ПЕРЕНОСНЫЕ ПИРОТЕХНИЧЕСКИЕ НОЖНИЦЫ
PORTABLE PYROTECHNIC CUTTERS

Изобретение относится к области металлорежущего инструмента и может быть использовано в аварийно-спасательных работах, в автомобильной инспекции для расчленения конструкции автомобиля, потерпевшего аварию, для обеспечения доступа к пострадавшему, в службах МЧС для обеспечения доступа к горящим объектам, в других чрезвычайных ситуациях.
Известны переносные ножницы (1). Указанные переносные ножницы состоят из собственно ножниц, включающих шарнирно соединенные осью поворотные режущие ножи с гидравлическим механизмом с поршнем и клапанами, соединенным шлангами высокого давления с компрессором, который, в свою очередь, соединен с двигателем внутреннего сгорания или с электродвигателем.
Основной недостаток этих переносных ножниц - это зависимость их от внешнего источника энергии (двигателя с компрессором). Внешний источник энергии накладывает большие ограничения на возможность применения этих ножниц в экстремальных условиях. Необходимо большое время на доставку и подготовку этих ножниц к работе, а также невозможность переноса ножниц на большие расстояния от двигателя с компрессором из-за ограниченной длины шлангов, что накладывает ограничения на работу с данными ножницами в труднодоступных местах.
Известны также переносные ножницы (2). Эти ножницы состоят из шарнирно соединенных осью поворотных режущих ножей, передаточного механизма с клиновой передачей, привода с поршнем высокого давления, привода с поршнем малого давления, системы перепускных клапанов как малого, так и высокого давления, стационарной рукоятки и встроенной емкости с гидравлической жидкостью.
Эти переносные ножницы тоже содержат недостатки, заключающиеся в большой трудоемкости резания и значительном времени одного цикла резки (сжатие-расжатие ножей), в связи с тем, что необходимо качать гидравлическую жидкость по принципу гидравлического домкрата, кроме того, данные ножницы очень сложны в конструктивном исполнении, что должно сказаться на их надежности и, по мнению авторов, должны обладать большой массой.
Известны также переносные ножницы (3). Эти ножницы состоят из неподвижного и подвижного ножей, при этом подвижный нож выполнен в виде ползуна, установленного в корпусе подвижного ножа и являющегося частью подпружиненного толкателя с поршнем, кроме того, перед поршнем имеется надпоршневая полость с патронником, взаимодействующая с курковым механизмом, размещенным в корпусе рукоятки и имеющим боек, подпружиненный ударник. Ножницы снабжены затвором с подпружиненным запором, соединяющим патронник с курковым механизмом.
Эти переносные ножницы тоже содержат недостатки, заключающиеся в конструктивном исполнении ножей, позволяющих резать (перерубать) только прутки, трубы определенного (небольшого) диаметра, а для резки конструкций машиностроения необходимы ножи, кроме того, возможно затирание - заклинивание поршневой группы из-за невозможности регулирования соосности поршневой группы и корпусных деталей и значительной сложности куркового механизма, что влияет на надежность его работы.
Указанные аналогичные устройства описаны в материалах:
- заявка ФРГ №2238600, кл. B23D 17/02, 1972;
- заявка ФРГ №3809640, кл. B23D 29/00, 1988;
- заявка Великобритании №1285986, кл. B23D 15/04, 1972.
Наиболее близкими к заявляемым переносным пиротехническим ножницам (далее по тексту ножницы) по технической сущности и достигаемому эффекту, по мнению авторов, являются переносные пиротехнические ножницы (4), принятые авторами за прототип, описанные в материалах патента Российской Федерации №2070483 от 210.12.1996 г. ( RU 2070483 C1, 6 B23D 17/02, 29/00).
Устройство содержит шарнирно соединенные осью верхний и нижний ножи, подпружиненный толкатель с ползуном и поршнем, размещенные в корпусе и взаимодействующие посредством осей и серьги с ножами, патронник, связанной с надпоршневой полостью и взаимодействующий с курковым механизмом, размещенным в корпусе рукоятки и имеющим спусковой крючок с подпружиненным ударником, боек и затвор с подпружиненным затвором. Между патронником и надпоршневой полостью выполнена камера предварительного сгорания, размещенная с патронником в отдельном корпусе и выполненная с калиброванным отверстием дюзы, установленной на входе в надпоршневую полость. При этом надпоршневая полость выполнена со вторым калиброванным отверстием второй дюзы, соединенной через рассекатель газов с атмосферой. Подпружиненный толкатель с ползуном снабжен упором, взаимодействующим после совершения процесса резки с опорной площадкой демпфера, выполненного в виде кольцевых конических пружин. Ползун подпружиненного толкателя снабжен опорной площадкой, взаимодействующей после процесса резки с ответной опорной площадкой, выполненной в корпусе, и имеет кольцевые проточки с радиальными отверстиями, соединенными с внутренней полостью, выполненной в подпружиненном толкателе и наполненной смазкой. Верхний и нижний ножи взаимодействуют с легкосъемной рукояткой, выполненной в виде трубы со скобой с пазами и отверстиями, контактирующей пазами с осью режущего ножа и фиксируемой легкосъемной осью через отверстие, выполненное в оси шарнирного соединения ножей. Рассекатель газов выполнен в виде корпуса, состоящего из двух частей. Внутри одной части расположена цилиндрическая поверхность, соединяющаяся со вторым калиброванным отверстием второй дюзы и на выходе из которой расположен конус, принадлежащий другой части корпуса, снабженной отражателем и отверстиями, расположенными за отражателем.
Это устройство устраняет ряд недостатков, принадлежащих вышеуказанным аналогам. Однако и оно содержит недостатки, заключающиеся:
- в ненадежном возврате в исходное положение верхнего ножа после резки;
- в затирании, заклинивании поршня в патроннике;
- в ненадежной работе куркового механизма, частые осечки, разневоливание, растяжение пружин растяжения в курковом механизме.
Эти недостатки обусловлены тем, что возврат в исходное положение верхнего ножа происходит под действием пружины, расположенной в корпусе ножниц и упирающейся одним концом в поршень, другим в корпус нижнего ножа. Для надежной работы этой пружины требуется большой запас ее прочности, хода ее деформации и большее время ее деформации. Решение этих вопросов за счет усиления и увеличения хода данной пружины в этих ножницах приведет к значительному увеличению их габаритов и веса, что сделает их неприемлемыми в работе.
Выполнение поршня с упором и ползуном, соединенными штоком, как жестко соединенной единой детали и суммарное наложение допусков изготовления отдельных деталей приводит к значительной несоосности контактных цилиндрических поверхностей поршня с упором и ползуном, что в совокупности с аналогичной несоосностью корпусных деталей, в которых они устанавливаются, приводит к затиранию, заклиниванию поршня в корпусе патронника, что в свою очередь приводит к ненадежному возврату в исходное положение верхнего ножа после резки. Увеличение зазоров с одной стороны поршня и корпуса патронника приводит к прорыву с этой стороны пороховых газов в момент срабатывания, что приводит к уменьшению усилия резания и нарушению работоспособности деталей демпфера ползуна ножниц.
Ненадежная работа куркового механизма (частые осечки) обусловлена сложностью конструкции, большим количеством деталей и применением пружин растяжения. В момент срабатывания создается осевой виброудар, при котором происходит разневоливание примененных пружин растяжения и значительное уменьшение ресурса и количества срабатывания ножниц.
В основу изобретения положено решение задачи, направленной на создание переносных пиротехнических ножниц для резки конструкций машиностроения, обеспечивающих надежный возврат в исходное положение верхнего ножа после резки, исключающих затирание, заклинивание поршня в патроннике и обеспечивающих надежную работу куркового механизма, исключающих осечки, разневоливание, растяжение пружин растяжения в курковом механизме.
Для решения поставленной задачи в известных переносных пиротехнических ножницах, содержащих неподвижно установленный нижний нож, шарнирно соединенный с верхним ножом, взаимодействующим с подпружиненным толкателем и поршнем с упором, установленными в корпусе патронника, курковый механизм с шарнирно установленными и подпружиненными в нем спусковым крючком и ударником, в них в неподвижно установленном нижнем ноже установлен и подпружинен относительно него шток, взаимодействующий с выступом, выполненным на верхнем ноже.
Одновременно отличием предлагаемых переносных пиротехнических ножниц является и то, что поршень с упором подпружиненного толкателя выполнены в виде отдельных деталей, имеющих ответные контактные площадки, при этом упор установлен в корпусе патронника с гарантированным зазором и снабжен цилиндрической полостью, в которой зафиксирован поршень с возможностью осевого перемещения посредством цилиндрического выступа с проточкой и осей, жестко зафиксированных в упоре и имеющих зазор с проточкой цилиндрического выступа.
Кроме того, отличием предлагаемых переносных пиротехнических ножниц является и то, что подпружиненный спусковой крючок куркового механизма выполнен двуплечим, на нижнем плече шарнирно установлен и подпружинен относительно него пружиной кручения храповик, взаимодействующий с выступом, выполненным на нижней части шарнирного соединения ударника, подпружиненного пружиной кручения относительно корпуса куркового механизма.
Размещение в неподвижно установленном нижнем ноже подпружиненного относительно него штока, взаимодействующего с выступом, выполненным на верхнем ноже, позволило вынести пружинный механизм возврата из агрессивной горячей среды, значительно снизить динамическое воздействие на пружину пороховых газов, значительно уменьшить рабочий ход пружины, разместить точеную прямоугольного сечения пружину, обладающую высоким усилием сжатия - растяжения и в меньшей степени подверженную динамическому воздействию, уменьшить скорость сжатия пружины в момент срабатывания и тем самым значительно увеличить усилие возврата верхнего ножа, увеличить надежность и долговечность работы ножниц.
Выполнение поршня с упором подпружиненного толкателя в виде отдельных деталей, имеющих ответные контактные площадки, и установка упора в корпусе патронника с гарантированным зазором, снабжение его цилиндрической полостью, в которой зафиксирован с возможностью осевого перемещения посредством цилиндрического выступа с проточкой и осей поршень, и выполнение упора меньшего диаметра, чем диаметр рабочей поверхности корпуса патронника, обеспечив между поверхностями гарантированный зазор, обеспечив установку поршня в корпусе патронника с необходимыми требованиями по герметичности, а выполнение цилиндрической полости в упоре и цилиндрического выступа с проточкой, различными диаметрами и фиксация их между собой посредством осей, жестко зафиксированных в упоре и имеющих зазор с проточкой цилиндрического выступа, позволило обеспечить возможность осевого перемещения поршня относительно упора и ползуна, выполнить поршень самоцентрирующимся и компенсировать суммарную несоосность изготовления ползуна со штоком, упора, поршня и корпусных деталей ножниц, и тем самым исключить возможность затирания, заклинивания упора с поршнем в корпусе патронника, что в свою очередь привело к значительному снижению усилий перемещения поршня в корпусе патронника и всего механизма ножниц, увеличению усилия резания и снижению усилия возврата в исходное положение верхнего ножа ножниц.
Выполнение подпружиненного спускового крючка куркового механизма двуплечим, установка на нижнем плече шарнирно и подпружиненного относительно него пружиной кручения храповика, который взаимодействует с выступом, выполненным на нижней части шарнирного соединения ударника, подпружиненного пружиной кручения относительно корпуса куркового механизма, позволило значительно упростить курковый механизм, исключить негативное воздействие влияния динамического воздействия на пружины, обеспечив возможность установки пружин кручения вместо пружин растяжения, и тем самым исключить осечки при срабатывании куркового механизма, повысить надежность его работы и ресурс.
Работа переносных пиротехнических ножниц поясняется чертежами, где
на фиг. 1 показан общий вид переносных пиротехнических ножниц;
на фиг. 2 - то же, в сомкнутом положении;
на фиг. 3 - узел 1 на фиг. 1 (нижний нож с подпружиненным штоком и верхним ножом с выступом);
на фиг. 4 - узел 11 на фиг. 1 (не соосное соединение упора с поршнем и возможностью осевого перемещения поршня);
на фиг. 5 - узел 111 на фиг. 1 (спусковой крючок с храповиком, ударником с выступом и пружины кручения куркового механизма).
По мнению авторов предлагаемое изобретение соответствует критерию изобретательского уровня, так как существующие отличительные признаки изобретения из известного уровня не выявлены.
Переносные пиротехнические ножницы содержат неподвижно установленный нижний нож 1, шарнирно соединенный осью 2 с верхним ножом 3, взаимодействующим через серьгу 4 с ползуном 5, подпружиненным пружиной 6 и установленными на штоке 7 совместно с ползуном 8, поршнем 9 с упором 10, имеющими ответные контактные площадки 11, 12, установленными в корпусе 13 патронника 14; в неподвижно установленном нижнем ноже 1 установлен и подпружинен точеной пружиной 15 относительно него шток 16, взаимодействующий с выступом 17, выполненным на верхнем ноже 3; поршень 9 с упором 10 выполнены в виде отдельных деталей, упор 10 установлен в корпусе 13 патронника 14 с гарантированным зазором (α) и снабжен цилиндрической полостью 18, в которой зафиксирован поршень 9 с возможностью осевого перемещения посредством цилиндрического выступа 19 с проточкой 20 с зазором (β) и осей 21, жестко зафиксированных в ползуне 8 и имеющих зазор (Δ) с проточкой 20 цилиндрического выступа 19; корпус 13 патронника 14 шарнирно соединен с корпусом 22 куркового механизма 23 и зафиксированный совместно с корпусом 13 патронника 14 затвором 24, в курковый механизм 23 с шарнирно установленными и подпружиненными 25 в нем спусковым крючком 26 и ударником 27, подпружиненный спусковой крючок 26 куркового механизма 23 выполнен двуплечим, на нижнем плече 28 шарнирно установлен и подпружинен относительно него пружиной 29 кручения храповик 30, взаимодействующий с выступом 31, выполненным на нижней части шарнирного соединения ударника 27 подпружиненного пружиной кручения 32 относительно корпуса 22 куркового механизма 23.
Переносные пиротехнические ножницы работают следующим образом.
Предварительно ножницы снаряжают холостым инструментальным патроном и снимают с предохранителя. Затем за верхнее плечо 33 спускового крючка 26 рукой его взводят, при этом храповик 30, шарнирно установленный на нижнем втором плече 28 и подпружиненный пружиной кручения 29 в направлении ударника 27 за выступ 31, выполненный на ударнике 29, поворачивает его, взводя пружину кручения 32, которой он подпружинен, на определенном угле поворота храповик 30 выходит из зацепления с выступом 31 ударника 29, который по действием взведенной пружины кручения 32 с усилием возвращается в исходное положение и ударяет по бойку 34, который в свою очередь накалывает капсюль патрона и воспламеняет его, пороховые газы воздействуют на поршень 9, перемещая его, при этом поршень 9 вне зависимости от допусков и соосности изготовленных и установленных в ножницы самоцентрируется в корпусе 13 патронника 14 за счет изменения гарантированных зазоров α, β, Δ и своей контактной площадкой 11 взаимодействует с ответной контактной площадкой 12 упора 10, перемещает поршень 9 с упором 10, штоком 7 и ползуном 8 и, через серьгу 4 взаимодействуя с верхним ножом 3, поворачивает последний в направлении резки, при этом верхний нож 3, взаимодействуя своим выступом 17 со штоком 16, перемещает его и последний сжимает - заневоливает точеную пружину 15, после завершения процесса резки, когда поршень 9, взаимодействуя с коническими пружинами 35 демпфера 36 и ползуна 8 с упором 37 нижнего ножа 1, кинематика и верхний нож 3 останавливаются, пороховые газы через калиброванную дюзу и пламягаситель стравливаются в атмосферу, прекращая свое воздействие на поршень 9, при этом шток 16, взаимодействуя с выступом 17 верхнего ножа 3 посредством сжатой - заневолиной точеной пружины 15 совместно с пружиной 6, взаимодействующей с упором 10, возвращает верхний нож 3 и кинематику ножниц в исходное положение, при этом поршень 9 в корпусе 13 патронника 14 самоцентрируется, не создавая дополнительных усилий за счет отсутствия затирания - заклинивания, отпуская спусковой крючок 26, храповик 30 и ударник 27 по действием пружин кручения 29 возвращаются в исходное положение и готовые к следующему срабатыванию, создаваемое в момент срабатывания виброударное воздействие, приводящее к разневоливанию, потери упругости пружин растяжения, действующие в направлении растяжения, никак не отражаются на пружинах кручения 29, 32.
Использование изобретения по сравнению с прототипом позволяет создать переносные пиротехнические ножницы, обеспечивающие надежный возврат в исходное положение верхнего ножа и всей кинематики ножниц после резки, исключить затирание, заклинивание поршня в патроннике, обеспечить надежную работу куркового механизма, значительно упростить его, исключить осечки, разневоливание - растяжение пружин растяжения в курковом механизме и значительно повысить надежность и ресурс переносных пиротехнических ножниц.
Эти переносные пиротехнические ножницы намериваются приобретать дорожно-патрульные службы, службы МЧС и другие организации, связанные с чрезвычайными ситуациями, и они, по мнению авторов, найдут широкое применение в аварийно-спасательных работах.