УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ КОММУНИКАЦИЙ
SEPARATION DEVICE

Изобретение относится к ракетно-космической технике, более конкретно - к средствам для разделения частей космического объекта или ракеты.
Известно устройство для разделения коммуникаций, входящее в состав узла электрической связи разделяемых частей ракет по авторскому свидетельству СССР №1740970, опубл. 15.06.1992 [1]. Узел содержит нож цилиндрической формы с острой кромкой, закрепленный на одной из разделяемых частей космического объекта. В канале цилиндрического ножа установлен уплотнительный элемент, через который пропущены подлежащие разделению коммуникации. Последние закреплены на обеих разделяемых частях космического объекта, причем со стороны ножа, имеющей острую кромку, таким образом, что огибают ее. При разделении частей космического объекта коммуникации, вытягиваемые через уплотнение, прижимаются к острой кромке и разрезаются.
При таком принципе действия устройства возможно закручивание разделяемых частей космического объекта из-за воздействия, оказываемого ими друг на друга в процессе вытягивания коммуникаций, которое происходит после уже начавшегося разделения.
Известно также устройство для разделения коммуникаций по патенту Российской Федерации №2301184 (опубл. 20.06.2007 [2]), содержащее корпус и соединенную с ним наковальню с плоской рабочей поверхностью. В корпусе выполнен канал, имеющий прямоугольное поперечное сечение, в котором размещены имеющий такое же сечение поршень и пирозаряд. Поршень с противоположной пирозаряду стороны имеет прямолинейную острую кромку, параллельную рабочей поверхности наковальни и выполняющую функцию ножа. Подлежащие разделению коммуникации пропущены через окно между прямолинейной острой кромкой и наковальней. Поршень удерживается в исходном положении срезаемым штифтом.
Данное устройство способно осуществить разделение коммуникаций практически одновременно с началом разделения, и риск возникновения закрутки разделяемых частей космического объекта снижен. Однако он не исключен полностью из-за того, что при резке коммуникаций происходит их деформация, при которой краевые части коммуникаций могут выйти из зоны действия острой кромки поршня. При этом возможны недорез коммуникаций и вследствие этого - сохранение зацепления разделяемых частей. Возникновению этого явления, кроме того, может способствовать снижение режущего усилия из-за недостаточной герметичности контакта между поршнем и каналом корпуса, которую трудно обеспечить при прямоугольной форме их сечений. Недостаточная герметичность может быть обусловлена также наличием упомянутого штифта, установленного непосредственно в стенке канала, по которому должен двигаться поршень, и, кроме того, большими поперечными размерами указанного канала и поршня, поскольку они при описанной конструкции устройства должны быть одинаковыми с размером пучка коммуникаций.
Данное известное устройство наиболее близко к предлагаемому.
Техническое решение по предлагаемому изобретению направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении надежности перерезания коммуникаций при разделении частей космического объекта и предотвращении их закрутки.
Ниже при раскрытии сущности предлагаемого изобретения и рассмотрении работы устройства будут названы и другие виды достигаемого технического результата.
Устройство для разделения коммуникаций по предлагаемому изобретению, как и указанное выше наиболее близкое к нему известное, содержит корпус и соединенную с ним наковальню с плоской рабочей поверхностью. В корпусе выполнен канал, в котором установлены пиротехническое средство и поршень с ножом, имеющим острую кромку, параллельную рабочей поверхности наковальни. Наковальня установлена с образованием окна между ее рабочей поверхностью и указанной острой кромкой ножа, предназначенного для подлежащих разделению коммуникаций. Кроме того, устройство содержит срезные элементы для фиксации его в исходном состоянии.
Для достижения названного выше технического результата в предлагаемом устройстве в отличие от наиболее близкого к нему известного нож снабжен двумя боковыми частями, каждая из которых имеет острую кромку, перпендикулярную рабочей поверхности наковальни. Нож жестко соединен с поршнем в середине своей части, содержащей острую кромку, параллельную рабочей поверхности наковальни. Срезные элементы для фиксации устройства в исходном состоянии выполнены в виде двух чек, установленных в корпусе и боковых частях ножа, а наковальня выполнена с двумя отверстиями для вхождения в них указанных боковых частей ножа. При этом канал и поршень выполнены цилиндрическими и на поверхности поршня выполнены, по меньшей мере, две проточки, в каждой из которых установлены уплотнительные кольца.
Наличие ножа, выполненного в виде отдельного средства, жестко соединенного с поршнем и имеющего три режущих кромки, из которых две являются боковыми, обеспечивает разделение коммуникаций без недореза их периферийных частей. При этом поперечные размеры поршня и канала не связаны с размерами пучка подлежащих разделению коммуникаций и могут быть выбраны любыми, в том числе и меньше поперечного размера пучка коммуникаций. Это облегчает достижение герметичности контакта поршня со стенками канала, в котором он размещен, а их цилиндрическая форма позволяет осуществить герметизацию контакта между ними с помощью установленных в проточках поршня уплотнительных колец. Это, в свою очередь, устраняет возможность уменьшения срезающего усилия из-за утечки газов. Такую же роль играет установка срезных элементов - чек, фиксирующих исходное положение подвижных частей устройства, не в канале с поршнем, а в той части корпуса, где размещен нож. В совокупности названные факторы, действующие, как следует из сказанного выше, во взаимосвязи, обеспечивают повышение надежности перерезания коммуникаций разделяемых частей космического объекта без возмущающего воздействия на разделяющие части и отсутствие их закрутки.
Целесообразно в каждой проточке устанавливать по два уплотнительных кольца, одно из которых выполнено из фторопласта, а другое - из резины, причем уплотнительное кольцо, выполненное из фторопласта, следует устанавливать ближе к ножу.
Резиновое кольцо обеспечивает герметичность контакта поршня с цилиндром, а фторопластовое кольцо поддерживает резиновое кольцо и тем самым способствует его более равномерному деформированию. В отсутствие фторопластового кольца при срабатывании пироэнергодатчика из-за неравномерной деформации резинового кольца может произойти заклинивание ножа.
Кроме того, к наковальне присоединена скоба, охватывающая разрезаемые коммуникации для дополнительной фиксации их.
Изобретение иллюстрируется чертежами:
на фиг.1 показано предлагаемое устройство в состоянии, предшествующем разделению частей объекта;
на фиг.2 - скоба 7, прижимающая волноводы 10;
на фиг.3 - предлагаемое устройство в состоянии после разделения;
Устройство для разделения коммуникаций содержит корпус 1 и наковальню 2. В корпусе выполнена полость 17 для установки ножа 4 и цилиндрический канал 19 для установки соединенного с ножом поршня 18. Нож 4 выполнен из твердого материала, например титана, с тремя режущими кромками: основной 20, параллельной рабочей поверхности наковальни 2, и двумя дополнительными боковыми 21 и 22, расположенными перпендикулярно к основной режущей кромке 20. Боковые кромки 21 и 22 препятствуют боковому перемещению разрезаемых коммуникаций и обеспечивают разделение коммуникаций без недореза их периферийных частей. С основной режущей кромкой жестко соединен поршень 18, расположенный в цилиндрическом канале 19. Над поршнем 18 в цилиндрическом канале 19 расположено пиротехническое средство, выполненное в виде пироэнергодатчика 3, который содержит нить накаливания 11, воспламенитель 15 и рабочий заряд 16. Нож 4 удерживается в корпусе 1 в начальном положении при помощи двух срезных чек 5. Срезные чеки 5 выполнены из мягкого металла (алюминиевый сплав) и небольшого поперечного сечения, они вворачиваются в корпус 1 по резьбе и фиксируют нож 4 в начальном положении до момента срабатывания пироэнергодатчика 3.
В наковальне 2 выполнены сквозные отверстия 16, в которые входят режущие кромки ножа 4 при разрезании коммуникаций. Наковальня 2 соединяется с корпусом 1 разъемным соединением с помощью болтов 6. В полости 17 корпуса 1 между режущими кромками ножа и наковальней 2 размещены разрезаемые коммуникации 10 (на фиг.1, 2 изображены волноводы), которые плотно прижаты к наковальне скобой 7 (фиг.2) для предотвращения их смещения и нарушения их целостности на этапе выведения. Скоба 7 крепится к наковальне 2 с помощью болтов 8. После разделения скоба 7 удерживает отрезанные коммуникации и не позволяет им двигаться произвольно, поскольку такое движение отрезанных коммуникаций могло бы привести к повреждению космического аппарата.
В поршне 18 выполнены кольцевые проточки 12, в которые вставлены уплотнительные элементы 23, представляющие собой фторопластовые и резиновые кольца. В каждую проточку вставляется фторопластовое кольцо 24, а ближе к ножу за ним (фиг.1) располагается резиновое кольцо 25.
Устройство для разделения коммуникаций монтируют на силовом элементе конструкции, для чего в корпусе предусмотрены монтажные отверстия 9.
Устройство для разделения коммуникаций работает следующим образом.
Одновременно с командой на разделение космического аппарата на нить накаливания 11 пироэнергодатчика 3 подается электрический ток. Выделяемая тепловая энергия обеспечивает срабатывание воспламенителя 15. Энергия воспламенителя 15 приводит в действие рабочий заряд 16, срабатывание которого генерирует рабочие газы. Давление рабочих газов действует на поршень 18, который перемещается, при этом чеки 5 срезаются, нож 4 движется в сторону наковальни 2 и перерезает коммуникации. Дополнительные боковые режущие кромки входят в отверстия 16 наковальни 2.
Предлагаемое устройство для разделения коммуникаций не имеет недостатков известного технического решения и обеспечивает 100% перерезание заложенных коммуникаций.
Предлагаемое устройство может быть использовано не только в космической и ракетной технике, но и в любых других отраслях, где необходимо мгновенное дистанционно управляемое разделение коммуникаций: кабелей, тросов, труб небольших диаметров и т.п.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №1740970, опубл. 15.06.1992.
2. Патент Российской Федерации №2301184, опубл. 20.06.2007.