БЕЗИМПУЛЬСНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ
NON-PULSE DIVIDER

Изобретение относится к ракетной технике, конкретно к устройству систем разделения конструктивных элементов ракет.
Известна ячеистая броня танков, например танка Т-72Б или танка Т-80У. Эта ячеистая броня создана как средство защиты от кумулятивных боеприпасов и представляет собой стальную броню с внутренними полостями (ячейками), которые заполнены малоплотным материалом, например полиуретаном (резиной). Такое выполнение брони позволяет получить эффективную защиту от кумулятивных боеприпасов, потому что разрушение кумулятивной струи резиной, после того как она пробьет наружную стальную стенку ячейки танковой брони, более эффективно вследствие того, что резина как псевдожидкость при встрече с кумулятивной струей порождает отраженную от внутренней стальной стенки ячейки волну, направленную навстречу кумулятивной струе, и этим эффективно разрушает ее, сохраняя целостность брони. Стальная броня такой же толщины, как и ячеистая броня, кумулятивной струей боеприпаса пробивается. Образно говоря, как пуля пробивающая рельс застревает в пуховой подушке, так и кумулятивная струя «застревает» в резине. Т.е. резина является эффективным защитным экраном от действия кумулятивной струи.
Известно устройство для разделения элементов конструкции по патенту RU 2363628, техническим результатом которого является снижение ударных нагрузок на разделяемые элементы конструкции.
Это устройство содержит детонирующий удлиненный заряд (ДУЗ), помещенный в стальную оболочку, демпфирующие элементы, размещенные снаружи оболочки, крепежные элементы для соединения разделяемых элементов конструкции.
К недостаткам этого устройства можно отнести то, что оно содержит крепежные элементы и неприменимо для разделения элементов конструкции, в которых отсутствуют крепежные элементы.
Известно устройство для разделения трубопроводов по патенту RU 2465182, техническим результатом которого является устранение гидравлического удара при разделении трубопровода, заполненного жидкостью, принятое нами за прототип.
Это устройство содержит корпус, смонтированный на разделяемом трубопроводе и содержащий кольцевую пустотелую П-образную полость, ДУЗ с инициатором, кольцевой металлический нож, установленный в корпусе напротив одной из вертикальных стенок полости, металлический вкладыш, установленный в полости напротив ножа и герметизированный, например, резиновыми кольцами, причем так, что он (вкладыш) перекрывает только часть полости. В устройстве ДУЗ установлен в корпусе напротив тупого края ножа, а нож негерметично установлен в корпусе с возможностью его перемещения в сторону одной из вертикальных стенок П-образной полости.
Недостатками прототипа является следующее.
1. В устройстве прототипа предусмотрено «перерезание» стенки трубопровода металлическим ножом, видимо, по типу металл-по металлу, как в гильотинных ножницах. Из литературных источников( [3] стр. 328) известно «перерезание» стенки разделяемых элементов кумулятивной струей ДУЗа. Кумулятивная струя при ее перемещении на так называемом фокусном расстоянии имеет скорость 7…10 км/с и за счет своей кинетической энергии переводит материал преграды в агрегатное состояние, подчиняющееся гидродинамическим законам, т.е. преграда ведет себя как жидкость. Иными словами, кумулятивная струя и преграда взаимодействуют по типу «жидкость-жидкость», обеспечивая тем самым «тонкость» реза, минимальный размер образующихся в зоне реза осколков и приемлемые ударные (импульсные, в связи с малым временем взаимодействия, составляющим несколько микросекунд) нагрузки на разделяемые элементы.
2
В прототипе предусмотрено «перерезание» преграды ножом, который разгоняется после подрыва ДУЗа за счет воздействия на нож продетонировавших продуктов взрывчатого вещества (ВВ) ДУЗа, которые создают в полости установки ДУЗа повышенное давление. Разогнать нож до скорости 7…10 км/с, такой же как и у кумулятивной струи, на наш взгляд, вряд ли возможно. Поэтому толщина реза, размер осколков и импульсные нагрузки на разделяемые элементы будут больше. Вкладыш в П-образной полости выполнит функцию защитного экрана от даже увеличенных осколков, но увеличение «толщины» реза приведет к тому, что продукты детонации ВВ проникнут в П-образную полость, вызовут там повышение давления и температуры до величин порядка Р=2…3 кгс/см, Т=3000…4000°C и могут способствовать перемещению разделяемых элементов друг относительно друга, разгерметизации вкладыша и проникновению упомянутых продуктов детонации ВВ ДУЗа во внутреннюю полость разделяемых элементов. Эти продукты детонации с высокой температурой и повышенным давлением могут вызвать и гидроудар, если в разделяемых элементах есть жидкость, и возгорание, если есть остатки огнеопасной жидкости, а также ударное (импульсное) воздействие на внутренние элементы и сами разделяемые элементы.
2. Сложность устройства разделения, заключающаяся в том, что устройство содержит несколько узлов обеспечения разделения:
- корпус устройства;
- полость в корпусе под установку ДУЗа;
- полость в корпусе под установку ножа;
- полость под установку вкладыша;
- сложность устройства вкладыша, который должен быть герметично установлен в П-образную полость;
- сложность деталей обеспечения герметизации вкладыша;
- сложность обеспечения герметичности П-образной полости в пространстве над вкладышем, особенно при воздействии транспортных и полетных нагрузок.
Задачей предполагаемого изобретения является устранение указанных недостатков прототипа.
Указанная задача решается следующим образом.
1. Упрощением конструкции, которое предусматривает минимально необходимое количество узлов:
- П-образную полость;
- кумулятивный ДУЗ;
- защитно-герметизирующий экран.
2. Упрощением конструкции, которая предусматривает рациональную конструкцию узлов для разделения:
- защитно-герметизирующий экран, изготовленный путем вулканизации резины внутрь П-образной полости;
- П-образная полость, выполненная в виде вставки, которая устанавливается в делитель с помощью сварки;
- кумулятивный ДУЗ, установленный снаружи П-образной вставки, с соответствующим удобством его монтажа и контроля правильности его установки.
3. Повышением уровня защиты внутренней полости разделяемых элементов от осколков и продуктов детонации ВВ ДУЗа, путем установки упомянутого защитно-герметизирующего экрана, который изолирует П-образную полость и, следовательно, внутреннюю полость разделяемых элементов, от этих воздействий.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется графическим изображением, на котором изображен предлагаемый безимпульсный делитель.
Цифрами на рисунке обозначены:
1. Разделяемая оболочка пространственной формы, которая может представлять собой трубу, трубу, заполненную жидкостью, или обечайку с самыми разными размерами по диаметру.
2. Втулка или фрагмент обечайки с П-образным выступом, которая изготавливается отдельно, снабжается разрезной, преимущественно пластмассовой втулкой и резиновой вставкой, которая завулканизирована внутрь П-образной полости.
3. Защитно-герметизирующий экран, выполненный в виде, преимущественно резиновой, вставки, завулканизированной внутрь П-образного выступа.
4. Разрезная втулка, выполнена в Г-образной форме, преимущественно из пластмассы, например из капролона, и установлена плотно (беззазорно), по ее наружной поверхности, внутри П-образного выступа перед вулканизацией защитно-герметизирующего экрана в эту полость.
5. Кумулятивный ДУЗ, показано исполнение в 2-х вариантах:
- с установкой по верхней полке П-образного выступа;
- с установкой по боковой полке П-образного выступа.
6. Корпус кумулятивного ДУЗа.
Работает предлагаемый безимпульсный делитель следующим образом. При срабатывании кумулятивного ДУЗа 5 (в зависимости от принятого варианта верхнего или бокового) его кумулятивная струя «перерезает» металл стенки П-образной выступа 2, пластмассу Г-образной втулки 4, проникает в резину защитно-герметизирующего экрана 3 и разрушается («застревает») в нем. Защитно-герметизирующий экран 3 «поглащает» образующиеся при воздействии на разделяемую преграду ДУЗа 5 - осколки, жидкий металл кумулятивной струи и высокотемпературные продукты детонации ВВ ДУЗа 5, препятствуя проникновению их внутрь разделяемых элементов.
Г-образная втулка 4 исключает адгезионное скрепление завулканизированного защитно-герметизирующего экрана 3 со стенками П-образного выступа 2 как раз в месте установки ДУЗа 5. После «перерезания» ДУЗом 5 стенки П-образного выступа 2 части разделяемых элементов получают возможность свободно перемещаться друг относительно друга, при этом защитно-герметизирующий экран 3, адгезионно-скрепленный со стенкой П-образного выступа 2, противоположной вертикальной стенке Г-образной втулки 4, будет перемещаться вместе с той частью делителя, с которой он скреплен.
Этим снимается техническое противоречие: внутренняя полость частей разделяемой оболочки (трубы) должна быть изолирована от ударно-импульсного воздействия делителя (осколков металла П-образной вставки, жидкометаллической струи, газов с высокой температурой и давлением и ударной волны, сопровождающей процесс деления) и проникновения продуктов, образующихся при срабатывании делителя во внутреннюю полость делимой конструкции, но эти разделяемые части конструкции должны быть свободны для их взаимного перемещения после срабатывания делителя и снятия жесткой связи между ними.
Таким образом, решаемая предлагаемым безимпульсным делителем задача, в совокупности признаков, изложенных ниже в формуле изобретения, находит свое воплощение.
Техническим результатом предлагаемого безимпульсного делителя является:
- повышение уровня защиты внутренней полости разделяемых частей конструкции от ударно-импульсного воздействия делителя (осколков металла П-образной вставки, жидкометаллической струи, газов с высокой температурой и давлением и ударной волны, сопровождающей процесс деления) и проникновения продуктов, образующихся при срабатывании делителя во внутреннюю полость делимой конструкции.
Повышение упомянутого уровня защиты имеет следующую величину:
- проникновение во внутреннюю полость разделяемой оболочки жидкометаллической струи от срабатывания делителя исключается полностью (поглощается резиновой вставкой);
- проникновение во внутреннюю полость разделяемой оболочки осколков от срабатывания делителя исключается полностью (поглощаются резиновой вставкой);
- проникновение во внутреннюю полость разделяемой оболочки газов повышенной температуры и давления от срабатывания делителя исключается частично (в расширяющийся при движении разделяемых частей зазор газы, ослабленных давления и температуры, так же, как и наружу, будут проникать);
- высокочастотная ударная волна, которая распространяется по металлу разделяемой оболочки, ее величина останется на том же уровне, как и у прототипа и так же, как и в прототипе, может гаситься с помощью установки демпфирующих прокладок.
Источники информации.
1. Устройство разделения элементов конструкции, патент RU 2363628.
2. Устройство для разделения трубопроводов, патент RU 2465182.
3. Конструкция и проектирование космических летательных аппаратов, Н.И. Паничкин, Ю.В. Степушкин, В.Д. Шишкин, Н.А. Яцынин, М., Машиностроение, 1986 год.