ИНИЦИИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
INITIATING DEVICE

Изобретение относится к активирующим устройствам механизмов удержания подвижных или отделяемых элементов конструкций космических аппаратов (КА).
Известен «Замок» (Патент АТ510026А4 от 2012-01-15), для активации которого используется устройство на основе пережигания проволоки нагреваемой электрическим током.
Недостатком данного устройства являются невозможность применения инициирующего устройства отдельно от данного замка для других подобных устройств без изменения конструкции, а так же отсутствие возможности проведения технологического срабатывания, т.е. срабатывания без пережигания проволоки.
Так же известно устройство для разделения элементов конструкции космического аппарата (см. Колесников К.С, Козлов В.И., Кокушкин В.В. «Динамика разделения ступеней летательных аппаратов». М.: Машиностроение, 1977, с. 23-24), состоящее из корпуса, электродетонаторов и детонирующих зарядов.
Недостатками данного устройства являются высокие динамические нагрузки при срабатывании, повышенная масса и необходимость в повышенных мерах безопасности при работе.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является «Замковое устройство» (патент RU №2307772 С2, B64G 1/00), состоящее из подпружиненного штока (удерживающего элемента), удерживаемого нитью (исполнительным элементом), которая разрушается цилиндрической спиралью накаливания (инициирующим элементом), за счет ее нагрева электрическим током. Данное устройство принято за прототип.
Недостатками прототипа являются:
- необходимость в обеспечении контакта между исполнительным элементом и инициирующим элементом;
- длительное время срабатывания;
- большие габаритные размеры;
- интегрированный в корпус соединитель, не позволяющий обеспечивать возможность стыковки кабелей с любой стороны и увеличивающий габаритные размеры устройства;
- низкая степень надежности, связанная с незащищенностью нити (исполнительного элемента) от несанкционированных внешних механических воздействий, а так же с возможностью соприкосновения витков цилиндрической спирали накаливания, что приведет к уменьшению ее электрического сопротивления и риску преждевременного сгорания (до разрушения нити удерживающей удерживающего элемента);
- невозможность проведения технологического срабатывания без изменения состояния исполнительного элемента;
- наличие соударяющихся элементов конструкции создающих ударные воздействия при срабатывании устройства.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение заключается в создании устройства обеспечивающего:
- более высокую надежность;
- уменьшение габаритных размеров устройства;
- понижения ударного воздействия создаваемого при срабатывании устройства;
- простоту эксплуатации и расширение возможностей применения по сравнению с аналогом;
- уменьшение времени необходимо для срабатывания устройства.
Поставленные задачи решаются за счет того, что в инициирующем устройстве, состоящем из корпуса, включающего в себя, инициирующий и исполнительный элементы, удерживающий элемент, выполненный в виде подпружиненного штока, согласно заявленному изобретению, инициирующий и исполнительный элементы объединены в один и выполнены в виде разрезного кольца, сегменты которого соединены проволокой из материала с высоким значением удельного электрического сопротивления, а корпус полностью защищает инициирующий и исполнительный элементы от внешних механических воздействий. Кроме этого инициирующее устройство может дополнительно содержать демпфирующие прокладки, пружины, установленные между сегментами разрезного кольца, а удерживающий элемент может быть выполнен из двух частей.
Изобретение поясняется чертежами:
Фиг. 1 - общий вид инициирующего устройства;
Фиг. 2 - общий вид инициирующего устройства.
Спусковое устройство состоит из корпуса, состоящего из двух частей 1 и 2, соединенных между собой винтами 3. Внутри частей корпуса 1 и 2 размещаются: исполнительный элемент, выполненный в виде разрезного кольца 4, состоящего из сегментов; инициирующий элемент, выполненный в виде проволоки 5 из материала с высоким значением удельного электрического сопротивления, например, нихром, соединяющей сегменты разрезного кольца 4; удерживающий элемент, состоящий из двух частей и выполненный в виде поршня 6 и штока 7; пружина 8; демпфирующие прокладки 9; изолятор 10. В свою очередь разрезное кольцо 4 состоит из сегментов 11, соединенных между собой проволокой 5 через шпильки 12, гайки 13 и шайбы 14, кроме этого на сегменты 11 установлены: контакты 15, к которым припаяны провода 16 кабеля 17 инициирующего устройства; пружины 18, установленные между сегментами разрезного кольца 4. Кабель 17 закреплен на корпусе 1 пластиной 19 через винты 20. Объект удержания 21 фиксируется штоком 7 в зоне Б (фиг. 1).
Объединение исполнительного (сегменты разрезного кольца 4) и инициирующего (проволока 5, соединяющая сегменты разрезного кольца 4) элементов в один, позволяет уменьшить количество деталей устройства, тем самым повысив надежность и уменьшив габаритные размеры устройства; снизить время срабатывания за счет того, что исполнительный элемент разрушается посредством его нагрева под действием электрического тока, а не за счет его нагрева отдельным инициирующим элементом, что исключает потери при передаче тепловой энергии от инициирующего элемента к исполнительному элементу.
Электрический соединитель 23 вынесен за пределы корпуса посредством кабеля 17, что позволяет упростить процесс электрического интерфейса с устройством при его установки в труднодоступных местах и тем самым расширить возможности применения устройства.
Корпус полностью защищает весь механизм устройства от внешних воздействий, что повышает надежность устройства.
Две части (поршень 6 и шток 7) удерживающего элемента при необходимости могут разобщаться, что обеспечивает возможность проведения срабатывания устройства без срабатывания исполнительного элемента, что удешевляет и облегчает его эксплуатацию в случае, если нет необходимости штатного срабатывания инициирующего устройства (например, при наземно-экспериментальной отработке).
Демпфирующие прокладки 9 позволяют снизить ударные воздействия при срабатывании устройства, тем самым повысив его надежность.
Срабатывание спускового устройства происходит следующим образом. После подачи электрического тока через кабель 17 инициирующего устройства происходит нагрев и разрушение, по меньшей мере, одной из проволок 5 соединяющих сегменты разрезного кольца 4, что позволяет нарушить целостность разрезного кольца 4 и освободить поршень 6. Поршень 6 под действием пружины 8 раздвигает сегменты разрезного кольца 4 и перемещается в направлении А, освобождая тем самым объект удержания 21. В конце перемещения поршень упирается в корпус 1 через демпфирующие прокладки 9, что позволяет снизить величину ударных воздействий возникающих при срабатывании инициирующего устройства.
Пружины 18 предназначены для обеспечения лучшей собираемости и удобства работы при установке разрезного кольца в инициирующее устройство.
Повторное взведение инициирующего устройства производится заменой разрезного кольца 4 или восстановлением проволоки 5.
Технологическое срабатывание (без разрушения проволоки 5) происходит за счет возможности разобщения штока 7 и поршня 6. Разобщение происходит путем извлечения проволоки 22, соединяющей шток 7 и поршень 6. После разобщения шток 7 имеет возможность перемещаться вдоль своей оси.
Технический эффект заключается в том, что:
- исполнительный и инициирующий элементы объединены в один;
- соединитель устройства вынесен за пределы корпуса посредством кабеля;
- корпус полностью защищает весь механизм устройства от внешних воздействий;
- конструкция инициирующего устройства позволяет проводить его технологическое срабатывание (без изменения состояния инициирующего элемента);
- конструкция устройства включает в себя демпфирующие прокладки.