RU2781377C1

RU2781377C1 - Apparatus for connecting the hulls of compartments of an aerial vehicle

Info

Publication number: RU2781377C1
Application number: RU2021124885A
Authority: RU
Inventors: Владимир Афанасьевич Шанаев; Александр Львович Зачёсов; Алексей Дмитриевич Андреев; Илья Владимирович Олейник; Дмитрий Алексеевич Шестаков
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Filing date: 2021-08-20
Publication date: 2022-10-11

Abstract

FIELD: aviation.

SUBSTANCE: invention relates to the field of general mechanical engineering, namely, to systems for detachable connection of the hulls of compartments of an aerial vehicle. Apparatus comprises a docking compartment and a detachable compartment butt-connected using two or more cylindrical segments with symmetrical inner conical surfaces coupled with the outer surface of the compartment frames. The frame of the docking compartment comprises an annular ledge with holes for threaded connections securing the docking point, and the axes thereof extend perpendicular to the axes of the hulls of the compartments. The threaded connections securing the docking point are made in the form of pyrotechnic fasteners with an electric detonator. The detachable compartment is made with an annular ledge extending onto the annular ledge of the docking compartment higher in diameter, said ledge being made flat in the area of installation of the pyrotechnic fasteners. The pyrotechnic fasteners are installed into the holes of the annular ledges from inside the compartments, and each cylindrical segment is made with three symmetrically positioned threaded holes, wherein a pyrotechnic fastener is installed in the central threaded hole, and the apparatus is equipped with curved plates. One part of the plates is secured in the threaded holes of the segments, positioned symmetrically relative to the site of installation of the pyrotechnic fastener, and the second part is secured on the detachable compartment.

EFFECT: increase in the reliability and improvement of the operational characteristics of the apparatus.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к системам разделения частей летательных аппаратов.The invention relates to the field of mechanical engineering, and in particular to systems for separating parts of aircraft.

В машиностроении известны устройства соединения ступеней летательных аппаратов, содержащее стыковочный фитинг и отделяемый фитинг, расположенные по плоскости стыка, в сквозные отверстия которых установлен пироболт с электродетонатором с крепежной гайкой - см., например, Основы конструирования ракет-носителей космических аппаратов. - М.: Машиностроение. 1991, с. 354. Данная конструкция представляет аналог крепления.In mechanical engineering, devices for connecting stages of aircraft are known, containing a docking fitting and a detachable fitting located along the joint plane, in the through holes of which a pyrobolt with an electric detonator with a fastening nut is installed - see, for example, Fundamentals of designing spacecraft launch vehicles. - M.: Mashinostroenie. 1991, p. 354. This design is an analogue of fastening.

Недостатком указанного устройства соединения является элемент неопределенности при разделении, способный снизить надежность системы, т.к. при срабатывании пироболта часть его вылетает и может повредить близлежащие элементы конструкции, работоспособность которых еще необходима для функционирования летательного аппарата (кабели, приборы системы управления или телеметрии). Кроме этого при срабатывании пироболта возникает ударная нагрузка, которая может отрицательно влиять на элементы конструкции летательного аппарата. При значительных поперечных нагрузках такое соединение требует большого количества пироболтов, что не всегда возможно с точки зрения компоновки.The disadvantage of this connection device is the element of uncertainty during separation, which can reduce the reliability of the system, because when the pyrobolt is triggered, part of it flies out and can damage nearby structural elements, the performance of which is still necessary for the operation of the aircraft (cables, control system or telemetry devices). In addition, when the pyrobolt is triggered, an impact load occurs, which can adversely affect the structural elements of the aircraft. With significant transverse loads, such a connection requires a large number of pyrobolts, which is not always possible in terms of layout.

Известна конструкция соединения корпусов отсеков, патент RU №2717930 F16B, опубликованный 26.03.2020 г., включающий пару соединенных встык отсеков с помощью двух или более цилиндрических сегментов с симметричными внутренними коническими поверхностями, сопрягающимися в плоскости стыка с наружной поверхностью шпангоутов отсеков, один из которых содержит кольцевой уступ с отверстиями под резьбовые соединения, фиксирующие стык, оси которых проходят перпендикулярно осям корпусов отсеков. Принята за прототип.A well-known design for connecting compartment bodies, patent RU No. 2717930 F16B, published on March 26, 2020, includes a pair of butt-connected compartments using two or more cylindrical segments with symmetrical internal conical surfaces mating in the joint plane with the outer surface of the compartment frames, one of which contains an annular ledge with holes for threaded connections, fixing the joint, the axes of which run perpendicular to the axes of the compartment bodies. Taken as a prototype.

Недостатком конструкции прототипа следует отнести то, что данная конструкция являясь разъемным соединением функционально не позволяет разделяться отсекам в полете.The disadvantage of the prototype design should be attributed to the fact that this design, being a detachable connection, does not functionally allow the compartments to be separated in flight.

Задачей данного изобретения является создание устройства соединения разделяемых частей летательного аппарата с достижением технического результата в виде повышения надежности и улучшение эксплуатационных характеристик устройства за счет создания разделяемых в полете стыковочных элементов конструкции, которые выдерживают значительные нагрузки, защищают изделие от разрушения из-за выпадения части пироболта, гасят импульс при его срабатывании и уменьшают возмущения от срабатывания пироболта на элементы конструкции летательного аппарата.The objective of this invention is to create a device for connecting separable parts of an aircraft with the achievement of a technical result in the form of increasing reliability and improving the performance of the device by creating docking structural elements that can be separated in flight, which withstand significant loads, protect the product from destruction due to falling out of the pyrobolt, extinguish the impulse when it is triggered and reduce perturbations from the triggering of the pyrobolt on the structural elements of the aircraft.

Эта задача решается таким образом, что в устройстве соединения корпусов отсеков летательного аппарата, содержащем пару соединенных встык отсеков с помощью двух или более цилиндрических сегментов с симметричными внутренними коническими поверхностями, сопрягающимися в плоскости стыка с наружной поверхностью шпангоутов отсеков, один из которых содержит кольцевой уступ с отверстиями под резьбовые соединения, фиксирующие стык, оси которых проходят перпендикулярно осям корпусов отсеков, резьбовые соединения, фиксирующие стык, выполнены в виде пироболтов с электродетонатором, отделяемый отсек выполнен с кольцевым выступом, заходящим выше по диаметру на кольцевой уступ стыковочного отсека, который выполнен плоским в зоне установки пироболтов, болты установлены изнутри отсеков в отверстия кольцевых уступов, а каждый цилиндрический сегмент выполнен с тремя симметрично размещенными резьбовыми отверстиями, в центральное резьбовое отверстие установлен пироболт, а само устройство снабжено изогнутыми пластинами, одна часть пластин закреплена в резьбовых отверстиях сегментов, расположенных симметрично относительно установки пироболта, а вторая часть - на отделяемом отсеке.This problem is solved in such a way that in the device for connecting the housings of the compartments of the aircraft, containing a pair of butt-connected compartments using two or more cylindrical segments with symmetrical internal conical surfaces mating in the junction plane with the outer surface of the frames of the compartments, one of which contains an annular ledge with holes for threaded connections fixing the joint, the axes of which run perpendicular to the axes of the compartment bodies, the threaded connections fixing the joint are made in the form of pyrobolts with an electric detonator, the detachable compartment is made with an annular protrusion that extends higher in diameter onto the annular ledge of the docking compartment, which is made flat in the pyrobolt installation zone, the bolts are installed from the inside of the compartments into the holes of the annular ledges, and each cylindrical segment is made with three symmetrically placed threaded holes, a pyrobolt is installed in the central threaded hole, and the device itself is equipped with curved plates, one part of the plates is fixed in the threaded holes of the segments located symmetrically with respect to the installation of the pyrobolt, and the second part - on the detachable compartment.

Устройство поясняется фигурами чертежей.The device is illustrated by the figures of the drawings.

На фиг. 1 показана схема элементов стыка.In FIG. 1 shows a diagram of the joint elements.

На фиг. 2 показана схема элементов стыка вид справа.In FIG. 2 shows a diagram of the joint elements, right side view.

На фиг. 3 показана укрупненная схема установки пироболта.In FIG. 3 shows an enlarged diagram of the pyrobolt installation.

На фиг.4 показана схема крепления цилиндрических сегментов.Figure 4 shows the mounting scheme of the cylindrical segments.

Устройство соединения корпусов отсека летательного аппарата содержит соединенные встык стыковочный отсек 1 и отделяемый отсек 2, несколько цилиндрических сегментов поз.3 (см. фиг. 1 - показано шесть), симметрично размещенных по окружности стыка и закрепленных с помощью пироболтов поз.4 (см. фиг. 1, 2, 3, 4), изогнутые пластины поз. 5 (фиг. 2, 4), одна часть которых закреплена на цилиндрических сегментах 3, а вторая - на отделяемом отсеке 2. Оси пироболтов размещены параллельно стыковочной поверхности отсеков. Стыковочный отсек 1 содержит кольцевой уступ 6, а отделяемый отсек 2 выполнен с кольцевым выступом 7, заходящим выше по диаметру на кольцевой уступ стыковочного отсека. В перечисленных кольцевых элементах выполнены соосные отверстия под пироболты.The device for connecting the housings of the aircraft compartment contains a docking compartment 1 connected end-to-end and a detachable compartment 2, several cylindrical segments pos. Fig. 1, 2, 3, 4), curved plates pos. 5 (Fig. 2, 4), one part of which is fixed on the cylindrical segments 3, and the second - on the detachable compartment 2. The axes of the pyrobolts are placed parallel to the docking surface of the compartments. The docking compartment 1 contains an annular ledge 6, and the detachable compartment 2 is made with an annular ledge 7, which extends higher in diameter onto the annular ledge of the docking compartment. Coaxial holes for pyrobolts are made in the listed ring elements.

Конструкция устройства содержит цилиндрические сегменты 3, внутренняя поверхность которых представляет собой две симметричные конические образующие, соответствующие коническим образующим приливов частей 1 и 2 летательного аппарата и вступающие с ними в непосредственный контакт, а остальные поверхности цилиндрических сегментов имеют с частями 1 и 2 гарантированные зазоры. Цилиндрические сегменты 3, вне зависимости от количества, изготовлены из единой заготовки кольцевой формы, как и приливы частей 1 и 2, каждый цилиндрический сегмент имеет поверхность соприкосновения с приливами шпангоутов большую, чем площадь сечения пироболта 4, тем самым он выдерживает большую нагрузку, чем один болт. Для установки цилиндрических сегментов на части летательного аппарата в каждом из них выполнены два технологических отверстия, симметрично расположенные относительно установки пироболта. Напротив этих отверстий в сегменте выполнены резьбовые отверстия. Таким образом, каждый сегмент выполнен с тремя резьбовыми отверстиями. При установке сегмента на место пироболта устанавливается технологический болт, а в резьбовые отверстия сегмента вворачиваются два технологических болта, которые прижимают его к стыковочным поверхностям, а потом устанавливается пироболт. Кольцевой уступ 6 выполнен плоским в зоне установки пироболтов и отверстий под технологические болты, что устраняет перекосы при установке резьбовых элементов (пироболтов и технологических болтов). Технологические болты выворачиваются после установки пироболта, а в освободившиеся резьбовые отверстия цилиндрических сегментов крепятся изогнутые пластины 5, препятствующие разлету сегментов после срабатывания пироболтов 4. Пироболты установлены перпендикулярно осям корпусов отсеков. Воздействие от срабатывания РБ направлено перпендикулярно оси летательного аппарата, тем самым уменьшая возмущения на элементы конструкции при разделении корпусов отсеков.The design of the device contains cylindrical segments 3, the inner surface of which is two symmetrical conical generators corresponding to the conical generatrix of the tides of parts 1 and 2 of the aircraft and coming into direct contact with them, and the remaining surfaces of the cylindrical segments have guaranteed gaps with parts 1 and 2. Cylindrical segments 3, regardless of the number, are made from a single ring-shaped workpiece, like the lugs of parts 1 and 2, each cylindrical segment has a contact surface with the lugs of the frames larger than the cross-sectional area of the pyrobolt 4, thus it can withstand a greater load than one bolt. To install the cylindrical segments on the part of the aircraft, each of them has two technological holes, symmetrically located relative to the installation of the pyrobolt. Opposite these holes, threaded holes are made in the segment. Thus, each segment is made with three threaded holes. When installing the segment, a technological bolt is installed in place of the pyrobolt, and two technological bolts are screwed into the threaded holes of the segment, which press it to the mating surfaces, and then the pyrobolt is installed. The annular ledge 6 is made flat in the area of installation of pyrobolts and holes for technological bolts, which eliminates distortions when installing threaded elements (pyrobolts and technological bolts). Technological bolts are turned out after the installation of the pyrobolt, and curved plates 5 are attached to the freed threaded holes of the cylindrical segments, preventing the segments from flying apart after the pyrobolts 4 actuate. The pyrobolts are installed perpendicular to the axes of the compartment bodies. The impact from the operation of the RB is directed perpendicular to the axis of the aircraft, thereby reducing the perturbations on the structural elements when the compartments are separated.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

При разделении элементов летательного аппарата подается соответствующая команда на электродетонатор. Электродетонатор срабатывает, и каждый из пироболтов 4 разрушается в плоскости разделения на две части. Одна часть развальцовывается в коническом отверстии, выполненном в кольцевом уступе стыковочного отсека 1, вторая часть остается в резьбовом отверстии сегмента 3. Пироболты установлены перпендикулярно осям корпусов отсеков 1 и 2. Воздействие от срабатывания РБ направлено перпендикулярно оси изделия, тем самым уменьшая возмущения на элементы конструкции при разделении корпусов отсеков.When separating the elements of the aircraft, an appropriate command is sent to the electric detonator. The electric detonator is triggered, and each of the pyrobolts 4 is destroyed in the plane of separation into two parts. One part is flared in a conical hole made in the annular ledge of the docking compartment 1, the second part remains in the threaded hole of segment 3. The pyrobolts are installed perpendicular to the axes of the compartments 1 and 2. when separating compartments.

Давление, возникающее при срабатывании пироболта, через отверстие в кольцевом выступе 7 отделяемого отсека 2 воздействует на внутреннюю поверхность сегмента 3. Внутренние конические поверхности цилиндрических сегментов отходят от наружных поверхностей шпангоутов отсеков, освобождая части аппарата. Отходя от шпангоутов, сегмент деформирует изогнутые пластины 5, которые, деформируясь, поглощают энергию импульса пироболта, уменьшая возмущения на элементы конструкции летательного аппарата. Пластины 5 закреплены на отделяемом отсеке 2 и препятствуют разлету цилиндрических сегментов после срабатывания пироболта. Вместе с цилиндрическими сегментами 3 пластины 5 остаются на отделяемом отсеке 2, тем самым защищаются близлежащие элементы конструкции, работоспособность которых еще необходима для функционирования летательного аппарата. Движение отделяемого отсека 2 относительно стыковочного отсека 1 происходит по кольцевым буртикам, заходящими друг на друга как по направляющим. Таким образом части летательного аппарата разделяются.The pressure arising from the operation of the pyrobolt, through the hole in the annular ledge 7 of the detachable compartment 2, acts on the inner surface of the segment 3. The inner conical surfaces of the cylindrical segments move away from the outer surfaces of the frames of the compartments, freeing parts of the apparatus. Departing from the frames, the segment deforms the curved plates 5, which, when deformed, absorb the energy of the pyrobolt impulse, reducing disturbances on the structural elements of the aircraft. The plates 5 are fixed on the detachable compartment 2 and prevent the expansion of the cylindrical segments after the pyrobolt is triggered. Together with the cylindrical segments 3, the plates 5 remain on the detachable compartment 2, thereby protecting nearby structural elements, the performance of which is still necessary for the operation of the aircraft. The movement of the detachable compartment 2 relative to the docking compartment 1 occurs along the annular collars, overlapping each other as if along guides. Thus, the parts of the aircraft are separated.

Таким образом предлагаемое изобретение повышает надежность и улучшает эксплуатационные характеристики устройства за счет создания разделяемых в полете стыковочных элементов конструкции, которые выдерживают значительные нагрузки, защищают изделие от разрушения из-за выпадения части пироболта, гасят импульс при его срабатывании и уменьшают возмущения от срабатывания пироболта на элементы конструкции летательного аппарата.Thus, the invention increases the reliability and improves the performance of the device by creating docking structural elements that can be separated in flight, which withstand significant loads, protect the product from destruction due to the loss of part of the pyrobolt, dampen the pulse when it is triggered, and reduce perturbations from the operation of the pyrobolt on the elements. aircraft structures.

Claims

A device for connecting the bodies of the compartments of the aircraft, containing a butt-connected docking compartment and a detachable compartment using two or more cylindrical segments with symmetrical internal conical surfaces mating with the outer surface of the frames of the compartments, the frame of the docking compartment contains an annular ledge with holes for threaded connections, fixing the joint, and their axes run perpendicular to the axes of the compartment bodies, characterized in that the threaded connections that fix the joint are made in the form of pyrobolts with an electric detonator, the detachable compartment is made with an annular protrusion that extends higher in diameter onto the annular ledge of the docking compartment, which is made flat in the pyrobolts installation area , the bolts are installed from the inside of the compartments into the holes of the annular ledges, and each cylindrical segment is made with three symmetrically placed threaded holes, a pyrobolt is installed in the central threaded hole, and the device itself is equipped with curved plates astinami, one part of the plates is fixed in the threaded holes of the segments located symmetrically with respect to the installation of the pyrobolt, and the second part - on the detachable compartment.