ПИРОРЕЗАК
PYRO CUTTER

Изобретение относится к пиротехническим устройствам и может быть использовано в военной технике, авиации, аварийно-спасательных работах. В частности, пирорезак может использоваться в системах сбрасывания грузов с самолетов, системах перерубания парашютных строп и т.д.
Известно устройство пирорезака, описанное в книге "Вспомогательные системы ракетно-космической техники". /Под редакцией И.В.Тишунина. М.: "Мир", 1970, стр.129. Пирорезак имеет корпус, пиропатрон с электрическим задействованием, цилиндрический поршень-резак с кольцевым уплотнением, наковальню. При срабатывании пиропатрона повышается давление в камере, под действием которого поршень-резак перемещается и разрушает кабель, опирающийся на металлическую наковальню.
Недостатками вышеописанной конструкции являются:
- применение электрического задействования пиропатрона, что ограничивает применение резака в условиях отсутствия электрического питания,
- наличие одного уплотнительного кольца в поршне-резаке малоэффективно как для обеспечения устойчивого положения поршня-резака при его движении, так и для обтюрации газов, что, в конечном счете, снижает надежность перерубания,
- наличие металлической наковальни чревато разрушением режущей части поршня-резака и снижает надежность перерубания кабеля.
Наиболее близким по технической сущности и по функциональному назначению является пирорезак, описанный в авторском свидетельстве SU 532221 от 08.05.1975 (опубликовано 09.02.1995, МПК B64D 17/72). Пирорезак предназначен для перерубания шнура на куполе парашюта. Пирорезак состоит  из корпуса, в котором находятся расчековочная шпилька, временной замедлитель, пороховая навеска, цилиндрический нож с односторонней заточкой и контровкой. В корпусе выполнены сквозное отверстие под шнур рифления и прорезь, соединяющая это отверстие с торцом корпуса, причем прорезь закрыта резьбовой металлической пробкой.
Недостатком данной конструкции является отсутствие на ноже уплотнительных колец, что ухудшает обтюрацию газов и, как следствие, условия разгона ножа и снижает надежность перерубания шнура. Кроме этого, отсутствие на ноже уплотнительных колец приводит к выбросу раскаленных продуктов горения из пирорезака, что может привести к повреждению (воспламенению) элементов парашюта. Нож врубается в металлическую пробку, что чревато его разрушением и снижением надежности перерубания. Односторонняя заточка ножа также малоэффективна, т.к. снижает надежность перерубания. Свободное размещение шнура без опоры о какую-либо подложку также не способствует надежности его перерубания.
6
2
-1
Использование порохов (как дымного, так и пироксилинового) в качестве источника газа малоэффективно, поскольку импульс давления (скорость нарастания давления) в данном случае ограничен уровнем от 0,02 до 0,2·10 кгс/см·с [«Вспомогательные системы ракетно-космической техники». /Под редакцией И.В.Тишунина. М.: "Мир", 1970, стр.117], что требует значительного количества данного материала и увеличивает габаритно-массовые характеристики конструкции пирорезака, а в некоторых случаях, когда требуется его использование в прессованном виде и при отрицательных температурах, просто неприемлемо.
Задачей, решаемой настоящим изобретением, является создание пирорезака с надежным перерубанием разрушаемого элемента и обеспечением регулирования времени срабатывания подбором массы и высоты замедлительного состава при минимальных габаритно-массовых характеристиках.
Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в следующем:
- повышение надежности инициирования пиротехнической цепочки,
- обеспечение регулирования времени срабатывания пирорезака,
- повышение надежности перерубания разрушаемого элемента,
- недопускание выброса раскаленных продуктов горения из пирорезака,
- уменьшение габаритно-массовых характеристик пирорезака.
6
2
-1
Решение поставленной задачи и достижение технического результата обеспечивается тем, что в известном устройстве пирорезака, содержащем корпус, в котором выполнено сквозное отверстие под разрушаемый элемент и установлены расчековочная шпилька, ударно-спусковой механизм, временной замедлитель перед газообразующим зарядом, цилиндрический нож с фиксацией, временной замедлитель представляет собой цепочку последовательно запрессованных зарядов из воспламенительного и замедлительного пиротехнических составов, при этом замедлительный состав выбран со скоростью горения в пределах от 0,4 до 2,0 мм/с, газообразующий заряд выполнен из пиротехнического состава, имеющего импульс давления не менее 5·10 кгс/см·с в прессованном виде, перед воспламенительным зарядом размещена втулка с запрессованным в ней дополнительным зарядом из воспламенительного состава и установлен боек, контактирующий с ним, между воспламенительными зарядами образован канал, соосный с каналом втулки, причем соотношение диаметров воспламенительного заряда во втулке и осевого канала находится в пределах от 1,2 до 2,0, а в области, прилегающей к отверстию под шнур, со стороны, противоположной ножу, установлена подложка, выполненная из материала с прочностью, меньшей прочности материала ножа и большей прочности разрушаемого элемента, нож имеет двухстороннюю заточку с углом не более 35° и уплотнительные кольца.
Подложка пирорезака может быть выполнена из неметаллического материала, например из фторопласта.
Расположение втулки с запрессованным в ней воспламенительным составом и установленным бойком, выполнение канала соосно со втулкой и выбранное оптимальное соотношение между диаметрами воспламенительного заряда во втулке и осевого канала (находится в пределах от 1,2 до 2,0) позволяют повысить надежность инициирования пиротехнической цепочки, что, в свою очередь, повышает надежность работы всего устройства.
Отклонение от выбранного соотношения между диаметрами воспламенительного заряда во втулке и осевого канала приводит к отказам срабатывания данного узла. Заявляемое соотношение проверено многочисленными экспериментами в температурном диапазоне от минус 50°С до плюс 50°С.
Выполнение временного замедлителя и газообразующего заряда из последовательно запрессованных пиротехнических составов позволяет уменьшить габаритно-массовые характеристики пирорезака за счет компактного размещения составов. Использование замедлительного состава со скоростью горения от 0,4 до 2,0 мм/с также обеспечивает возможность регулирования времени срабатывания пирорезака при минимальных габаритно-массовых характеристиках.
Использование газообразующего заряда из пиротехнического состава даже в прессованном виде позволяет получить импульс давления, существенно больший по сравнению с порохом.
Наличие на ноже двух (и более) уплотнительных колец способствует лучшей обтюрации газов, что приводит к возрастанию скорости движения и кинетической энергии ножа, а также к недопусканию выброса раскаленных продуктов горения из пирорезака, что повышает безопасность обращения с пирорезаком как при его изготовлении, так и при эксплуатации. Выполнение двухсторонней заточки ножа с углом не более 35° повышает надежность перерубания разрушаемого элемента, при увеличении угла заточки более 35° происходит снижение его режущей способности.
Установка подложки, прилегающей к отверстию под разрушаемый элемент и создающей опору последнему, повышает надежность его перерубания, а выполнение подложки из неметаллического материала с заявляемой прочностью сохраняет целостность ножа при его срабатывании, что повышает надежность работы пирорезака.
На фиг.1 представлен общий вид пирорезака, где
1 - расчековочная шпилька, 2 - ударно-спусковой механизм, 3 - боек, 4 - втулка, 5 - запрессованный во втулку воспламенительный заряд, 6 - канал, 7 - воспламенительный заряд, 8 - замедлительный заряд, 9 - газообразующий заряд, 10 - корпус, 11 - фиксатор, 12 - цилиндрический нож с двухсторонней заточкой, 13 - уплотнительные кольца, 14 - отверстие под разрушаемый элемент, 15 - подложка.
Пирорезак работает следующим образом.
При выдергивании расчековочной шпильки 1 ударно-спусковой механизм 2 срабатывает и перемещает боек 3 по каналу втулки 4. За счет разницы диаметров отверстия во втулке 4 и канала 6 боек 3 сначала уплотняет воспламенительный заряд 5 во втулке 4 и затем выдавливает его в канал 6. Воспламенительный состав заряда 5 чувствителен к трению ударного характера, поэтому при деформации его бойком 3 состав воспламеняется и передает огневой импульс воспламенительному заряду 7 пиротехнической цепочки.
Воспламенительный заряд 7 зажигает замедлительный заряд 8, выполненный из пиротехнического состава. Замедлительный заряд 8 сгорает за определенное время, обеспечивая требуемое время срабатывания пирорезака, и воспламеняет газообразующий заряд 9. При сгорании газообразующего заряда 9 создается импульс давления, от которого срезается фиксатор 11 и приводится в движение нож 12.
Наличие уплотнительных колец 13 способствует созданию условий для эффективного разгона ножа 12 и недопусканию выброса раскаленных продуктов горения из пирорезака. Цилиндрический нож 12 перерубает разрушаемый элемент, установленный в отверстие 14, и тормозится, врезаясь в неметаллическую подложку 15.
6
2
-1
Были изготовлены пирорезаки конкретного исполнения диаметром 9,5 мм и габаритными размерами от 70 до 82 мм, с временами срабатывания от 1 до 7 сек. Замедлительный заряд 8 был выполнен из пиротехнического состава, имеющего скорость горения ~1,8 мм/с. Для газообразующего заряда 9 был использован пиротехнический состав, обеспечивающий при сгорании импульс давления ~13,5-10 кгс/см·с. В качестве разрушаемого элемента был выбран капроновый шнур ШКП-60, установленный в отверстие 14 в два сложения. В качестве материала подложки был выбран фторопласт. Многократные эксперименты, проведенные в диапазоне температур от минус 50°С до плюс 50°С, показали эффективную работоспособность всех элементов конструкции и пирорезака в целом. Таким образом, совокупность заявленных признаков с выбранными соотношениями позволяет достичь заявленного технического результата.