Піротехнічна чека

1. Піротехнічна чека, що містить корпус із розміщеними на одній осі з ним піропатроном, поршнем зі штоком і елементами герметизації, яка відрізняється тим, що вона оснащена циліндричним стаканом, кільцевим демпфером, профільним відбивачем, герметичною обоймою і кришкою, при цьому корпус виконаний у вигляді трубки, на внутрішній поверхні якої виконаний кільцевий упорний буртик, на торці поршня виконані кільцевий зуб і циліндрична порожнина, на зовнішній кромці дна стакана виконані упорно-центруючі виступи, а у його відкритого торця виконані центруючі виступи у вигляді рівномірно розміщених по колу кільцевих сегментів, відбивач виконаний у вигляді кільця Uподібного перерізу, в зовнішній полиці якого виконані отвори, елементи герметизації виконані у ви U 2 (19) 1 3 отвору камери, за поршнем є об'єм, що збільшується при русі, зв'язаний з порожниною усередині поршня отворами в штоку. На вході у внутрішню порожнину поршня на різьбі встановлений піропатрон, який може мати різну масу горючої суміші, а, отже, і енергетичні характеристики його можуть бути різними. На виході з камери встановлене різьбове кільце, призначене для напряму і обмеження ходу поршню, а також для регулювання величини цього ходу. Перевагою пірочеки по даному патенту є те, що в ній корпус, поршень і піропатрон розміщені на одній вісі, тому конструкція компактна і технологічна. Крім того, до переваг її відноситься можливість зміни енергетичних характеристик піропатрону і величини ходу штоку. Недолік її полягає в тому, що піропатрон розміщений на поршні, через що збільшується маса поршню і для приведення його в рух потрібен піропатрон з підвищеною енергетикою. В кінці руху масивний поршень, що набрав швидкість, б'є в торець різьбового кільця, викликаючи динамічне навантаження на конструкцію як самої пірочеки, так і прилеглих елементів КА, що часто викликає руйнування кабелю піропатрону. Тому необхідно збільшувати міцність конструкції пірочеки, кабелю і елементів КА, що збільшує їх масу. Інший її недолік - наявність роз'єму у високо навантаженому стику між поршнем і штоком, що знижує надійність. Найближчою за технічною суттю до пропонованого винаходу є конструкція пірочеки (Прототип - патент США №4054032, НПК 60/632, 29/254, МПК4 F02N13/00 від 18.10.1977p.), яка містить корпус зі внутрішньою камерою, в ній встановлений поршень зі штоком, які мають прохідний осьовий канал, на іншому кінці корпусу встановлений на різьбі піропатрон, у піропатрону закріплений один кінець осьової передавальної труби, по якої газ від піропатрону прямує до задньої сторони поршню, інший кінець труби вставлений телескопічно в отвір поршню і герметизується в ньому герметизуючим елементом у вигляді гумового кільця, між задньою стороною поршню і корпусом утворена робоча камера, а в штоку виконані бічні отвори, що сполучують канал штоку з робочою камерою. Основна перевага даної конструкції - вісесиметричність і високий технологічний рівень, крім того, піропатрон закріплений на її корпусі нерухомо, що знижує динамічні навантаження. Недолік даної конструкції полягає в її зниженої енерго-масової ефективності, оскільки в її штоку є осьовий отвір для проходу газу від піропатрону, що збільшує діаметр штока, а, отже, зменшує площу задній сторони поршня, на яку діє тиск газу, і зусилля, що розвивається пірочекою, при нераціональному збільшенні масогабаритних характеристик. Недоліком, що знижує надійність прототипу, є наявність рухомої передавальної труби, яка може заклинитися і зруйнуватися під дією великих навантажень від високого тиску газу усередині пірочеки. Крім того, осьовий отвір у штоку зменшує його міцність і знижує надійність. Також, надійність знижується, оскільки в результаті удару в кінці 48021 4 ходу поршню можливий зворотний відскік поршня і штока, що може порушити процес роз'єднання. В основу пропонованої корисної моделі поставлена задача створення піротехнічного пристрою, що має високу енерго-масову ефективність і надійність, при мінімальних динамічних навантаженнях. Технічним результатом даної корисної моделі є зниження динамічних навантажень до мінімально можливих і забезпечення максимально можливого зусилля на штоку з розрахунку на одиницю маси, що дозволяє збільшити енерго-масову віддачу конструкції до 50%. Вирішення поставленої задачі та досягнення технічного результату здійснено за рахунок використання сукупності наступних відомих суттєвих ознак: пірочека містить корпус з розміщеними на одній вісі з ним піропатроном, поршнем зі штоком і елементами герметизації, а також наступних відмінних суттєвих ознак: пірочека оснащена циліндричним стаканом, кільцевим демпфером, профільним відбивачем, герметичною обоймою і кришкою, при цьому корпус виконаний у вигляді трубки, на внутрішній поверхні якої виконаний кільцевий упорний буртик, на торці поршня виконані кільцевий зуб і циліндрична порожнина, на зовнішній кромці дну стакану виконані упорноцентруючи виступи, а у його відкритого торця виконані центруючи виступи у вигляді рівномірно розміщених по колу кільцевих сегментів, відбивач виконаний у вигляді кільця U-образного перетину, в зовнішній полиці якого виконані отвори, елементи герметизації виконані у вигляді двох співвісно розміщених в обоймі кілець, при цьому в корпусі з одного боку від буртика закріплений піропатрон, а з другого боку послідовно встановлені стакан, відбивач і обойма, що зафіксовані кришкою, у стакані у відкритого торця встановлений поршень, а на дні закріплений демпфер, причому відбивач торцем зовнішньої полиці контактує з торцем стінки стакану, а внутрішньою полицею контактує з штоком. Оснащення пірочеки циліндричним стаканом, встановленим усередині корпусу з зазором для спрямування потоку газу від піропатрону до поршню по периферії, а не через центр, як у прототипу, а також оснащення відбивачем, що розвертає потік до заднього торцю поршню, дозволило збільшити робочу площу поршня і покращити енергомасові характеристики конструкції. Закріплення кільцевого демпферу (переважно, з м'якого металу) на дні стакану, та виконання на торці поршню циліндричної порожнині, в якої міститься повітря, що стискається при русі поршню як повітряний демпфер, дозволяють зменшити динамічні навантаження при спрацьовуванні пірочеки. Крім того, на зменшення динамічного навантаження працює також додаткова демпфуюча прокладка з м'якого металу, яка може бути встановлена між виступами на дні стакану і буртиком корпусу. Конструкція і робота пропонованого пристрою пояснюються наступними ілюстраціями: Фіг.1 - пірочека в розрізі. Фіг.2 - фрагмент розрізу внутрішньої порожнини пірочеки в збільшеному вигляді. Фіг.3 - розріз упорно-центруючих виступів стакану. 5 Фіг.4 - розріз центруючих виступів стакану і місць стику відбивача з стаканом і штоком. Фіг.5 - перетин упорно-центруючих виступів стакану. Фіг.6 - перетин центруючих виступів. Пірочека містить корпус 1, піропатрон 2, поршень 3 з штоком 4, стакан 5, демпфер 6, відбивач 7, обойму 8, кришку 9, буртик 10, зуб 11, порожнину 12, упорно-центруючи виступи 13, центруючи виступи 14, отвори 15, співвісні герметизуючи кільця 16 і 17, зрізний штифт 18, прокладку 19, кінець штоку 20, зазор 21, герметизуюче кільце 22. Корпус 1 виконаний у вигляді циліндричної трубки, на внутрішній поверхні якої виконаний упорний буртик 10 у вигляді кільцевого виступу. З одного боку від буртика на торці корпусу закріплений на різьбі піропатрон 2, а з другого боку послідовно встановлені стакан 5, відбивач 7, обойма 8, що зафіксовані кришкою 9. В стакані встановлений поршень 35 із кільцем 22 і закріплений за допомогою клею демпфер 6, а відбивач 7 контактує своїми полицями з стаканом 5 і штоком 4. Упорноцентруючи 13 і центруючи 14 виступи на стакані 5 виконані у вигляді рівномірно розміщених по колу кільцевих сегментів. Діаметр отворів 15 у полиці відбивача 7, висота зовнішніх циліндрових поверхонь виступів 13 і 14, відстань торцевої поверхні упорно-центруючих виступів 13 від дна стакану 5 і ширина виступів виконані за величиною такими, що сумарна площа отворів, а також сумарні площі перетину між виступами забезпечують вільний прохід газу з тиском спрацьовування пірочеки. Поршень 3 зафіксовано в стакані 5 зрізним штифтом 18. Між упорноцентруючих виступів 13 стакану 5 і буртиком 10 корпусу 1 встановлена демпфуюча прокладка 19. Пірочека працює таким чином. Елемент космічного апарату, що відділяється надалі, в початковому стані утримується на місці в зачекованому положенні за допомогою виступаючого кінця 20 штоку 4 пірочеки. В момент польоту, коли необхідно провести відділення елемента, 48021 6 система управління КА подає електричний імпульс на спрацьовування пірочеки. Імпульс струму надходить по кабелю на піропатрон 2 і запалює всередині нього горючу суміш, внаслідок чого у внутрішню порожнину пірочеки починає надходити гарячий газ. Як показано на Фіг.2 стрілками, газ рухається від піропатрону 2 до торця стакану 5, повертає на периферію, проходить між виступами 13 в кільцевий зазор 21, потім між виступами 14 і через отвори 15 у відбивач 7, розвертається в ньому і потрапляє на задній торець поршня 3. Під дією тиску на цьому торці виникає осьове зусилля, що штовхає поршень 3 всередину стакану 5. Як тільки це зусилля перевищить силу опору, що складається з суми зусиль зрізу штифта 18, сили тертя в кільцях 16 штоку 4 і 22 поршню 3 і сили тертя між кінцем штоку 20 і з'єднаними з ним елементами КА, штифт 18 зрізається і поршень 3 зі штоком 4 починають рухатися всередину стакану і корпусу. В результаті кінець штока 20 виходить з контакту зі з'єднаними з ним деталями КА і відбувається їх роз'єднання, тобто розчековка. В кінці ходу поршень 3 стикається з демпфером 6, виконаним з м'якого металу, пом'якшуючим динамічну дію цього зіткнення на конструкцію пірочеки і КА. Крім того, в стакані спрацьовують демпфер з повітря, що стискається поршнем в порожнині 12, а також додаткова демпфуюча прокладка 19 з м'якого металу, яка встановлена між упорноцентруючими виступами 13 стакану 5 і буртиком 10 корпуса 1. Демпфер 6 деформується зубом 11 і заклинює його, перешкоджаючи відскоку поршню 3. У варіанті конкретного виконання пірочеки з діаметром 16мм і масою 80г, одержане за експериментом значення осьового зусилля на 25-30% більше, ніж одержане розрахунком осьове зусилля прототипу того ж діаметру, маса на 15-20% менше, а енерго-масова досконалість, яку можна виразити відношенням зусилля, що розвивається, до маси пірочеки, на 45-50% більше, ніж у прототипу. 7 Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 48021 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601