Устройство для соединения разделяемых элементов летательного аппарата
DEVICE FOR CONNECTING SEPARABLE ELEMENTS OF AN AIRCRAFT

Изобретение относится к области авиационной и ракетно-космической техники и может быть использовано при проектировании различных разделяющихся систем и устройств.
В авиационной и ракетно-космической техники известны системы для соединения разделяемых элементов летательного аппарата, содержащее отсек с детонирующим удлиненным зарядом (ДУЗ) с кумулятивными выемками и электродетонаторами, внутренний и внешний кожуха, состоящие из двух взаимно перекрывающихся частей - см. патент №2327130, опубликованный 20.06.2008. Принято за прототип.
Недостатком указанной конструкции прототипа следует отнести то, что закрепление разделяемых элементов имеет локальный характер, что способствует концентрации действующих на стык напряжений в зоне установки крепежных элементов, а в случае с отсеком большого диаметра, такая конструкция приведет к увеличению элементов соединения, тем самым к увеличению веса и усложнению конструкции. Помимо этого в конструкции прототипа недостаточная защита от аэродинамического и газодинамического воздействия, т.к. сами ДУЗ -ы и средства инициирования (электродетонаторы) вынесены на внешнюю поверхность устройства и защищены только кожухами, которые могут подвергаться как аэродинамическому, так и газодинамическому воздействию, что может привести к несанкционированному срабатыванию устройства.
Предлагаемое устройство для соединения разделяемых элементов летательного аппарата в аварийном случае движения летательного аппарата не должно срабатывать. При этом на него воздействуют аэродинамические и в особенности газодинамические потоки, которые обеспечивают высокую температуру на наружной поверхности отсека летательного аппарата.
Задачей данного изобретения является создание устройства для соединения разделяемых элементов летательного аппарата с достижением технического результата в виде повышения надежности в части исключения несанкционированного срабатывания устройства при воздействии газодинамического и аэродинамического нагрева элементов конструкции.
Эта задача решается таким образом, что в устройстве для соединения разделяемых элементов летательного аппарата, содержащем отсек со шпангоутом с детонирующим удлиненным зарядом с кумулятивной выемкой и электродетонаторами, два кожуха, состоящие из двух взаимно перекрывающихся частей, шпангоут устройства снабжен наружным кольцевым фланцем, а с внутренней стороны снабжен поперечной кольцевой полкой, направленной к оси отсека и перпендикулярной ей, с внутренней стороны шпангоута в полке выполнена кольцевая проточка в зоне наименьшей кольцевой толщины шпангоута, детонирующий удлиненный заряд размещен в проточке, с номинальным положением кумулятивной выемки направленной в сторону наименьшей кольцевой толщины, а само устройство дополнительно снабжено внутренним кольцевым элементом, контактирующим с поперечной кольцевой полкой, и двумя внешними полукольцами, совместно закрепленными на шпангоуте устройства, при этом электродетонаторы установлены на внутреннем кольцевом элементе. Длина зоны наименьшей толщины шпангоута L определяется соотношением: , где d - диаметр описанной окружности детонирующего удлиненного заряда в поперечном сечении; t - наименьшая толщина шпангоута; α - максимальный угол разворота кумулятивной выемки детонирующего удлиненного заряда относительно номинального положения. Плоскость номинального положения кумулятивной выемки детонирующего удлиненного заряда проходит через середину размера L. Кожуха, состоящие из двух взаимно перекрывающихся частей, установленные с внешней стороны шпангоута, выполнены кольцевыми по всему периметру шпангоута. Внутренний кожух снабжен кольцевым демпфирующим-пористым материалом, закрепленным под кожухом в зоне наименьшей толщины шпангоута. Номинальные высота и глубина кольцевой проточки равны диаметру детонирующего удлиненного заряда.
Конструкция заявленного устройства показана на Фиг. 1. На Фиг. 2 показана укрупненная схема установки ДУЗ-а.
Устройство содержит (см. фиг.1) наружный кольцевой фланец поз.1, расположенный снаружи шпангоута с поперечной кольцевой полкой поз.3, направленной к оси отсека и перпендикулярной ей, с внутренней стороны шпангоута в полке выполнена кольцевая проточка в зоне наименьшей кольцевой толщины шпангоута. Детонирующий удлиненный заряд поз.2 с кумулятивной выемкой размещен в проточке и разделяет шпангоут на две части при срабатывании. Номинальное положение кумулятивной выемки направлена в сторону наименьшей кольцевой толщины шпангоута, а сам ДУЗ выполнен как единый кольцевой элемент, который вкладывается в кольцевую проточку и поджат кольцевым элементом поз.7 на котором установлены электродетонаторы. Такая конструкция обеспечивает удобный доступ к монтажу ДУЗа, что упрощает сборку и защищает ДУЗ от внешних факторов. Снаружи на шпангоуте отсека установлены два полукольца поз.8 и два кожуха поз.4 и 5, выполненными кольцевыми по всему периметру шпангоута. Кожух 4 снабжен кольцевым демпфирующим-пористым материалом поз.6. Такая конструкция защищает зону наименьшей толщины шпангоута от внешних тепловых факторов, служит защитой от осколков при срабатывании ДУЗ и за счет деформации кожухов 4 и 5 гасит импульс, возникающий при работе устройства.
Устройство работает следующим образом.
При разделении элементов летательного аппарата подается соответствующая команда на электродетонаторы (на фиг.1 и 2 не показаны), установленные на кольцевом элементе 7. Электродетонаторы инициирует детонирующий удлиненный заряд. ДУЗ поз.2, установленный в кольцевой проточке, в зоне наименьшей кольцевой толщины t шпангоута 1 отсека, срабатывает. Форс от кумулятивной выемки, направленной в сторону наименьшей кольцевой толщины шпангоута воздействует на материал и прожигает его в зоне длина L зоны наименьшей толщины шпангоута, которая определяется соотношением: .
Это соотношение обеспечивает расчет минимальной длины шпангоута с наименьшей толщиной в зависимости от конструкции ДУЗ.
Результаты прожига задерживаются кольцевым демпфирующим материалом 6, закрепленным под кожухом 4 в зоне наименьшей толщины шпангоута. Кожух 4 и кожух 5 деформируясь гасят импульс, возникающий от подрыва ДУЗ-а. Кожуха, состоящие из двух взаимно перекрывающихся частей, установленные с внешней стороны шпангоута, выполнены из пластичного материала, что позволяет им деформироваться, но не ломаться при срабатывании ДУЗ-а. При этом крепление внешнего кожуха 5 на шпангоуте 1 осуществляется совместно с кольцевыми элементами 7 и 8, закрепленными на шпангоуте, что упрощает конструкцию. Давление, возникающее при срабатывании ДУЗ-а, воздействует на кольцевой элемент шпангоута 7, который контактирует с поперечной кольцевой полкой, направленной к оси отсека, в зоне кольцевой проточки. Номинальная высота и глубина кольцевой проточки равны диаметру детонирующего удлиненного заряда. Такая конструкция позволяет дополнительно не крепить ДУЗ после того как он заложен в кольцевую проточку. ДУЗ в предлагаемой конструкции поджат кольцевым элементом 7. Кольцевой элемент, закрепленный на внутреннем диаметре шпангоута, вместе с электродетонатором, под воздействием давления от срабатывания ДУЗ-а, отходит от поперечной кольцевой полки вместе с частью шпангоута и внешним кожухом 5, тем самым снижается вес оставшегося элемента летательного аппарата. Происходит его разделение. При этом основной импульс от действия ДУЗ-а приходится перпендикулярно оси отсека, что снижает возмущения на элементы конструкции летательного аппарата.
Предлагаемое устройство в аварийном случае движения летательного аппарата не должно срабатывать. При газодинамических и аэродинамических воздействиях они гасятся наружным кольцевым фланцем, соединяющий отсек с передним двигателем летательного аппарата. Происходит отрыв потока в зоне фланца 1 и за фланцем температура газодинамического и аэродинамического потока существенно снижается. Внешние полукольца 8 дополнительно совместно с двумя кольцевыми кожухами 5 и 6 с кольцевым демпфирующим-пористым материалом 6 (например, войлок) дополнительно защищают зону установки ДУЗ-а, снижая температуру на внешней поверхности шпангоута в зоне минимальной его толщины. Все взрывчатые элементы устройства (электродетонаторы и ДУЗ) расположены внутри отсека, тем самым исключается вероятность их нагрева от внешних факторов. И, кроме этого, обеспечивается их защита от атмосферных воздействий при подготовки к эксплуатации летательного аппарата.
Таким образом, предлагаемое соединение обеспечивает повышение надежности в части исключения несанкционированного срабатывания устройства при воздействии газодинамического и аэродинамического нагрева элементов конструкции.