Устройство соединения корпусов отсеков летательного аппарата
APPARATUS FOR CONNECTING THE HULLS OF COMPARTMENTS OF AN AERIAL VEHICLE

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к системам разделения частей летательных аппаратов.
В машиностроении известны устройства соединения ступеней летательных аппаратов, содержащее стыковочный фитинг и отделяемый фитинг, расположенные по плоскости стыка, в сквозные отверстия которых установлен пироболт с электродетонатором с крепежной гайкой - см., например, Основы конструирования ракет-носителей космических аппаратов. - М.: Машиностроение. 1991, с. 354. Данная конструкция представляет аналог крепления.
Недостатком указанного устройства соединения является элемент неопределенности при разделении, способный снизить надежность системы, т.к. при срабатывании пироболта часть его вылетает и может повредить близлежащие элементы конструкции, работоспособность которых еще необходима для функционирования летательного аппарата (кабели, приборы системы управления или телеметрии). Кроме этого при срабатывании пироболта возникает ударная нагрузка, которая может отрицательно влиять на элементы конструкции летательного аппарата. При значительных поперечных нагрузках такое соединение требует большого количества пироболтов, что не всегда возможно с точки зрения компоновки.
Известна конструкция соединения корпусов отсеков, патент RU №2717930 F16B, опубликованный 26.03.2020 г., включающий пару соединенных встык отсеков с помощью двух или более цилиндрических сегментов с симметричными внутренними коническими поверхностями, сопрягающимися в плоскости стыка с наружной поверхностью шпангоутов отсеков, один из которых содержит кольцевой уступ с отверстиями под резьбовые соединения, фиксирующие стык, оси которых проходят перпендикулярно осям корпусов отсеков. Принята за прототип.
Недостатком конструкции прототипа следует отнести то, что данная конструкция являясь разъемным соединением функционально не позволяет разделяться отсекам в полете.
Задачей данного изобретения является создание устройства соединения разделяемых частей летательного аппарата с достижением технического результата в виде повышения надежности и улучшение эксплуатационных характеристик устройства за счет создания разделяемых в полете стыковочных элементов конструкции, которые выдерживают значительные нагрузки, защищают изделие от разрушения из-за выпадения части пироболта, гасят импульс при его срабатывании и уменьшают возмущения от срабатывания пироболта на элементы конструкции летательного аппарата.
Эта задача решается таким образом, что в устройстве соединения корпусов отсеков летательного аппарата, содержащем пару соединенных встык отсеков с помощью двух или более цилиндрических сегментов с симметричными внутренними коническими поверхностями, сопрягающимися в плоскости стыка с наружной поверхностью шпангоутов отсеков, один из которых содержит кольцевой уступ с отверстиями под резьбовые соединения, фиксирующие стык, оси которых проходят перпендикулярно осям корпусов отсеков, резьбовые соединения, фиксирующие стык, выполнены в виде пироболтов с электродетонатором, отделяемый отсек выполнен с кольцевым выступом, заходящим выше по диаметру на кольцевой уступ стыковочного отсека, который выполнен плоским в зоне установки пироболтов, болты установлены изнутри отсеков в отверстия кольцевых уступов, а каждый цилиндрический сегмент выполнен с тремя симметрично размещенными резьбовыми отверстиями, в центральное резьбовое отверстие установлен пироболт, а само устройство снабжено изогнутыми пластинами, одна часть пластин закреплена в резьбовых отверстиях сегментов, расположенных симметрично относительно установки пироболта, а вторая часть - на отделяемом отсеке.
Устройство поясняется фигурами чертежей.
На фиг. 1 показана схема элементов стыка.
На фиг. 2 показана схема элементов стыка вид справа.
На фиг. 3 показана укрупненная схема установки пироболта.
На фиг.4 показана схема крепления цилиндрических сегментов.
Устройство соединения корпусов отсека летательного аппарата содержит соединенные встык стыковочный отсек 1 и отделяемый отсек 2, несколько цилиндрических сегментов поз.3 (см. фиг. 1 - показано шесть), симметрично размещенных по окружности стыка и закрепленных с помощью пироболтов поз.4 (см. фиг. 1, 2, 3, 4), изогнутые пластины поз. 5 (фиг. 2, 4), одна часть которых закреплена на цилиндрических сегментах 3, а вторая - на отделяемом отсеке 2. Оси пироболтов размещены параллельно стыковочной поверхности отсеков. Стыковочный отсек 1 содержит кольцевой уступ 6, а отделяемый отсек 2 выполнен с кольцевым выступом 7, заходящим выше по диаметру на кольцевой уступ стыковочного отсека. В перечисленных кольцевых элементах выполнены соосные отверстия под пироболты.
Конструкция устройства содержит цилиндрические сегменты 3, внутренняя поверхность которых представляет собой две симметричные конические образующие, соответствующие коническим образующим приливов частей 1 и 2 летательного аппарата и вступающие с ними в непосредственный контакт, а остальные поверхности цилиндрических сегментов имеют с частями 1 и 2 гарантированные зазоры. Цилиндрические сегменты 3, вне зависимости от количества, изготовлены из единой заготовки кольцевой формы, как и приливы частей 1 и 2, каждый цилиндрический сегмент имеет поверхность соприкосновения с приливами шпангоутов большую, чем площадь сечения пироболта 4, тем самым он выдерживает большую нагрузку, чем один болт. Для установки цилиндрических сегментов на части летательного аппарата в каждом из них выполнены два технологических отверстия, симметрично расположенные относительно установки пироболта. Напротив этих отверстий в сегменте выполнены резьбовые отверстия. Таким образом, каждый сегмент выполнен с тремя резьбовыми отверстиями. При установке сегмента на место пироболта устанавливается технологический болт, а в резьбовые отверстия сегмента вворачиваются два технологических болта, которые прижимают его к стыковочным поверхностям, а потом устанавливается пироболт. Кольцевой уступ 6 выполнен плоским в зоне установки пироболтов и отверстий под технологические болты, что устраняет перекосы при установке резьбовых элементов (пироболтов и технологических болтов). Технологические болты выворачиваются после установки пироболта, а в освободившиеся резьбовые отверстия цилиндрических сегментов крепятся изогнутые пластины 5, препятствующие разлету сегментов после срабатывания пироболтов 4. Пироболты установлены перпендикулярно осям корпусов отсеков. Воздействие от срабатывания РБ направлено перпендикулярно оси летательного аппарата, тем самым уменьшая возмущения на элементы конструкции при разделении корпусов отсеков.
Устройство работает следующим образом.
При разделении элементов летательного аппарата подается соответствующая команда на электродетонатор. Электродетонатор срабатывает, и каждый из пироболтов 4 разрушается в плоскости разделения на две части. Одна часть развальцовывается в коническом отверстии, выполненном в кольцевом уступе стыковочного отсека 1, вторая часть остается в резьбовом отверстии сегмента 3. Пироболты установлены перпендикулярно осям корпусов отсеков 1 и 2. Воздействие от срабатывания РБ направлено перпендикулярно оси изделия, тем самым уменьшая возмущения на элементы конструкции при разделении корпусов отсеков.
Давление, возникающее при срабатывании пироболта, через отверстие в кольцевом выступе 7 отделяемого отсека 2 воздействует на внутреннюю поверхность сегмента 3. Внутренние конические поверхности цилиндрических сегментов отходят от наружных поверхностей шпангоутов отсеков, освобождая части аппарата. Отходя от шпангоутов, сегмент деформирует изогнутые пластины 5, которые, деформируясь, поглощают энергию импульса пироболта, уменьшая возмущения на элементы конструкции летательного аппарата. Пластины 5 закреплены на отделяемом отсеке 2 и препятствуют разлету цилиндрических сегментов после срабатывания пироболта. Вместе с цилиндрическими сегментами 3 пластины 5 остаются на отделяемом отсеке 2, тем самым защищаются близлежащие элементы конструкции, работоспособность которых еще необходима для функционирования летательного аппарата. Движение отделяемого отсека 2 относительно стыковочного отсека 1 происходит по кольцевым буртикам, заходящими друг на друга как по направляющим. Таким образом части летательного аппарата разделяются.
Таким образом предлагаемое изобретение повышает надежность и улучшает эксплуатационные характеристики устройства за счет создания разделяемых в полете стыковочных элементов конструкции, которые выдерживают значительные нагрузки, защищают изделие от разрушения из-за выпадения части пироболта, гасят импульс при его срабатывании и уменьшают возмущения от срабатывания пироболта на элементы конструкции летательного аппарата.