УСТРОЙСТВО РАЗДЕЛЕНИЯ СТУПЕНИ РАКЕТЫ И ОТДЕЛЯЕМОГО КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА Российский патент 1998 года по МПК B64G1/64 

Изобретение относится к области космической техники и может быть использовано для соединения и последующего разделения ступени ракеты и космического аппарата.

Известно разделительное устройство, содержащее пиропривод с установленным в нем поршнем, связанный с замковыми устройствами соединительными элементами.

Недостатком устройства является невозможность проведения проверочных срабатываний полетного образца с последующим приведением в исходное состояние без разборки и замены срезаемых деталей.

Изобретение направлено на повышение надежности срабатывания устройства разделения в полете, обеспечиваемое проведением многократных предполетных проверок функционирования устройства разделения, не содержащего срезаемых деталей и, следовательно, не требующего разборок для их замены.

Решение указанной задачи достигается тем, что в устройстве разделения ступени ракеты и отделяемого космического аппарата, содержащем пиропривод с установленным в нем поршнем, связанный с замковыми устройствами соединительными элементами, в соответствии с изобретением пиропривод снабжен разрезным кольцом, соединительные элементы выполнены в виде расположенных последовательно штока, установленного внутри поршня с возможностью их взаимного перемещения, и тяги, соединенной со штоком через поворотный узел, причем разрезное кольцо установлено на поршне между заплечиком поршня и торцом закрепленной на штоке упорной гайки с возможностью фиксации штока в положении до разделения и взаимодействия с проточкой корпуса пиропривода по конической поверхности, при этом замковое устройство выполнено в виде стакана с торцевыми кулачками, гильзы с установленным в ней подпружиненным фиксатором, кулачковой муфты, подвижно установленной на гильзе и удерживаемой упором, причем на кулачковой муфте выполнен шип, взаимодействующий с винтовой канавкой обоймы, закрепленной на стакане, и соединительного болта, при этом на одном конце болта выполнена проточка, в которой установлены подпружиненные сухари, запертые гильзой, а на другом конце, на наружной части, выполнена резьба для установки элементов крепления отделяемого космического аппарата к ступени ракеты, и на торце закреплена опора для пружины увода, улавливаемая ловителем, закрепляемым на отделяемом космическом аппарате.

На фиг. 1 показано размещение устройства разделения на ступени ракеты; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез по Б-Б на фиг. 1 до разделения; на фиг. 4 - разрез по Б-Б на фиг. 1 после разделения.

Устройство разделения ступени ракеты 1 и отделяемого космического аппарата 2 содержит пиропривод 3 с установленным в нем поршнем 4, внутри которого установлен шток 5 с возможностью их взаимного перемещения. Между заплечиком 6 поршня 4 и торцем упорной гайки 7, закрепленной на штоке 5, установлено разрезное кольцо 8, контактирующее с проточкой 9 корпуса пиропривода по конической поверхности и фиксирующее шток 5 в положении до разделения ступени ракеты 1 и космического аппарата 2. В гнезда 10 пиропривода 3 установлены, например, два пиропатрона 11, а в гнездо 12 установлена негерметичная заглушка 13. Полости гнезд 10 сообщаются с полостью 14, а полость гнезда 12 - с полостью 15. Пиропривод 3 имеет уплотнительные кольца, обеспечивающие герметизацию полостей. Шток 5 через поворотный узел 16 соединен с тягами 17, взаимодействующими, например, с тремя замковыми устройствами 18. Каждое замковое устройство 18 выполнено в виде стакана 19 с торцевыми кулачками 20, гильзы 21 с установленным в ней подпружиненным фиксатором 22. На гильзе 21 подвижно установлена кулачковая муфта 23, удерживаемая упором 24. На кулачковой муфте 23 выполнен шип 25, взаимодействующий с винтовой канавкой 26 обоймы 27, закрепленной на стакане 19. В гильзе 21 установлен соединительный болт 28, на одном конце которого выполнена проточка 29, в которой установлены, например, четыре сухаря 30, зафиксированные кольцевой пружиной 31 и запертые гильзой 21. На другом конце соединительного болта 28 закреплена гайка 32, затяжка которой обеспечивает требуемую жесткость крепления космического аппарата 2 к ступени ракеты 1, и сферическая шайба 33, компенсирующая перекосы стыкуемых плоскостей при затяжке гайки 32. На торце соединительного болта 28 закреплена опора 34, поджимающая пружину увода 35. Ловитель 36 закреплен на космическом аппарате 2 для улавливания соединительного болта 28 после разделения.

Устройство разделения работает следующим образом.

При срабатывании пиропатронов 11 продукты сгорания под давлением поступают из полостей гнезд 10 в полость 14 и воздействуют на поршень 4. Поршень 4 сдвигается и освобождает разрезное кольцо 8. Шток 5 получает свободу перемещения и через поворотный узел 16 и тяги 17 поворачивает кулачковую муфту 23 относительно оси замкового устройства 18. При этом кулачки на муфте 23, взаимодействуя по винтовым поверхностям с ответными кулачками 20 на стакане 19, заставляют гильзу 21 перемещаться в направлении стрелки В. После того, как гильза 21 переместится на ход, больший высоты сухарей 30, последние разжимаются в радиальных направлениях, освобождая соединительный болт 28, который усилием пружины увода 35 перемещается за плоскость разделения и улавливается ловителем 36. При этом, подпружиненный фиксатор 22, перемещаясь вслед за соединительным болтом 28, распирает сухари 30, препятствуя как их выпаданию из отверстия в стакане 19, так и их обратному сближению под действием кольцевой пружины 31.

При наземных предполетных проверках функционирования устройства разделения вместо пиропатронов 11 в одно из гнезд 10 устанавливается штуцер для подачи, например, сжатого воздуха, а другое гнездо 10 заглушается. Штуцер также устанавливается в гнездо 12 вместо негерметичной заглушки 13. Воздух под давлением подается через штуцер, установленный в гнездо 10, в полость 14. Далее устройство разделения работает аналогично тому, как описано выше.

Для приведения устройства разделения в исходное состояние (до разделения) соединительный болт 28 вставляется в отверстие стакана 19, отжимая подпружиненный фиксатор 22 и, занимая его место между сухарями 30, которые под действием кольцевой пружины 31, защелкиваются в проточку 29 соединительного болта 28. Воздух под давлением подается через штуцер, установленный в гнездо 12, в полость 15. Давление сжатого воздуха заставляет перемещаться поршень 4 со штоком 5. В конце хода шток 5 запирается разрезным кольцом 8. Перемещение штока 5 через поворотный узел 16 и тягу 17 вызывает поворот кулачковой муфты 23, при этом последняя, направляемая шипом 25 по винтовой канавке 26 обоймы 27, вернет гильзу 21 в положение, запирающее сухари 30.

Изобретение относится к области космической техники и позволяет повысить надежность срабатывания устройства разделения в полете за счет проведения многократных предполетных проверок его функционирования. Устройство содержит пиропривод 3, в котором установлен зафиксированный разрезным кольцом поршень со штоком. Шток через поворотный узел 16 соединен с тягами 17, взаимодействующими с замковыми устройствами 18, каждое из которых содержит сухариковый механизм фиксации и освобождения, установленного в гильзе и нагруженного пружиной увода соединительного болта, несущего элементы крепления отделяемого космического аппарата к ступени ракеты. При срабатывании пиропривода 3 гильза перемещается посредством кулачково-винтовой передачи и, взаимодействуя с указанным механизмом, освобождает болт, улавливаемый (вместе с пружиной) ловителем. 4 ил.

Устройство разделения ступени ракеты и отделяемого космического аппарата, содержащее пиропривод с установленным в нем поршнем, связанный с замковыми устройствами соединительными элементами, отличающееся тем, что пиропривод снабжен разрезным кольцом, соединительные элементы выполнены в виде расположенных последовательно штока, установленного внутри поршня с возможностью их взаимного перемещения, и тяги, соединенной с штоком через поворотный узел, причем разрезное кольцо установлено на поршне между заплечиком поршня и торцом закрепленной на штоке упорной гайки с возможностью фиксации штока в положении до разделения и взаимодействия с проточкой корпуса пиропривода по конической поверхности, а каждое замковое устройство выполнено в виде стакана с торцевыми кулачками, гильзы с установленным в ней подпружиненным фиксатором, кулачковой муфты, подвижно установленной на гильзе и удерживаемой упором, причем на кулачковой муфте выполнен шип, взаимодействующий с винтовой канавкой обоймы, закрепленной на стакане, и соединительного болта, при этом на одном конце болта выполнена проточка, в которой установлены подпружиненные сухари, запертые гильзой, а на другом конце на наружной части выполнена резьба для установки элементов крепления отделяемого космического аппарата к ступени ракеты и на торце закреплена опора для пружины увода, улавливаемая ловителем, закрепляемым на отделяемом космическом аппарате.