Система сброса полезной нагрузки Российский патент 2022 года по МПК B64G1/64 

Изобретение относится к системам сброса или отделения объектов, преимущественно ступеней ракет, отсеков, боевых частей и других полезных нагрузок от несущих конструкций летательных аппаратов, на любых расчетных участках траектории полета, и может быть использовано в области авиационной и ракетной техники.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является система отделения полезной нагрузки - патент RU 2268208, содержащая разъединяемое удерживающее устройство, установленное между несущей конструкцией и полезной нагрузкой и включающее в себя дискретно расположенные на несущей конструкции механические замки, каждый из которых содержит стержень, удерживающее и фиксирующее звенья, причем стержень замка одним концом закреплен на полезной нагрузке, а другим концом, выполненным в виде одностороннего выступа, контактирует с удерживающим звеном замка, устройство фиксации замков, содержащее многолучевую звездочку, закрепленную с возможностью поворота на несущей конструкции в центре окружности установки замков и удерживаемую от поворота пиросредством, при этом лучи звездочки связаны с фиксирующими звеньями соответствующих замков радиально натянутыми тросами, соединение концов которых с лучами звездочки выполнено с эксцентриситетом по отношению к оси ее вращения, при этом система содержит толкатели отделения полезной нагрузки от несущей конструкции.

Общими существенными признаками прототипа - системы отделения полезной нагрузки, совпадающими с существенными признаками предлагаемого устройства являются следующие: система содержит разъединяемое при помощи пирозамка удерживающее устройство, установленное между шпангоутом несущей конструкции и шпангоутом полезной нагрузки, и включающее в себя расположенные на шпангоуте несущей конструкции механические замки, каждый из которых содержит стержень и удерживающее звено, причем стержень замка одним концом закреплен на шпангоуте полезной нагрузки, а другим концом, выполненным в виде одностороннего выступа, контактирует с привалочной поверхностью удерживающего звена замка.

Особенностью известной системы - прототипа является то, что эта система отделения полезной нагрузки значительно перекрывает поперечное сечение стыка шпангоутов разделяемых конструкций, что уменьшает полезный внутренний объем, и исключает возможность сквозного межотсечного размещения агрегатов летательного аппарата. Толкатели отделения являются отдельными элементами конструкции, наличие которых снижает надежность летательного аппарата в целом. Применяемые натянутые тросы не позволяют использовать систему отделения полезной нагрузки в большом температурном диапазоне из-за разных коэффициентов температурного расширения шпангоутов разделяемых конструкций и самих тросов. При изменении температуры конструкции в одну сторону, происходит ослабление натянутых тросов и снижение усилия затяжки стыка шпангоутов разделяемых конструкций, в другую - происходит увеличение натяжения тросов и уменьшение их запаса прочности.

Предлагаемое изобретение - система сброса полезной нагрузки позволяет размещать различные агрегаты летательного аппарата, проходящие через плоскость стыка шпангоутов разделяемых конструкций, что увеличивает плотность компоновки летательного аппарата в целом. Рабочая температура, при которой система сброса полезной нагрузки сохраняет свою работоспособность, ограничивается только рабочими температурами материалов, из которых изготовлены ее элементы. Функцию толкателя отделения выполняет пирозамок, что позволяет повысить надежность летательного аппарата в целом.

Для достижения названного технического результата в системе сброса полезной нагрузки имеются: разъединяемое при помощи пирозамка удерживающее устройство, установленное между шпангоутом несущей конструкции и шпангоутом полезной нагрузки, и включающее в себя расположенные на шпангоуте несущей конструкции механические замки, каждый из которых содержит стержень и удерживающее звено, причем стержень замка одним концом закреплен на шпангоуте полезной нагрузки, а другим концом, выполненным в виде одностороннего выступа, контактирует с привалочной поверхностью удерживающего звена замка, при этом стержень замка проходит через отверстие, выполненное в шпангоуте полезной нагрузки, и снабжен пружиной, упирающейся в шпангоут полезной нагрузки с одной стороны, и регулировочной гайкой, с упором в шпангоут полезной нагрузки с другой стороны, а удерживающее звено замка выполнено в виде рычага с осью поворота, установленной в шпангоуте несущей конструкции, при этом один конец рычага имеет указанную привалочную поверхность, а другой конец выполнен в виде оси, установленной в овальный вырез устройства фиксации замков, выполненного в виде диска, установленного в шпангоуте несущей конструкции с возможностью поворота относительно продольной оси, и зафиксированного в начальном положении срезной шпилькой, а пирозамок выполнен в виде корпуса, установленного в шпангоуте несущей конструкции, и зафиксированного от перемещения в направлении продольной оси выступами, выполненными на шпангоуте несущей конструкции, при этом корпус пирозамка имеет рычаг снабженный осью, установленной в овальный вырез диска, охватывающий корпус поршень, частично погруженный в ответный вырез на шпангоуте полезной нагрузки, фиксирующий шпангоуты от поворота вокруг продольной оси относительно друг друга, снабженный скользящими валиками, одним концом передвигающимися по спиральному пазу, выполненному в корпусе пирозамка, а другим концом по прямым вырезам, выполненным в шпангоуте несущей конструкции, при этом в поршне установлена мембрана, которая на конечном участке движения поршня разрезается об установленный в шпангоуте полезной нагрузки нож.

Отличительным признаком предлагаемой системы сброса полезной нагрузки является то, что стержень замка проходит через отверстие, выполненное в шпангоуте полезной нагрузки, и снабжен пружиной, упирающейся в шпангоут полезной нагрузки с одной стороны, и регулировочной гайкой, с упором в шпангоут полезной нагрузки с другой стороны, а удерживающее звено замка выполнено в виде рычага с осью поворота, установленной в шпангоуте несущей конструкции, при этом один конец рычага имеет указанную привалочную поверхность, а другой конец выполнен в виде оси, установленной в овальный вырез устройства фиксации замков, выполненного в виде диска, установленного в шпангоуте несущей конструкции с возможностью поворота относительно продольной оси, и зафиксированного в начальном положении срезной шпилькой, а пирозамок выполнен в виде корпуса, установленного в шпангоуте несущей конструкции, и зафиксированного от перемещения в направлении продольной оси выступами, выполненными на шпангоуте несущей конструкции, при этом корпус пирозамка имеет рычаг снабженный осью, установленной в овальный вырез диска, охватывающий корпус поршень, частично погруженный в ответный вырез на шпангоуте полезной нагрузки, фиксирующий шпангоуты от поворота вокруг продольной оси относительно друг друга, снабженный скользящими валиками, одним концом передвигающимися по спиральному пазу, выполненному в корпусе пирозамка, а другим концом по прямым вырезам, выполненным в шпангоуте несущей конструкции, при этом в поршне установлена мембрана, которая на конечном участке движения поршня разрезается об установленный в шпангоуте полезной нагрузки нож.

Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с известными достигается следующее: данная система позволяет размещать различные агрегаты летательного аппарата, проходящие через плоскость стыка шпангоутов разделяемых конструкций, что способствует увеличению плотности компоновки летательного аппарата, при этом рабочая температура, при которой система сброса полезной нагрузки сохраняет свою работоспособность, ограничивается только рабочими температурами материалов, из которых изготовлены ее элементы, а функцию толкателя отделения выполняет пирозамок, что позволяет снизить количество исполнительных механизмов с повышением надежности летательного аппарата в целом.

Данное техническое решение может найти применение в качестве узла стыковки ступеней ракет, отсеков, боевых частей и других полезных нагрузок, которые необходимо отделить во время полета.

Изобретение поясняется фиг. 1-10:

На фиг. 1 представлена система сброса полезной нагрузки в изометрии.

На фиг. 2 представлен вид спереди на систему сброса полезной нагрузки.

На фиг. 3, сеч. А-А (фиг. 2), представлен нож, установленный в шпангоуте полезной нагрузки, корпус пирозамка, с охватывающим его поршнем, включающем мембрану, и частично погруженным в вырез на шпангоуте полезной нагрузки, в который установлены скользящие валики, заходящие своими концами в прямые вырезы шпангоута несущей конструкции и спиральные пазы, выполненные в корпусе пирозамка.

На фиг. 4, сеч. Б-Б (фиг. 2), представлен корпус, зафиксированный от перемещения в направлении продольной оси выступами, выполненными на шпангоуте несущей конструкции.

На фиг. 5, сеч. В-В (фиг. 2), представлен рычаг корпуса пирозамка снабженный осью, установленной в овальный вырез диска, установленного в шпангоуте несущей конструкции с возможностью поворота относительно продольной оси.

На фиг. 6, сеч. Г-Г (фиг. 2), представлена срезная шпилька, фиксирующая диск в начальном положении.

На фиг. 7, сеч. Д-Д (фиг. 2), представлен стержень замка, зафиксированный на шпангоуте полезной нагрузки пружиной и регулировочной гайкой, и контактирующий односторонним выступом с привалочной поверхностью рычага.

На фиг. 8, сеч. Е-Е (фиг. 2), представлено крепление осей рычага в шпангоуте несущей конструкции и в овальном вырезе диска.

На фиг. 9 представлен корпус пирозамка с выполненными на нем спиральными пазами в изометрии.

На фиг. 10 представлено посадочное место под корпус пирозамка, выполненное в шпангоуте несущей конструкции.

Система сброса полезной нагрузки, изображенная на фиг. 1…10 содержит разъединяемое при помощи пирозамка удерживающее устройство, установленное между шпангоутом несущей конструкции 1 (фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10) и шпангоутом полезной нагрузки 2 (фиг. 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8), и включающее в себя расположенные на шпангоуте несущей конструкции механические замки, каждый из которых содержит стержень 3 (фиг. 2, 7) и удерживающее звено, причем стержень замка одним концом закреплен на шпангоуте полезной нагрузки, а другим концом, выполненным в виде одностороннего выступа 4 (фиг. 7), контактирует с привалочной поверхностью 5 (фиг. 7) удерживающего звена замка, при этом стержень замка проходит через отверстие, выполненное в шпангоуте полезной нагрузки, и снабжен пружиной 6 (фиг. 7), упирающейся в шпангоут полезной нагрузки с одной стороны, и регулировочной гайкой 7 (фиг. 7), с упором в шпангоут полезной нагрузки с другой стороны, а удерживающее звено замка выполнено в виде рычага 8 (фиг. 2, 7, 8) с осью поворота 9 (фиг. 8), установленной в шпангоуте несущей конструкции, при этом один конец рычага имеет указанную привалочную поверхность, а другой конец выполнен в виде оси 10 (фиг. 8), установленной в овальный вырез 11 (фиг. 8) устройства фиксации замков, выполненного в виде диска 12 (фиг. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8), установленного в шпангоуте несущей конструкции с возможностью поворота относительно продольной оси, и зафиксированного в начальном положении срезной шпилькой 13 (фиг. 6), а пирозамок выполнен в виде корпуса 14 (фиг. 2, 3, 4, 5, 9), установленного в шпангоуте несущей конструкции, и зафиксированного от перемещения в направлении продольной оси выступами 15 (фиг. 4, 10), выполненными на шпангоуте несущей конструкции, при этом корпус пирозамка имеет рычаг 16 (фиг. 5, 9) снабженный осью 17 (фиг. 5, 9), установленной в овальный вырез 18 (фиг. 5) диска, охватывающий корпус поршень 19 (фиг. 3, 4, 5), частично погруженный в ответный вырез 20 (фиг. 3, 4, 5) на шпангоуте полезной нагрузки, фиксирующий шпангоуты от поворота вокруг продольной оси относительно друг друга, снабженный скользящими валиками 21 (фиг. 3), одним концом передвигающимися по спиральному пазу 22 (фиг. 3, 9), выполненному в корпусе пирозамка, а другим концом по прямым вырезам 23 (фиг. 3, 10), выполненным в шпангоуте несущей конструкции, при этом в поршне установлена мембрана 24 (фиг. 3, 4, 5), которая на конечном участке движения поршня разрезается об установленный в шпангоуте полезной нагрузки нож 25 (фиг. 3, 4, 5).

Система сброса полезной нагрузки работает следующим образом:

При подаче электрического сигнала в пирозамке возникает избыточное давление, при котором поршень, погружаясь в ответный вырез на шпангоуте полезной нагрузки, перемещается по корпусу пирозамка, вращая его за счет скользящих валиков, одним концом перемещающихся по спиральному пазу, а другим концом по прямым вырезам, при этом рычаг корпуса пирозамка поворачивает диск со срезом фиксирующей шпильки, что приводит к повороту рычагов удерживающих звеньев, высвобождающих односторонние выступы стержней из зацепления по привалочной поверхности, обеспечивая разъединение шпангоутов. На конечном участке движения мембрана, закрепленная в поршне, разрезается о нож, высвобождая избыточное давление, возникшее в пирозамке, в полость ответного выреза шпангоута полезной нагрузки, что приводит к возникновению силы, отталкивающей шпангоут полезной нагрузки от шпангоута несущей конструкции.

Изобретение относится к области космической техники, а более конкретно к системам разделения. Система сброса полезной нагрузки содержит разъединяемое при помощи пирозамка удерживающее устройство, включающее в себя расположенные на шпангоуте несущей конструкции механические замки, и поршень. Каждый из замков содержит стержень и удерживающее звено. Стержень замка проходит через отверстие, выполненное в шпангоуте полезной нагрузки, и снабжен пружиной. Пирозамок выполнен в виде корпуса, установленного в шпангоуте несущей конструкции, и зафиксированного от перемещения в направлении продольной оси выступами. Корпус пирозамка имеет рычаг, снабженный осью, установленной в овальный вырез диска. Охватывающий корпус поршень, частично погруженный в ответный вырез на шпангоуте полезной нагрузки, снабжен скользящими валиками. В поршне установлена мембрана, которая на конечном участке движения поршня разрезается об установленный в шпангоуте полезной нагрузки нож. Достигается повышение надежности. 10 ил.

Система сброса полезной нагрузки, содержащая разъединяемое при помощи пирозамка удерживающее устройство, установленное между шпангоутом несущей конструкции и шпангоутом полезной нагрузки и включающее в себя расположенные на шпангоуте несущей конструкции механические замки, каждый из которых содержит стержень и удерживающее звено, причем стержень замка одним концом закреплен на шпангоуте полезной нагрузки, а другим концом, выполненным в виде одностороннего выступа, контактирует с привалочной поверхностью удерживающего звена замка, отличающаяся тем, что стержень замка проходит через отверстие, выполненное в шпангоуте полезной нагрузки, и снабжен пружиной, упирающейся в шпангоут полезной нагрузки с одной стороны, и регулировочной гайкой, с упором в шпангоут полезной нагрузки с другой стороны, а удерживающее звено замка выполнено в виде рычага с осью поворота, установленной в шпангоуте несущей конструкции, при этом один конец рычага имеет указанную привалочную поверхность, а другой конец выполнен в виде оси, установленной в овальный вырез устройства фиксации замков, выполненного в виде диска, установленного в шпангоуте несущей конструкции с возможностью поворота относительно продольной оси, и зафиксированного в начальном положении срезной шпилькой, а пирозамок выполнен в виде корпуса, установленного в шпангоуте несущей конструкции, и зафиксированного от перемещения в направлении продольной оси выступами, выполненными на шпангоуте несущей конструкции, при этом корпус пирозамка имеет рычаг, снабженный осью, установленной в овальный вырез диска, охватывающий корпус поршень, частично погруженный в ответный вырез на шпангоуте полезной нагрузки, фиксирующий шпангоуты от поворота вокруг продольной оси относительно друг друга, снабженный скользящими валиками, одним концом передвигающимися по спиральному пазу, выполненному в корпусе пирозамка, а другим концом - по прямым вырезам, выполненным в шпангоуте несущей конструкции, при этом в поршне установлена мембрана, которая на конечном участке движения поршня разрезается об установленный в шпангоуте полезной нагрузки нож.