Узел разделения малоразмерных объектов "Пироман" Российский патент 2019 года по МПК B21D26/08 

Описание патента на изобретение RU2697138C1

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке металлов давлением энергией взрыва для разделения тонкостенных металлических конструкций круглой или овальной формы сечения, к системам разделения ракетно-космической техники для разъединения топливных магистралей и прочих трубопроводов, а также для разрушения строп и проводов, в том числе уложенных в теплозащитные кожухи или металлические плетенки.

Типичная конструкция пирорезака (фиг. 1) [1], который используется в авиационной технике и служит для перерубания парашютных строп, электропроводки и стальных проводов, представляет собой корпус 1, в камере 2 которого при срабатывании пиропатрона 3 образуется повышенное давление, под действием которого поршень с резаком 4 перемещаются в сторону наковальни 5 и разрубают кабель 6. Некоторые зарубежные аналоги, например резак 3620 фирмы «Маккормик селф ассошиэйтс», США, имеют клапан-предохранитель, который, находясь в невзведенном положении, при случайном срабатывании пиропатрона через пламегаситель отводит образовавшиеся газы в сторону, тем самым не допуская срабатывания резака. Кроме того, благодаря наличию двух пиропатронов, надежность срабатывания устройства значительно повышается.

К недостаткам подобных изделий относится невозможность их использования для деления связки большого количества многожильных проводов, а также их неэффективность при разделении различного рода металлических труб и магистралей. Также наличие в механизме подвижного элемента (поршня) уменьшает надежность всей системы.

Помимо пирорезака для разделения преград используются детонирующие удлиненные заряды (ДУЗ), которые получили широкое распространение в ракетно-космической технике в качестве систем разделения благодаря своим малым габаритам, быстродействию, высокой надежности, малым энергетическим затратам, простоте в эксплуатации.

Типичная конструкция ДУЗ (фиг. 2а) представляет собой заряд взрывчатого вещества (ВВ) 7, заключенного с большой плотностью в металлическую оболочку 8. В зависимости от поставленных задач используют ДУЗ двух типов: круглые (в поперечном сечении окружность) и кумулятивные (с кумулятивной выемкой в сечении). Существуют ДУЗ с разными вариантами геометрии кумулятивной канавки: с клиновидной (V-образной), полуцилиндрической (U-образной) или серповидной облицовками. Концы зарядов закрыты герметизирующими колпачками, надетыми на компаунде. Для защиты от коррозии и обеспечения гарантийных сроков хранения, заряд покрывают эмалью.

При подрыве ДУЗ элементы облицовки 9 кумулятивной канавки, обжимаясь, движутся к центру. При их соударении образуется кумулятивная струя 10 (фиг. 2б, в), обладающая высокой скоростью и температурой, которая, в результате ее взаимодействия с поверхностью преграды 11, разрезает ее (фиг. 2в, г).

Мощность ДУЗ может варьироваться материалом трубы, диаметром заряда и массой ВВ в зависимости от толщины и материала перерезаемой преграды.

Недостатком при использовании вышеуказанных изделий является то, что в процессе их подрыва образуется большое количество высокоэнергетических осколков оболочки ДУЗ, которые могут повредить или вывести из строя различное оборудование и механизмы, находящиеся в непосредственной близости от заряда, а также представлять угрозу жизни человека, его здоровью и окружающей среде. Кроме того, с целью получения максимального эффекта, кумулятивный заряд необходимо устанавливать на определенном (фокусном) расстоянии от преграды, что, несмотря на наличие металлической оболочки у заряда, которая обеспечивает ему некоторую собственную жесткость, невозможно без использования дополнительных креплений его в посадочном месте. Использование ДУЗ, повторяющего геометрию посадочного места радиусом менее 100 мм, невозможно [3], поскольку при свертывании ДУЗ до мелких размеров происходит нарушение формы кумулятивной канавки, возникают разрывы оболочки, нарушается сплошность ВВ внутри заряда, а при использовании прямых ДУЗ в процессе их установки в посадочное место при невнимательности или недостаточной квалификации сотрудников возможна неправильная ориентация кумулятивной канавки ДУЗ (в сторону от перерезаемой преграды). Такое нарушение направления кумулятивной канавки возможно также при воздействии на изделие различных механических нагрузок и виброударов, что отрицательно влияет на эффективность заряда. Кроме того, для разделения труб малых радиусов, но большой толщины, использование одного или двух, расположенных по обе стороны от преграды, прямых зарядов может быть недостаточным, так как кумулятивная струя, предназначенная для разрезания боковых стенок, будет вынуждена разделять материал относительно большей толщины, нежели в верхней или нижней точках стенок (фиг. 3).

Наиболее близким к предлагаемому узлу разделения является удлиненный кумулятивный заряд (УКЗ) с повышенной эффективностью действия (фиг. 4) [2]. Данный УКЗ, содержащий заряд ВВ 7 в канавке клиновидной формы 12 и металлическую облицовку кумулятивной выемки 13, снабжен неразрушаемым при подрыве металлическим корпусом 14 произвольной геометрической формы. Наличие жесткого корпуса позволяет выставить заряд на фокусное расстояние без использования дополнительного оборудования и предотвращает разлет продуктов детонации в окружающее пространство. Однако металлическая облицовка и корпус УКЗ, между которыми запрессовано ВВ, не являются единым целым - при их некачественном монтаже возможно смещение оболочки от номинального положения, в результате чего может быть нарушена целостность всей конструкции заряда, влияющая на эффективность. Также их изготовление является технологически возможным только для УКЗ прямой формы или с большим радиусом изгиба, в то время как для разрушения мелкоразмерных объектов требуются заряды малых диаметров, возможность изготовления которых является маловероятной или чересчур трудоемкой для подобных конструкций.

Таким образом, задачей предлагаемого изобретения является создание надежного узла разделения малоразмерных объектов с повышенной эффективностью действия ДУЗ и с обеспечением высокой безопасности при его срабатывании.

Поставленная задача решается тем, что предлагаемый узел разделения малоразмерных объектов (фиг. 5) состоит из неразрушаемого при подрыве корпуса произвольной формы в виде двух скрепленных между собой болтами сегментов 15, каждый из которых имеет загнутую параболическую в сечении выемку 16 под ДУЗ 17 и служит в качестве защитного кожуха, предотвращающего разлет продуктов детонации в окружающее пространство и придания конструкции жесткости. Посадочное место спроектировано таким образом, чтобы исключить возможность неправильной установки ДУЗ и нарушения ориентации кумулятивной канавки в процессе его эксплуатации. В сегмент заряд установлен на компаунд или клей.

Также данная конструкция подходит для разделения труб малых радиусов (менее 100 мм), но большой толщины, благодаря использованию двух сегментов с зарядами, каждый из которых имеет минимально возможный для конкретного типа ДУЗ радиус скругления, что увеличивает режущую способность кумулятивной струи по сравнению с прямыми зарядами за счет приближения направления движения струи к нормали от боковых точек объекта.

Использование одного электродетонатора (ЭД) для задействования сразу нескольких ДУЗ достигается формой корпуса устройства, обеспечивающей непосредственную близость нахождения зарядов друг к другу, что значительно уменьшает стоимость всего узла. Существует возможность отсрочки срабатывания на 3-8 с при использовании ЭД с замедлением типа ЭД-ЗД-3, -4, -8.

Источники информации

[1] Вспомогательные системы ракетно-космической техники. М.: Мир, 1970.

[2] Патент РФ 2107885, РФЯЦВНИИТФ, 1998.

[3] ГОСТ В 22920-78.

Похожие патенты RU2697138C1

название год авторы номер документа
Универсальный инициатор-резак для бортовых детонационных систем разделения 2020
  • Кузин Евгений Николаевич
  • Загарских Владимир Ильич
  • Макаров Геннадий Иванович
  • Булавский Алексей Сергеевич
RU2756898C1
ЛИНЕЙНОЕ УСТРОЙСТВО РАЗДЕЛЕНИЯ НА УДЛИНЕННОМ КУМУЛЯТИВНОМ ЗАРЯДЕ 2011
  • Ефанов Владимир Владимирович
  • Кузин Евгений Николаевич
RU2463544C1
УДЛИНЕННЫЙ КУМУЛЯТИВНЫЙ ЗАРЯД 2004
  • Кузин Евгений Николаевич
  • Загарских Владимир Ильич
  • Балакин Александр Анатольевич
RU2276318C1
Удлиненный кумулятивный заряд и способ его изготовления 2019
  • Кузин Евгений Николаевич
  • Загарских Владимир Ильич
  • Макаров Геннадий Иванович
  • Гашеев Денис Вадимович
RU2706155C1
УДЛИНЕННЫЙ КУМУЛЯТИВНЫЙ ЗАРЯД 1996
  • Козерук Н.П.
  • Филин В.П.
  • Беленовский Ю.А.
  • Ярцев П.Д.
  • Никитин А.М.
  • Никулин В.Г.
  • Сербин В.Л.
RU2107885C1
СПОСОБ ДРОБЛЕНИЯ СТАЛЬНЫХ И ШЛАКОЧУГУННЫХ СКРАПОВ 1992
  • Кулакевич Я.С.
  • Колганов Е.В.
  • Абдрахманов В.И.
  • Силин В.С.
  • Борисов В.И.
  • Шевченко С.В.
  • Киковка Е.И.
  • Перченко М.И.
RU2031724C1
Заряд-усилитель для трансляторов детонации бортовой автоматики летательных аппаратов 2016
  • Ефанов Владимир Владимирович
  • Горовцов Виктор Владимирович
  • Кузин Евгений Николаевич
  • Душенок Сергей Адамович
  • Котомин Александр Алексеевич
RU2636069C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ РАЗДЕЛЯЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА 2006
  • Орлов Александр Сергеевич
  • Орлов Сергей Александрович
RU2327130C1
Кумулятивный заряд 2017
  • Грек Максим Олегович
  • Грек Владимир Олегович
  • Кузин Евгений Николаевич
RU2681019C1
Способ определения критических условий разрушения оболочек детонирующих удлиненных зарядов и устройство для его осуществления 2016
  • Кузин Евгений Николаевич
  • Загарских Владимир Ильич
  • Макаров Геннадий Иванович
RU2631457C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 697 138 C1

Реферат патента 2019 года Узел разделения малоразмерных объектов "Пироман"

Изобретение относится к области машиностроения, в часности к обработке металлов давлением энергией взрыва, а также к системам разделения трубчатых элементов конструкции или проводов и парашютных строп. Узел выполнен в виде корпуса, содержащего неразрушаемые при подрыве сегменты, расположенных вокруг разрушаемой преграды, в каждый из которых на компаунд закреплен детонирующий удлиненный заряд (ДУЗ) изогнутой формы кумулятивной канавкой в сторону преграды, что исключает неправильную установку заряда в посадочное место и увеличивает эффективность резки по сравнению с прямыми зарядами. Задействование ДУЗ производится с помощью одного электродетонатора. Повышается надежность узла и безопасность при его использовании. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Формула изобретения RU 2 697 138 C1

1. Узел для разделения малоразмерных объектов, содержащий предотвращающий разлет продуктов детонации неразрушаемый при подрыве металлический корпус произвольной геометрической формы, заряд взрывчатого вещества и металлическую облицовку кумулятивной выемки, отличающийся тем, что неразрушаемый корпус выполнен в виде двух скрепленных между собой болтами сегментов с посадочным местом под заряд взрывчатого вещества, минимальный радиус скругления которого составляет 100 мм, при этом в качестве заряда взрывчатого вещества использован подрываемый электродетонатором детонирующий удлиненный заряд, расположенный в указанном посадочном месте сегмента.

2. Узел по п. 1, отличающийся тем, что в качестве электродетонатора использован электродетонатор замедленного действия.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2019 года RU2697138C1

УСТРОЙСТВО РАЗДЕЛЕНИЯ СТВОРОК ГОЛОВНОГО ОБТЕКАТЕЛЯ 2008
  • Ткач Василий Ефимович
  • Дукин Алексей Дмитриевич
  • Лаптев Николай Илларионович
  • Мордасов Василий Иванович
  • Пойлов Вениамин Валентинович
RU2369534C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ 2004
  • Асриев Юрий Иванович
  • Асриев Артем Юрьевич
RU2280597C2
US 4054036 A, 18.10.1977.

RU 2 697 138 C1

Авторы

Бабко Игорь Юрьевич

Купцов Павел Владимирович

Агеев Михаил Васильевич

Даты

2019-08-12Публикация

2018-07-18Подача