Пристрій для стикування і розділення відсіків

Винахід відноситься до космічної техніки, і може використовуватися для стикування і розділення відсіків ракет носіїв і космічних апаратів, а також для кріплення ракет на пускових пристроях. Відомі технічні рішення по пристроях конусно-фланцевих з'єднань трубопроводів, що часто розбираються, циліндричних відсіків, а також силових з'єднань, коли застосовують швидкоз'ємне з'єднання розвідними хомутами, що діють на зовнішні конічні поверхні фланців [1]. До недоліків цього рішення відноситься неможливість дистанційного розділення відсіків. Найбільш близьким до запропонованого є пристрій стикування і розділення відсіків фірми Аrіаnе, що включають зовнішні конічні поверхні торцевих шпангоутів відсіків, що з'єднуються стягнутими елементами з відповідними конічними поверхнями за допомогою стяжної стрічки, а також піротехнічні вузли - прототип [2]. До недоліків прототипу відноситься застосування відносно могутніх розривних елементів, що створюють суттєвий ударний імпульс при розділенні відсіків, можливість утворення при розділенні дрібних фрагментів конструкції, і великі контактні напруги в з'єднанні внаслідок нерівномірного підтискання невеликого числа протяжних по колу елементів з відповідними конічними поверхнями, а також тверді допуски на виготовлення конічних поверхонь деталей, що визначають дуже складну технологію виготовлення і зборки пристрою. В основу винаходу "Пристрій стикування і розділення відсіків" поставлена задача шляхом: - виконання елементів з відповідними конічними поверхнями у ви гляді цангового кільця, - закріплення цангового кільця на одному з відсіків, наприклад, на нижньому, підпружиненими елементами, розміщеними в подовжніх пазах на нижньому відсіку; - оснащення частин стяжної стрічки стягуючими болтами; - виконання піротехнічного вузла у вигляді укріплених на кінцях складових частин стяжної стрічки пар накладок, наприклад двох пар, що містять контактуючі між собою конічні зуб і западину, причому накладки зафіксовані розривними елементами, або знімними технологічними болтами, а в одній з накладок кожної пари виконаний паз, через який пропущено обмежуючий болт, закріплений у другій накладці, забезпечити безімпульсний розділ відсіків за рахунок застосування розривних елементів мінімальної потужності, виключити утворення при розділі відсіків дрібних фрагментів конструкції, знизити контактні напруги в з'єднанні, а також спростити технологію виготовлення і зборки пристрою. Пристрій стикування і розділення відсіків має нові суттєві відмінні ознаки: - у ньому елементи з відповідними конічними поверхнями виконані у вигляді цангового кільця; - у ньому цангове кільце закріплене на одному з відсіків, наприклад, на нижньому, підпружиненими елементами, наприклад, штифтами, розміщеними в подовжніх пазах на нижньому відсіку; - у ньому стяжна стрічка оснащена стягуючими болтами; - у ньому піротехнічний вузол виконаний у вигляді укріплених на кінцях складових частин стрічки пар накладок, наприклад, двох пар, що містять контактуючі між собою конічні зуб і западину, причому накладки фіксуються розривними елементами і знімними технологічними болтами, а в одній з накладок кожної пари виконаний паз, через який пропущений обмежуючий болт, закріплений у другій накладці. Сукупність нових суттєви х відмінних ознак при взаємодії з відомими суттєвими ознаками (наявність зовнішніх конічних поверхонь торцевих шпангоутів відсіків, що з'єднуються стягнутими елементами з відповідними конічними поверхнями за допомогою стяжної стрічки, а також піротехнічних вузлів) дають можливість одержати новий технічний результат, який виражається в забезпеченні: безімпульсного розділення відсіків за рахунок застосування розривних елементів мінімальної потужності, виключенні утворення при розділенні відсіків дрібних фрагментів конструкції, зниженні контактних напруг в з'єднанні, а також спрощенні технології виготовлення і зборки пристрою. Сутність винаходу пояснюється кресленнями, де: - на фіг.1 схематично зображений радіальний розріз зони стикування двох відсіків; - на фіг.2 схематично зображений фрагмент цангового кільця (вид зверху). - на фіг.3 зображений розріз по стику стяжної стрічки (вид збоку); - на фіг.4 зображений стик стяжної стрічки (вид зверху); - на фіг.5 зображений розріз по піротехнічному вузлі стяжної стрічки (вид збоку); - на фіг.6 зображений піротехнічний вузол (вид зверху). Пристрій стикування і розділення відсіків включає виконані на кінцевих шпангоута х відсіків 1 і 2 зовнішні конічні поверхні 3 і 4, цангове кільце 5 з виконаними на ньому елементами 6 з відповідними конічними поверхнями, стягнуте стяжною стрічкою 7. Стяжна стрічка 7 включає стягуючі болти 8, фітинги 11 і піротехнічні вузли, куди входять розривні елементи 9 і накладки 12. Кожна пара накладок 12 містить контактуючі між собою конічні зуб 13 і западину 14, а верхня накладка - також паз 15 для обмежувальних болтів 16. Цангове кільце 5 закріплене на нижньому відсіку підпружиненими елементами 17, наприклад, штифтами. На фіг.1 літерою А показане вільне (відкрите) положення цангового кільця 5, що допускає стикування або розділення відсіків 1 і 2, а літерою Б –заневоленноє положення цангового кільця 5, стягнутого стяжною стрічкою 7 і фіксуюче зістикованне положення відсіків 1 і 2. Радіальну гнучкість цангового кільця 5 з виконаними на ньому елементами 6 забезпечує велика кількість розрізів по утворюючим кільця, показана на фіг.2. Працює пристрій стикування і розділення відсіків у такий спосіб. Цангове кільце 5 з виконаними на ньому елементами 6 установлюють на нижній відсік 2, забезпечуючи подовжнє переміщення цангового кільця, під дією підпружинених елементів 17, і підводять до зіткнення торцеві шпангоути З і 4 відсіків 1 і 2. За допомогою стягуючих болтів 8 і знімних технологічних болтів 10 збирають із зазором стяжну стрічку 7, установлюють її на елементи 6 цангового кільця 5, встановлюють обмежувальні болти 16 і підтягують до потрібної величини стягуючі болти 8. Потім за допомогою еталонних макетів перевіряють можливість нормальної установки розривних елементів 9 і на останніх етапах робіт перед стартом установлюють їх. Після спрацьовування розривних елементів 9 розкривається стяжна стрічка 7 і елементи 6 з відповідними конічними поверхнями відходять з положення Б в положення А, одночасно зміщаючи в осьовому напрямку під впливом підпружинених елементів 17, що забезпечує надійний розділ відсіків 1 і 2. Працездатність цангового кільця 5 забезпечується при наявності великої кількості поздовжніх розрізів у ньому. Така конструкція визначає і значно більше, ніж у прототипі, кількість коротких елементів з відповідними конічними поверхнями, що забезпечує можливість більш рівномірного підтискання їх стяжною стрічкою, а також, відповідно, велику площу контакту з зовнішніми конічними поверхнями торцевих шпангоутів відсіків, що з'єднуються. У результаті досягається зниження контактних напруг в з'єднанні. Знімні технологічні болти 10 залишаються в конструкції на всіх етапах збереження, транспортування й експлуатації зістикованих відсіків 1 і 2. Їх замінюють штатними розривними елементами 9 на заключних операціях перед стартом ракети. У польоті розривні елементи 9 фіксують накладки 12 і практично розвантажені від радіальних навантажень, що сприймаються контактуючими між собою конічними зубом 13 і відповідною стороною западини 14, накладок 12. Пристрій дозволяє застосувати малопотужні розривні елементи 9, що створюють при спрацьовуванні дуже невеликий ударний імпульс. Обмежувальні болти 16 утримують стяжну стрічку 7 на цанговому кільці 5 після розділення відсіків 1 і 2, і виключають утворення при розділенні дрібних фрагментів конструкції. У результаті досягнуто вищезгаданий технічний результат, що виражається в забезпеченні: безімпульсного розділення відсіків за рахунок застосування розривних елементів мінімальної потужності, виключенні утворення при розділенні відсіків дрібних фрагментів конструкції, зниженні контактних напруг в з'єднанні, а також у спрощенні технології виготовлення і зборки пристрою. Застосування пристрою можливо в нових розробках ракет-носіїв. Джерела інформації 1. П.И. Орлов «Основы конструирования»: Справочно-методическое пособие, кн.2, Конуснофланцевые соединения, стр.206, М, Машиностроение, 1988. 2. Prоduct Area - Mechanical System, Internet, http://www.оuter.space/se/ -прототип.