УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ УЗЛОВ С ОСТАТОЧНОЙ ДЕФОРМАЦИЕЙ ПОСЛЕ ИХ СРАБАТЫВАНИЯ
DEVICE FOR ATTACHMENT OF PYROTECHNICAL UNITS WITH RESIDUAL DEFORMATION AFTER THEIR OPERATION

Изобретение относится к ракетно-космической технике и предназначено для крепления пиротехнических узлов с остаточной деформацией после их срабатывания, преимущественно пироножей. Оно может быть применено и в других отраслях народного хозяйства, где необходимо применение пиротехнических узлов такого типа.
Известно множество устройств для крепления всевозможного оборудования друг к другу или к специальным кронштейнам обычным крепежом: винтами, болтами с гайкой и т.п. Цель всех креплений - сохранение в целости как самого оборудования, так и мест его крепления (кронштейнов и т.п.). При анализе патентов и научно-технической информации специальных устройств для крепления пироножей не обнаружено. Из опыта работы с пироножами в ОАО РКК «Энергия» им. С.П. Королева стало известно, что надежное и легкое устройство для крепления пироножей к опоре является одним из определяющих условий для применения пироножей на космических кораблях и других космических объектах, так как разработка любых узлов, предназначенных для космических объектов, ведется с учетом большой надежности и малого веса узла. Однако испытания пиротехнического узла на штатном кронштейне с креплением общепринятым способом болтами и гайками или винтами, ввернутыми в корпус пироножа, дали отрицательные результаты. Пиронож за счет деформации корпуса либо разрушал кронштейн, на котором крепился, либо разрывал крепежные элементы и летел неуправляемо в окружающем пространстве, что недопустимо с точки зрения сохранения целостности и работоспособности окружающих конструкций. При попытке придания достаточной прочности кронштейну и крепежным элементам получалась конструкция, которая по габаритно-массовым характеристикам была неприемлема. Эти требования были реализованы в заявляемом техническом решении, давая возможность корпусу пиротехнического узла деформироваться в заданных пределах, не допускающих его разрушения. Таким образом удалось разработать легкую, но в то же время прочную и надежную конструкцию пиротехнического узла за счет применения заявляемого устройства для его крепления.
Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства для крепления пиротехнических узлов, позволяющего сохранить целостность опоры и крепежного элемента и тем самым предотвратить неуправляемый полет пиротехнического узла и элементов разделяемой конструкции.
Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в сохранении целостности опоры и крепежного элемента и обеспечении безопасности при разделении конструкции.
Указанный технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство для крепления пиротехнических узлов, преимущественно пироножей, с остаточной деформацией после их срабатывания, содержащее опору, на которой установлен пиротехнический узел при помощи крепежных элементов, причем в местах крепления между пиротехническим узлом и опорой установлены пластины со скосом в направлении деформации пиротехнического узла, при этом угол скоса пластины равен или больше максимального угла деформации пиротехнического узла в поперечном сечении после его срабатывания, а толщина пластины больше максимальной величины деформации пиротехнического узла, причем в пластине и опоре соответственно выполнены отверстия под крепежные элементы, а с тыльной стороны опоры на крепежных элементах соосно с ними зафиксированы неподвижно втулки, внутренний диаметр которых совпадает с диаметром отверстий в опоре и пластине, опирающиеся одним торцом в опору, а другим в головки крепежных элементов, при этом твердость материала опоры и крепежных элементов больше твердости материала втулок.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен общий вид устройства для крепления пиротехнических узлов с установленным на нем пиротехническим узлом (пироножом): сплошной основной линией изображен общий вид пиротехнического узла (пироножа) с устройством для крепления пиротехнических узлов до срабатывания пиротехнического узла, пунктирной линией - после срабатывания пиротехнического узла.
В качестве пиротехнического узла выбран пиронож 1, который установлен на опоре 2 при помощи крепежных элементов, например винтов 3. Между пироножом 1 и опорой 2 в местах крепления установлены пластины 4 со скосом в сторону деформации пироножа 1. В пластинах 4 выполнены отверстия, аналогичные отверстиям в опоре 2 под крепежные элементы, например винты 3, крепящие пиронож 1. Втулки 5, внутренний диаметр которых совпадает с диаметром отверстий в опоре 2 и пластинах 4, зафиксированы неподвижно с тыльной стороны опоры 2 на крепежных элементах, например винтах 3, и опираются одним торцом в опору 2, а другим - в головки крепежных элементов, например винтов 3. Крепежные элементы, например винты 3, проходят насквозь через втулки 5, опору 2 и пластины 4 через отверстия под крепежные элементы, например винты 3, и ввинчены в пиронож 1. При этом параметры пластины 4 и параметры остаточной деформации пироножа 1 после его срабатывания удовлетворяют соотношениям:
H>h,
где
H - толщина пластины;
h - максимальная величина остаточной деформации пироножа в поперечном сечении после срабатывания пироножа;
α≥β, где:
α - угол скоса пластины в направлении деформации пироножа;
β - максимальный угол остаточной деформации пироножа в поперечном сечении после его срабатывания.
Если крепежные элементы установить без пластины, то после срабатывания пиронож упрется в опору и может продавить опору, поэтому между опорой и пироножом устанавливают пластину, причем толщина пластины Н должна быть больше максимальной величины остаточной деформации h пироножа в поперечном сечении, проходящем через его геометрический центр после срабатывания. Величину деформации h измеряют на расстоянии L, являющемся половиной расстояния между центрами отверстий под крепеж. Так как пиронож оказывает силовое давление на опору только в местах расположения крепежного элемента, то, если толщина пластины будет меньше максимальной величины остаточной деформации пироножа в поперечном сечении, пиронож будет касаться опоры и может повредить опору и крепежные элементы. Для сглаживания деформации пластину изготавливают со скосом в направлении деформации пироножа. Если пластину изготовить без скоса, то после срабатывания пироножа корпус его упрется в пластину вследствие его деформации. Чтобы после срабатывания пироножа при его деформации не произошло соприкосновение корпуса пироножа с пластиной, угол α должен быть ≥ угла β.
Для определения максимальной величины остаточной деформации h и угла остаточной деформации β в плоскости, перпендикулярной пластине, в поперечном сечении пироножа после его срабатывания изготавливают опытное количество образцов пиротехнических узлов, оптимально 5-7 штук, производят срабатывание каждого пиротехнического узла и измеряют величину остаточной деформации h и угол остаточной деформации β в поперечном сечении каждого пиротехнического узла. Затем выбирают максимальные величины h и β для дальнейшего изготовления предложенного устройства (для изготовления пластин с выбранными характеристиками Н и α).
Опору и крепежные элементы изготавливают из материала, более твердого, чем втулки, так как в противном случае после срабатывания пироножа может прогнуться опора, а в заявляемом техническом решении после срабатывания пироножа втулки деформируются и гасят силовое давление пироножа.
Устройство работает следующим образом. После срабатывания пироножа 1, установленного на опоре 2 при помощи крепежных элементов 3, пиронож 1 деформируется под углом β на величину h в поперечном сечении пироножа. Так как угол α каждой из пластин 4, расположенных в местах крепления между пиротехническим узлом и опорой, равен или больше угла деформации β пироножа 1, а толщина Н каждой пластины 4 больше максимальной величины деформации h в поперечном сечении пироножа 1 в плоскости, перпендикулярной пластине, то пиронож 1 оказывает силовое давление на опору 2 только в местах расположения крепежных элементов 3, т.е. не происходит касания пиротехнического узла с опорой 2. Втулки 5 изготовлены из материала, менее твердого, чем опора 2, поэтому после срабатывания пироножа они деформируются и гасят силовое давление пироножа. В результате пиронож остается на месте и не причиняет вреда окружающим его приборам и конструкциям.