УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ РАЗДЕЛЯЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2008 года по МПК G01M7/00 

Изобретение относится к областям авиационной и ракетно-космической техники и может быть использовано при проектировании различных разделяющихся систем и устройств.

В настоящее время известны устройства разделения с использованием пирошнуров, например по патенту США №3.362.290, кл.89-1. Устройство представляет собой вилкообразный элемент, закрепленный к створке с помощью заклепок. На ответной створке закреплен элемент, точно входящий во внутреннюю полость элемента, в которой установлен детонирующий удлиненный заряд, в дальнейшем (ДУЗ).

Известно устройство по патенту США №3.336.868, кл.102-24 (прототип). Устройство состоит из разделяемых частей конструкции, связанных между собой металлической полосой. Линейный заряд расположен по центру полосы. Заряд уложен вдоль всей линии разделения. Вдоль всего заряда проходит ДУЗ. Все пиротехническое устройство по всей длине закрыто кожухом, состоящим из двух взаимно перекрывающихся частей.

Общими недостатками применяемых в настоящее время пиротехнических устройств разделения являются большой импульс, передаваемый на конструкцию при разделении, а также существенное снижение жесткости соединения и увеличение габаритов устройства при использовании различных амортизаторов. Кроме того, вредное влияние оказывают разлетающиеся осколки и продукты сгорания взрывчатого вещества.

Предлагаемое решение позволяет исключить отмеченные недостатки и создать устройство, значительно снижающее ударное воздействие на конструкцию, исключающее разлет осколков и не меняющее жесткость соединения.

Указанный эффект достигается благодаря тому, что устройство для соединения разделяемых элементов летательного аппарата содержит вставку, крепежные элементы и детонирующий удлиненный заряд, а на вставке образованы лапки, соединяющие ее с разделяемыми элементами летательного аппарата, причем вставка установлена с зазорами между поперечными гранями лапок и поперечными гранями разделяемых элементов, а в центральной части вставки выполнены сквозные каналы, в которых через один размещены удлиненные заряды, при этом между лапками вставки и соединяемыми деталями по плоскостям соединения установлены прокладки, акустическая податливость которых больше акустической податливости вставки и разделяемых элементов.

Суть заявленного решения поясняется чертежами, где на фиг.1-3 показано устройство для соединения разделяемых элементов летательного аппарата. Устройство состоит из соединяемых деталей 1, 2, вставки 3 с выполненными в ней сквозными отверстиями 4, 5. В отверстиях 4 располагается ДУЗ 6. Между вставкой 3 и соединяемыми деталями 1, 2 обеспечены зазоры 7, 8 и установлены прокладки 9. Соединение вставки 3 с деталями 1, 2 выполняется с помощью крепежных элементов 10 (например, заклепок, винтов и т.д.), а подрыв ДУЗ осуществляется с помощью электродетонаторов 11. Закрываются ДУЗ и электродетонаторы кожухами 12, прикрепленными к вставке 3 и состоящими из двух перекрывающихся частей, прикрепленных к вставке. Вставка 3 выполнена в виде центральной части с отверстиями 4, 5 и лапками 13.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

До подрыва ДУЗ вставка 3 прочно соединяется с помощью заклепочных швов с разделяемыми элементами 1, 2.

При подаче напряжения на детонаторы 11 происходит подрыв ДУЗ 6 и в сквозных отверстиях 4 повышается давление и происходит разрушение стенок между отверстиями 4, 5. Связь между соединяемыми элементами 1, 2 разрывается по плоскости расположения заряда. Осколки, образующиеся при разрушении стенок, улавливаются полостями 5, и их разлета не происходит. Осколки системы электроподрыва улавливаются защитными кожухами 12.

Ударные волны, возникшие в вставке, направлены в поперечном направлении, а продольные волны после разрушения стенки между полостями имеют очень низкую амплитуду. Для передачи ударного воздействия волны различной интенсивности должны перейти от лапок 13 через прокладки 9 к соединяемым, но из-за их большой акустической податливости будет происходить, в первую очередь, отражение ударных волн от границы раздела сред. Коэффициент прохождения волн будет незначительным (смотри, например, Л.Ф.Лепендин «Акустика», М., Высшая школа. 1978, стр.180-187). Зазоры 7, 8 между проставкой 3 и соединяемыми деталями 1, 2 не позволяют перейти волнам непосредственно на детали 1, 2.

Дополнительный эффект снижения ударного воздействия получают при использовании в качестве ДУЗ двухпрофилированный удлиненный кумулятивный заряд с кумулятивными выемками, обращенными к стенкам, разделяющим сквозные отверстия.

Если заменить ДУЗ большого диаметра на ДУЗ меньшего диаметра, но в "n" длиннее при сохранении массы, то суммарная величина разрушаемого материала увеличивается.

Уменьшение радиуса цилиндрического заряда в "m" раз за счет увеличения длины заряда приводит к увеличению в "m" раз суммарную величину разрушаемого этим зарядом материала (см., например, Ф.А.Баум, Л.П.Орлонко, К.П.Станюкович и др. «Физика взрыва»), т.е. справедливы следующие формулы

где D - диаметр большого заряда;

n - отношение длин ДУЗ меньшего и большего диаметров;

d - диаметр малого заряда;

L - глубина разрушения стенки большим зарядом;

l_∑ - суммарная глубина разрушения стенок малыми зарядами.

Справедливость этих формул для удлиненных кумулятивных зарядов (УКЗ) поясняется следующими качественными рассуждениями.

Известно, что глубина материала, пробиваемого кумулятивной струей, составляет 2-3 диаметра кумулятивной выемки. Очевидно, что замена одного большого УКЗ на "n" малых приведет к уменьшению диаметра выемки в раз, а суммарная глубина пробивания "n" кумулятивными зарядами увеличится в раз по сравнению с большим зарядом.

Увеличение количества "малых" зарядов приводит к возможности уменьшения количества взрывчатого вещества (ВВ) для разрушения необходимой толщины материала. Ограничением в уменьшении диаметра заряда служит лишь "критический диаметр самого ВВ" (в настоящее время имеются ВВ с критическим диаметром менее 1 мм). Кроме того, увеличение эквивалентной длины заряда в "n" раз приводит к растягиванию во времени ударного импульса, что также повлечет за собой снижение амплитуды ударного воздействия. Далее, после начала разрушения стенок начинается разгрузка (падение давления), что также приводит к уменьшению действия времени максимального давления и уменьшению воздействия на соединяемые элементы 1, 2. Многократное отражение волн от границ и преобразование поперечных волн в продольные волны приводит к снижению ударного воздействия.

Пример практического исполнения.

Проверка эффективности разделения была проведена на вставке, показанной на фиг.2. Материал вставки - сталь 3, ее ширина 40 мм. Использовался ДУЗ диаметром 1,3 мм на основе гексогена. Было проведено 6 успешных срабатываний, что подтверждает правильность предложенного решения.

Из известных авторам источников информации и патентных материалов не известна совокупность признаков, сходных с совокупностью признаков заявленных объектов.

Изобретение относится к областям авиационной и ракетно-космической техники, может быть использовано при проектировании различных разделяющихся систем и устройств. Предлагаемое устройство для соединения разделяемых элементов летательного аппарата содержит вставку, крепежные элементы и детонирующий удлиненный заряд. Причем на вставке образованы лапки, соединяющие ее с разделяемыми элементами летательного аппарата. При этом вставка установлена с зазорами между поперечными гранями лапок и поперечными гранями разделяемых элементов, а в центральной части вставки выполнены сквозные каналы, в которых через один размещены удлиненные заряды. Кроме того, между лапками вставки и соединяемыми деталями по плоскостям соединения установлены прокладки, акустическая податливость которых больше акустической податливости вставки и разделяемых элементов. 3 ил.

Устройство для соединения разделяемых элементов летательного аппарата, содержащее вставку, крепежные элементы и детонирующий удлиненный заряд, отличающееся тем, что на вставке образованы лапки, соединяющие ее с разделяемыми элементами летательного аппарата, причем вставка установлена с зазорами между поперечными гранями лапок и поперечными гранями разделяемых элементов, а в центральной части вставки выполнены сквозные каналы, в которых через один размещены удлиненные заряды, при этом между лапками вставки и соединяемыми деталями по плоскостям соединения установлены прокладки, акустическая податливость которых больше акустической податливости вставки и разделяемых элементов.