Устройство для разделения элементов конструкции
DEVICE FOR SEPARATION OF STRUCTURAL ELEMENTS

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано в других отраслях народного хозяйства, где необходимо соединение и затем разделение конструкций в малые промежутки времени, дистанционно и с высокой надежностью (сброс балластного груза, вскрытие люков и крышек и т.п.).
Известно устройство для разделения элементов конструкции (RU 2481245 С1, МПК: B64G 1/00 (2006.1), опубл. 10.05.2013), содержащее детонирующие удлиненные заряды с взрывчатым веществом. Данное техническое решение не пригодно для разделения элементов конструкции с большим периметром разделения, т.к. предполагает использование большого количества взрывчатого вещества, что приводит при срабатывании устройства к большим ударным перегрузкам и, как следствие, является причиной повреждения окружающих конструкций разделяемого элемента.
Известно устройство для разделения элементов конструкции, принятое за прототип (RU 2092395 С1, МПК: B64D 25/00 (1995/01), опубл. 10.10.1997), содержащее пироболты и болты, стягивающие два элемента конструкции через разрезные гайки, размещенные в обоймах, в которых выполнены внутренние отверстия соответствующие наружным поверхностям гаек, жестко связанных между собой закрепленным на одном из элементов конструкции кольцом винтами со срезными головками.
Данное техническое решение обладает высокой надежностью разделения. Однако недостатком такого устройства является образование неуправляемо разлетающихся осколков при срабатывании устройства и соответственно повреждение окружающих конструкций разделяемого элемента. Также другим недостатком является необходимость большого усилия для надежного снятия обоймы с гаек, т.к. требуется переместить обойму на высоту гаек в осевом направлении.
Задачей предполагаемого изобретения является создание устройства для разделения элементов конструкции, устраняющего возможность повреждения окружающих конструкций разделяемого элемента и позволяющего уменьшить усилие для снятия обоймы с гаек.
Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в устранении образования неорганизованно летящих частей разрезных гаек, уменьшении энергии на сдвиг обойм и, как следствие, исключение повреждения окружающих конструкций разделяемого элемента.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для разделения элементов конструкции, содержащем пироболты, болты и разрезные гайки, размещенные в обоймах, в которых выполнены внутренние отверстия, соответствующие наружным поверхностям гаек, кольцо, жестко связывающее обоймы между собой, и закрепленное на первом разделяемом элементе конструкции, боковая поверхность гаек выполнена в виде усеченного конуса с углом α между его образующей и основанием, при этом гайки большим основанием установлены на прокладку, расположенную между первым разделяемым элементом конструкции и гайками, с возможностью перемещения гайки в осевом направлении, причем на втором отделяемом элементе конструкции через прокладку неподвижно закреплены элементы ограничения перемещения обоймы гайки относительно прокладки в осевом направлении на расстояние L, при этом соблюдаются соотношения:
L<Н; S>h; tg α = L / S, где:
L - расстояние по вертикали, на которое необходимо поднять обойму для освобождения пироболта от гайки;
Н - высота гайки;
S - расстояние по горизонтали, на которое необходимо отодвинуть обойму для освобождения пироболта от гайки;
h - высота профиля зубца гайки.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 изображен общий вид устройства;
на фиг. 2 изображен вид А устройства;
на фиг. 3 изображено устройство в сечении Б-Б;
на фиг. 4 изображено устройство в сечении В-В;
на фиг. 5 изображена гайка в сечении Г-Г;
на фиг. 6 изображен профиль зубца гайки.
Устройство для разделения элементов конструкции содержит пироболты 1 и болты 2, стягивающие первый и второй разделяемые элементы конструкции 3 и 4 соответственно, через разрезные гайки 5. Разрезные гайки 5 размещены в обоймах 6, в которых выполнены внутренние отверстия, соответствующие наружным поверхностям гаек 5 (фиг. 1). Обоймы 6 жестко связаны между собой кольцом 7 (фиг. 2). Кольцо 7 закреплено на первом разделяемом элементе конструкции 3 винтами со срезными головками 8 (фиг. 3). Боковая поверхность разрезных гаек 5 выполнена в виде усеченного конуса с углом α между его образующей и основанием (фиг. 5), при этом гайки 5 большим основанием установлены на прокладку 9. Прокладка 9 (фиг. 1, фиг. 4), например металлическая, с отверстиями под пироболты 1 и болты 2, установлена между первым разделяемым элементом конструкции 3 и разрезными гайками 5, с возможностью перемещения гайки 5 в осевом направлении. При этом на втором разделяемом элементе конструкции 4 через прокладку 9 неподвижно закреплены элементы ограничения перемещения обоймы 6 гайки 5, например, стопоры 10 относительно прокладки 9 в осевом направлении на расстояние L, при этом выполняются соотношения:
L<Н; S>h; tg α = L / S, где:
L - расстояние по вертикали, на которое необходимо поднять обойму для освобождения болта от гайки;
Н - высота гайки;
S - расстояние по горизонтали, на которое необходимо отодвинуть обойму для освобождения пироболта от гайки (для разрушения связи пироболт - разрезная гайка);
h - высота профиля зубца гайки.
Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии устройство соединяет разделяемые элементы конструкции 3 и 4. При подаче тока срабатывания, пироболты 1 срабатывают, разделяются сами и за счет своего импульса последствия перемещают в осевом направлении кольцо 7, срезая головки винтов 8. Кольцо 7 увлекает за собой обоймы 6, которые сходят с разрезных гаек 5, навинченных на пироболты 1 и болты 2. Разрезные гайки 5 распадаются, освобождая все пироболты 1 и болты 2, и разделяемые элементы конструкции 3 и 4 расходятся. Первый разделяемый элемент конструкции 3 после отделения от второго разделяемого элемента конструкции 4 на расстояние L (перемещение обоймы 6 гайки 5, относительно прокладки 9 в осевом направлении) сталкивается со стопорами 10. А так как расстояние L меньше высоты Н гаек 5, то гайки 5 остаются в полости, образованной между элементом конструкции 3 и прокладкой 9. Таким образом, предотвращается неуправляемый разлет частей разрезных гаек 5.
Так как боковая поверхность разрезных гаек 5 выполнена в виде усеченного конуса с углом α между образующей и основанием, то для выхода из зацепления гаек 5 требуется обойму 6 переместить от гаек 5 на расстояние L<Н, при этом должно выполняться неравенство S>h. Для перемещения обоймы 6 за счет конусности гаек 5 энергии потребуется значительно меньше. Только в случае, когда будут соблюдаться условия L<Н, S>h, при этом tg α = L / S, будет возможность расхождение частей гаек и предотвращен их вылет из отделившегося элемента конструкции.