УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ КОММУНИКАЦИЙ

Изобретение относится к ракетно-космической технике, более конкретно - к средствам для разделения частей космического объекта или ракеты.
Известно устройство для разделения коммуникаций, входящее в состав узла электрической связи разделяемых частей ракет по авторскому свидетельству СССР №1740970, опубл. 15.06.1992 [1]. Узел содержит нож цилиндрической формы с острой кромкой, закрепленный на одной из разделяемых частей космического объекта. В канале цилиндрического ножа установлен уплотнительный элемент, через который пропущены подлежащие разделению коммуникации. Последние закреплены на обеих разделяемых частях космического объекта, причем со стороны ножа, имеющей острую кромку, таким образом, что огибают ее. При разделении частей космического объекта коммуникации, вытягиваемые через уплотнение, прижимаются к острой кромке и разрезаются.
При таком принципе действия устройства возможно закручивание разделяемых частей космического объекта из-за воздействия, оказываемого ими друг на друга в процессе вытягивания коммуникаций, которое происходит после уже начавшегося разделения.
Известно также устройство для разделения коммуникаций по патенту Российской Федерации №2301184 (опубл. 20.06.2007 [2]), содержащее корпус и соединенную с ним наковальню с плоской рабочей поверхностью. В корпусе выполнен канал, имеющий прямоугольное поперечное сечение, в котором размещены имеющий такое же сечение поршень и пирозаряд. Поршень с противоположной пирозаряду стороны имеет прямолинейную острую кромку, параллельную рабочей поверхности наковальни и выполняющую функцию ножа. Подлежащие разделению коммуникации пропущены через окно между прямолинейной острой кромкой и наковальней. Поршень удерживается в исходном положении срезаемым штифтом.
Данное устройство способно осуществить разделение коммуникаций практически одновременно с началом разделения, и риск возникновения закрутки разделяемых частей космического объекта снижен. Однако он не исключен полностью из-за того, что при резке коммуникаций происходит их деформация, при которой краевые части коммуникаций могут выйти из зоны действия острой кромки поршня. При этом возможны недорез коммуникаций и вследствие этого - сохранение зацепления разделяемых частей. Возникновению этого явления, кроме того, может способствовать снижение режущего усилия из-за недостаточной герметичности контакта между поршнем и каналом корпуса, которую трудно обеспечить при прямоугольной форме их сечений. Недостаточная герметичность может быть обусловлена также наличием упомянутого штифта, установленного непосредственно в стенке канала, по которому должен двигаться поршень, и, кроме того, большими поперечными размерами указанного канала и поршня, поскольку они при описанной конструкции устройства должны быть одинаковыми с размером пучка коммуникаций.
Данное известное устройство наиболее близко к предлагаемому.
Техническое решение по предлагаемому изобретению направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении надежности перерезания коммуникаций при разделении частей космического объекта и предотвращении их закрутки.
Ниже при раскрытии сущности предлагаемого изобретения и рассмотрении работы устройства будут названы и другие виды достигаемого технического результата.
Устройство для разделения коммуникаций по предлагаемому изобретению, как и указанное выше наиболее близкое к нему известное, содержит корпус и соединенную с ним наковальню с плоской рабочей поверхностью. В корпусе выполнен канал, в котором установлены пиротехническое средство и поршень с ножом, имеющим острую кромку.
Для достижения названного выше технического результата в предлагаемом устройстве, в отличие от наиболее близкого к нему известного, канал и поршень выполнены цилиндрическими, и на поверхности поршня сделана, по меньшей мере, одна проточка, в которой установлены, уплотнительные кольца. Нож жестко соединен с поршнем в середине своей части и имеет форму несимметричного клина, а острая кромка ножа выполнена на его скошенном торце. Наковальня соединена с корпусом своей торцевой поверхностью, а на противоположном ее торце выполнены пазы для установки разделяемых коммуникаций, при этом плоская рабочая поверхность наковальни расположена параллельно плоскости ножа, кроме того, над торцем наковальни установлена колодка, в которой выполнены ответные пазы для разрезаемых коммуникаций.
Наличие ножа, в виде отдельного средства, жестко соединенного с поршнем и выполненного в виде несимметричного клина с острой кромкой на скошенном торце, длина которой выходит за перерезаемые коммуникации, позволяет снизить начальное усилие реза и обеспечивает разделение коммуникаций без недореза их периферийных частей.
При этом поперечные размеры поршня и канала не связаны с размерами подлежащих разделению коммуникаций и могут быть выбраны любыми. Это облегчает достижение герметичности контакта поршня со стенками канала, в котором он размещен, а их цилиндрическая форма позволяет осуществить герметизацию контакта между ними с помощью установленных в проточке поршня уплотнительных колец, что в свою очередь, устраняет возможность уменьшения срезающего усилия из-за утечки газов.
Соединение наковальни с корпусом ее торцем таким образом, что плоская рабочая поверхность наковальни параллельна плоскости ножа, вдоль которой он скользит, позволяет обеспечить плотное прилегание плоскости ножа и улучшить процесс разрезания коммуникаций. Выполнение пазов по размерам разрезаемых коммуникаций на торце наковальни и ответных пазов на колодке, установленной над торцем наковальни, позволяет надежно зафиксировать коммуникации в устройстве, развести разделяемые коммуникации, упорядочив их расположение, что особенно необходимо для трубопроводов, а так же в отверстиях, образованных пазами наковальни и колодки, коммуникации удерживаются до и после разделения, не позволяя им свободно перемещаться, что обеспечивает, в свою очередь, надежное разрезание коммуникаций без недорезов и предотвращение их закрутки.
Кроме того, целесообразно в проточке поршня устанавливать два уплотнительных кольца, одно из которых выполнено из фторопласта, а другое из резины, причем уплотнительное кольцо, выполненное из фторопласта, установлено ближе к ножу.
Резиновое кольцо обеспечивает герметичность контакта поршня с цилиндрическим каналом корпуса, а фторопластовое кольцо поддерживает резиновое кольцо и тем самым способствует его более равномерному деформированию. В отсутствие фторопластового кольца при срабатывании пиротехнического средства из-за неравномерной деформации резинового кольца может произойти заклинивание ножа.
Так же выполнение в наковальне пазов овальной формы с установленными в них крепежными элементами позволяет обеспечить более плотное прижатие ножа к наковальне без срезаемых элементов, расположенных в канале с поршнем, как в известном устройстве, это облегчает достижение герметичности контакта поршня со стенками канала, в котором он размещен и, соответственно, устраняет возможность уменьшения срезающего усилия за счет утечки газов. Усилие прижима ножа к наковальне такое, что обеспечивает его нахождение в исходном положении до момента реза, а при перерезании коммуникаций не мешает его движению. Размер пазов выполнен больше хода поршня, для обеспечения полного хода поршня и перерезания коммуникаций без недореза.
Кроме того, на колодке, над пазами для разделяемых коммуникаций, выполнен выступ, выходящий за рабочую поверхность наковальни и ножа, при этом поверхность выступа, обращенная к скошенному торцу ножа, повторяет его форму. Выполнение выступа, повторяющего скошенную форму торца ножа, позволяет полностью исключить недорез коммуникаций, так как даже, если возникла их деформация в процессе разрезания, то в конце хода ножа, последний упираясь в выступ колодки, обеспечит их полный разрез, при этом выступ служит еще и стопором хода ножа в процессе разрезания.
Целесообразно выполнить соединение наковальни с корпусом посредством резьбового соединения и выполнить в ввинчиваемой части наковальни цилиндрический канал, соосный каналу корпуса, с установленным в нем поршнем с ножом, а также выполнить в канале наковальни, по меньшей мере, одну проточку для уплотнительных элементов, так как все это позволяет надежно и герметично соединить наковальню с корпусом с возможностью перемещения полотна ножа вдоль плоскости наковальни, обеспечивая надежное разрезание коммуникаций.
Кроме того, целесообразно в проточке канала наковальни устанавливать два уплотнительных кольца, одно из которых выполнено из фторопласта, а другое из резины, причем уплотнительное кольцо, выполненное из фторопласта, установлено ближе к ножу.
Резиновое кольцо обеспечивает герметичность контакта канала наковальни с цилиндрическим поршнем, а фторопластовое кольцо поддерживает резиновое кольцо и тем самым способствует его более равномерному деформированию. В отсутствие фторопластового кольца при срабатывании пиротехнического средства из-за неравномерной деформации резинового кольца может произойти заклинивание ножа.
Изобретение иллюстрируется фигурами чертежей:
на фиг.1 - общий вид устройства;
на фиг.2 - вид сбоку устройства;
на фиг.3 - разрез А - А на фиг.1
Устройство для разделения коммуникаций содержит корпус 1, соединенную с ним наковальню 2 с плоской рабочей поверхностью. В корпусе 1 выполнен канал 3, в котором размещены поршень 4 с ножом 5, имеющим острую кромку, и пиротехническое средство, включающее элекродетонатор 6 (или транслятор детонации) и заряд 7, который состоит из переходного и рабочего зарядов. Нож 5 выполнен из твердого материала, например титана и жестко соединен с поршнем 4 в середине своей части винтом 8. Нож 5 имеет форму несимметричного клина, а острая кромка ножа 5 выполнена на его скошенном торце 9. Канал 3 и поршень 4 выполнены цилиндрическими. На поверхности поршня 4 выполнена, проточка 10, в которой установлены, уплотнительные элементы: кольцо уплотнительное 11, выполненное из резины, например, типа ИРП-1118, и прокладка защитная 12, выполненная из фторопласта, причем прокладка 12 установлена ближе к ножу 5. Наковальня 2 соединена с корпусом 1 своей торцевой поверхностью, плоская рабочая поверхность наковальни 2 расположена параллельно плоскости ножа 5. Наковальня 2 соединена с корпусом 1 посредством резьбового соединения и дополнительно зафиксирована при помощи двух болтов 13. В ввинчиваемой части 14 наковальни 2 выполнен цилиндрический канал 15, соосный каналу 3 корпуса 1, и через него проходит поршень 4 с ножом 5. В канале 15 наковальни 2 выполнена, по меньшей мере, одна проточка 16, в которой установлены уплотнительные элементы: кольцо уплотнительное 17, выполненное из резины, например, типа ИРП-1118, и прокладка защитная 18, выполненная из фторопласта, причем прокладка 18 установлена ближе к ножу 5.
На свободном торце наковальни 2 выполнены пазы 19 для установки разделяемых коммуникаций 20. Над торцем наковальни 2 установлена колодка 21, закрепленная с задней стороны наковальни 2 болтами 22. В колодке 21 выполнены ответные пазы 23 для разрезаемых коммуникаций 20. На колодке 21, над пазами 23 для разделяемых коммуникаций 20, выполнен выступ 24, выходящий за рабочую поверхность наковальни 2 и ножа 5, при этом поверхность выступа 24, обращенная к скошенному торцу 9 ножа 5, повторяет его форму и выполняет роль ограничителя хода ножа 5.
Нож 5 прижат к наковальне 2 посредством крепежных элементов 25, пропущенных через пазы 26 овальной формы, выполненные в плоскости наковальни 2 и длина пазов 26 превышает длину хода ножа 5. Устройство для разделения коммуникаций монтируют на силовом элементе конструкции, для чего в корпусе предусмотрены монтажные отверстия 27. Эти отверстия имеют овальную форму для регулировки ножа при его установке.
Устройство для разделения коммуникаций работает следующим образом.
При подаче команды на разделение частей объекта детонационный импульс от электродетонатора 6 (или транслятора детонации) инициирует заряд 7: сначала переходной заряд, который в свою очередь инициирует рабочий заряд пиротехнического средства. Газообразные продукты детонации воздействуют на поршень 4, который перемещается, при этом нож 5 скользит вдоль рабочей поверхности наковальни 2 к ее противоположному торцу, где в отверстиях, образованных пазами 19 и 23 наковальни 2 и колодки 21 закреплены коммуникации 20 и перерезает их, упираясь в выступ 24 колодки 22. При этом крепежные элементы 25, прижимающие плоскость ножа к рабочей поверхности наковальни, перемещаются в пазах 26 наковальни 2 без их срезания и нож 5 остается прижатым к поверхности наковальни 2 в течение всего времени работы устройства, обеспечивая полное, надежное разрезание коммуникаций и разделение частей объекта.
Предлагаемое устройство для разделения коммуникаций не имеет недостатков известного технического решения и обеспечивает 100% перерезание заложенных коммуникаций без недорезов и сминания.
Предлагаемое устройство может быть использовано не только в космической и ракетной технике, но и в любых других отраслях, где необходимо мгновенное дистанционно управляемое разделение коммуникаций: кабелей, тросов, труб небольших диаметров и т.п.
Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР №1740970, опубл. 15.06.1992.
2. Патент Российской Федерации №2301184, опубл. 20.06.2007.