of the proposed explosive bolt, and lead is used as the initiating azide. Instead of these substances, other individual substances and compositions can be used, for example, cadmium azide and pentaerythritol tetranitrite. The charge portion of the explosive charge can vary depending on the necessary destructive load of the power housing of the explosive bolt.

Предлагаемый болт разрывной (фиг. 2) включает в себя силовой корпус 1, электровоспламенитель 3 и обтюратор 10. Силовой корпус вместе с установленными в него на компаунде К-115 дополнительными зарядами БВВ 9 образует узел - корпус снаряженный.The proposed explosive bolt (Fig. 2) includes a power casing 1, an electric igniter 3 and a shutter 10. The power casing, together with the additional charges of the BVV 9 installed in it on the K-115 compound, forms a unit - an equipped casing.

Капсюль-детонатор 11 представляет из себя металлическую гильзу, в которую последовательно запрессованы заряды БВВ 4 и инициирующего вещества 5. Он установлен в нижнюю часть обтюратора 10 до упора при помощи втулки резьбовой на компаунде К-115, образуя узел - обтюратор в сборе.The detonator capsule 11 is a metal sleeve into which the charges of BVV 4 and initiating substance 5 are sequentially pressed. It is installed in the lower part of the obturator 10 until it stops using the threaded sleeve on the K-115 compound, forming an assembly - obturator assembly.

Обтюратор в сборе установлен на компаунде К-115 до упора в корпус снаряженный. Электровоспламенитель 3 установлен в обтюратор в сборе до упора на компаунде К-115. Для защиты штырей электровоспламенителя используется колпачок предохранительный 12.The obturator assembly is mounted on the K-115 compound until it stops in the curb case. Electric igniter 3 is installed in the obturator assembly all the way to the K-115 compound. To protect the pins of the electric igniter, a safety cap 12 is used.

[1] Болт разрывной малогабаритный 8X58. Чертеж 125-00-00. ЦНИИХМ. 68 с.[1] Small bursting bolt 8X58. Drawing 125-00-00. TSNIIHM. 68 p.

Claims

1. An explosive bolt for connecting and subsequent quick disconnection of structural elements on command, which is a power case in which a blasting explosive charge is mounted and an electric detonator consisting of an electric igniter with an active charge, for example lead trinitroresorcinate, and a radiation detonator capsule, a gap between the bottom of which and the charge of the blasting explosive should not be more than 4 mm, with charges sequentially pressed into it, characterized in that between the electrons an obturator is installed with an ignitor and a detonator capsule, which is a metal sleeve with an internal channel of variable diameter mounted on a thread in the power housing.

2. An explosive bolt according to claim 1, characterized in that octogen or any other blasting explosive belonging to the classes of nitro compounds, nitro derivatives of amines or nitrates of alcohols can be used as a charge.

3. An explosive bolt according to claim 1, characterized in that lead azide or any other initiating explosive, such as tetrazene or belonging to the classes of tetrazoles, fulminates, azides, styphnates, diazo compounds, acetylenides, can be used as a charge.