Узел разделения отсеков ракеты
ROCKET COMPARTMENT SEPARATION UNIT

Изобретение относится к системам сброса или отделения объектов, преимущественно ступеней ракет, отсеков и полезных нагрузок от несущих конструкций летательного аппарата, на любых участках траектории полета, и может быть использовано в области авиационной и ракетной техники.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является система разделения - патент RU 2577157, содержащая силовые узлы в виде двух силовых элементов, охватывающих шпангоуты разделяемых конструкций с обеспечением направления вектора нагрузки через нейтральные оси шпангоутов разделяемых конструкций, бандаж в виде каната из свитых между собой проволок, пироузлы расфиксации силовых узлов крепления, толкатели отделения.
Общими существенными признаками прототипа - системы разделения, совпадающими с существенными признаками предлагаемого устройства являются следующие: узел содержит силовые узлы крепления шпангоутов разделяемых отсеков, пироузлы расфиксации силовых узлов крепления и толкатель отделения.
Особенностью известного стыка - прототипа является то, что эта система разделения не обеспечивает возможность крепления элементов конструкции без выхода за габариты наружного контура шпангоутов, и тем самым не позволяет уменьшить аэродинамическое сопротивление конструкции при полете в атмосфере. Толкатели отделения являются отдельными элементами конструкции, наличие которых снижает надежность летательного аппарата в целом. Применяемый бандаж не позволяет использовать систему разделения в большом температурном диапазоне из-за разных коэффициентов температурного расширения шпангоутов разделяемых конструкций и стягивающего каната. При изменении температуры конструкции в одну сторону происходит ослабление стягивающего каната и падение усилия затяжки стыка шпангоутов разделяемых конструкций, в другую - происходит увеличение натяжения каната и уменьшение его запаса прочности.
Предлагаемое изобретение - узел разделения отсеков ракеты позволяет уменьшить аэродинамическое сопротивление конструкции при полете в атмосфере и обеспечить работоспособность в большом диапазоне температур. Рабочая температура, при которой узел разделения отсеков ракеты сохраняет свою работоспособность, ограничивается только рабочими температурами материалов, из которых изготовлены ее элементы. Функцию толкателей отделения выполняют пироузлы расфиксации силовых узлов крепления, что позволяет повысить надежность летательного аппарата в целом.
Для достижения названного технического результата в узле разделения отсеков ракеты имеются: силовые узлы крепления шпангоутов разделяемых отсеков, пироузлы расфиксации силовых узлов крепления и толкатель отделения, при этом шпангоут одного из разделяемых отсеков содержит подвижный фланец, установленный на направляющих через выполненные в подвижном фланце окна, с возможностью перемещения по направляющим, в направлении перпендикулярном привалочной плоскости шпангоутов, затяжной болт, с упором головки затяжного болта на шпангоут, и возможностью прижатия шпангоутов по привалочным поверхностям в процессе затяжки болта, при этом в теле болта выполнена кольцевая канавка с конической боковой стенкой, расположенной со стороны, противоположной направлению затяжки болта, упорная часть головки затяжного болта размещена в цилиндрическом вырезе, выполненном в подвижном фланце, и состоит из отдельных сухариков, частично погруженных в канавку тела затяжного болта, имеющих форму погруженной части, идентичную форме канавки тела затяжного болта, а сам пироузел расфиксации силовых узлов крепления установлен в подвижный фланец, и выполнен в виде пневмоцилиндра со сдвигаемым относительно подвижного фланца и шпангоута поршнем, с выполненным на нем толкателем отделения, проходящим через вырез, выполненный в шпангоуте, с упором на шпангоут другого из разделяемых отсеков.
Отличительным признаком предлагаемого узла разделения отсеков ракеты является то, что шпангоут одного из разделяемых отсеков содержит подвижный фланец, установленный на направляющих через выполненные в подвижном фланце окна, с возможностью перемещения по направляющим, в направлении перпендикулярном привалочной плоскости шпангоутов, затяжной болт, с упором головки затяжного болта на шпангоут, и возможностью прижатия шпангоутов по привалочным поверхностям в процессе затяжки болта, при этом в теле болта выполнена кольцевая канавка с конической боковой стенкой, расположенной со стороны, противоположной направлению затяжки болта, упорная часть головки затяжного болта размещена в цилиндрическом вырезе, выполненном в подвижном фланце, и состоит из отдельных сухариков, частично погруженных в канавку тела затяжного болта, имеющих форму погруженной части, идентичную форме канавки тела затяжного болта, а сам пироузел расфиксации силовых узлов крепления установлен в подвижный фланец, и выполнен в виде пневмоцилиндра со сдвигаемым относительно подвижного фланца и шпангоута поршнем, с выполненным на нем толкателем отделения, проходящим через вырез, выполненный в шпангоуте, с упором на шпангоут другого из разделяемых отсеков.
Благодаря наличию данных отличительных признаков в совокупности с известными достигается следующее: данная схема позволяет уменьшить аэродинамическое сопротивление и кинетический нагрев элементов конструкции при полете в атмосфере. Рабочая температура, при которой узел разделения отсеков ракеты сохраняет свою работоспособность, ограничивается только рабочими температурами материалов, из которых изготовлены ее элементы. Функцию толкателей отделения выполняют пироузлы расфиксации силовых узлов крепления, что позволяет снизить количество исполнительных механизмов, и повысить надежность летательного аппарата в целом.
Данное техническое решение может найти применение в качестве узла стыковки ступеней ракет, отсеков и полезных нагрузок, которые необходимо отделить во время полета.
Изобретение поясняется фиг. 1…6:
На фиг. 1 представлен узел разделения отсеков ракеты в изометрии.
На фиг. 2, представлен вид сзади на узел разделения отсеков ракеты.
На фиг. 3, сеч. А-А (фиг. 2), представлен пироузел расфиксации силовых узлов крепления в состыкованном состоянии отсеков.
На фиг. 4, сеч. Б-Б (фиг. 2), представлен затяжной болт в состыкованном состоянии отсеков.
На фиг. 5, сеч. В-В (фиг. 2), представлена направляющая в состыкованном состоянии отсеков.
На фиг. 6, сеч. Г-Г (фиг. 4), представлена упорная часть головки затяжного болта, состоящая из отдельных сухариков.
Узел разделения отсеков ракеты, изображенный на фиг. 1…6 содержит пироузлы расфиксации 1 (фиг. 2, фиг. 3) силовых узлов крепления и толкатель отделения 2 (фиг. 3), при этом шпангоут 3 (фиг. 1, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6) одного из разделяемых отсеков содержит подвижный фланец 4 (фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6), установленный на направляющих 5 (фиг. 2, фиг. 5) через выполненные в подвижном фланце 4 окна, с возможностью перемещения по направляющим 5 (фиг. 2, фиг. 5), в направлении перпендикулярном привалочной плоскости шпангоутов 3 и 6 (фиг. 1, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5), затяжной болт 7 (фиг. 2, фиг. 4, фиг. 6), с упором головки затяжного болта 7 на шпангоут 3, и возможностью прижатия шпангоутов 3 и 6 по привалочным поверхностям в процессе затяжки болта 7, при этом в теле болта 7 выполнена кольцевая канавка 8 (фиг. 4, фиг. 6) с конической боковой стенкой, расположенной со стороны, противоположной направлению затяжки болта 7, упорная часть головки затяжного болта 7 размещена в цилиндрическом вырезе 9 (фиг. 4, фиг. 6), выполненном в подвижном фланце 4, и состоит из отдельных сухариков 10 (фиг. 4, фиг. 6), частично погруженных в канавку 8 тела затяжного болта 7, имеющих форму погруженной части, идентичную форме канавки 8 тела затяжного болта 7, а сам пироузел расфиксации 1 силовых узлов крепления установлен в подвижный фланец 4, и выполнен в виде пневмоцилиндра со сдвигаемым относительно подвижного фланца 4 и шпангоута 3 поршнем 11 (фиг. 3), с выполненным на нем толкателем отделения 2, проходящим через вырез, выполненный в шпангоуте 3, с упором на шпангоут другого из разделяемых отсеков.
Узел разделения отсеков ракеты работает следующим образом: При подаче электрического сигнала в пироузле расфиксации 1 возникает избыточное давление, при котором подвижный фланец 4 перемещается по направляющим 5 относительно поршня 11 и шпангоута 3 одного из разделяемых отсеков, высвобождая отдельные сухарики 10, которые перемещаясь по конической боковой стенке кольцевой канавки 8 в радиальном направлении высвобождают затяжной болт 7, позволяя поршню 11, с выполненным на нем толкателем отделения 2, перемещаться в перпендикулярном привалочной плоскости шпангоутов 3 и 6 направлении, отталкивая шпангоуты 3 и 6 разделяемых отсеков друг от друга.