пирорезак
Классы МПК: | B23D15/12 отличающиеся типом привода или передачей B64D17/72 с помощью взрывных или надувных устройств |
Автор(ы): | Климов Станислав Алексеевич (RU), Елизарьев Юрий Васильевич (RU), Одров Максим Валерьевич (RU), Ярошенко Вячеслав Викторович (RU), Харламов Михаил Владимирович (RU), Демидов Олег Сергеевич (RU), Киселев Александр Васильевич (RU), Калюжный Геннадий Васильевич (RU), Сидоров Евгений Владимирович (RU), Дубровский Владимир Аронович (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2007-10-16 публикация патента:
27.04.2009 |
Изобретение относится к устройствам для резки. Пирорезак содержит корпус, в котором выполнено сквозное отверстие под разрушаемый элемент и установлены расчековочная шпилька, ударно-спусковой механизм, временной замедлитель перед газообразующим зарядом, цилиндрический нож с двухсторонней заточкой. Временной замедлитель представляет цепочку последовательно запрессованных зарядов из воспламенительного и замедлительного пиротехнических составов. Перед воспламенительным зарядом размещены втулка с запрессованным зарядом из воспламенительного состава и боек. Между воспламенительными зарядами образован канал, соосный с каналом втулки. В области, прилегающей к отверстию под разрушаемый элемент, со стороны, противоположной ножу, установлена подложка, выполненная из материала с прочностью, меньшей прочности материала ножа и большей прочности разрушаемого элемента. Нож имеет двухстороннюю заточку и уплотнительные кольца. Подложка может быть выполнена из фторопласта. Изобретение направлено на повышение надежности инициирования пиротехнической цепочки и уменьшение габаритно-массовых характеристик. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Формула изобретения
1. Пирорезак, содержащий корпус, в котором выполнено сквозное отверстие под разрушаемый элемент и установлены расчековочная шпилька, ударно-спусковой механизм, временной замедлитель перед газообразующим зарядом, цилиндрический нож с фиксацией, отличающийся тем, что временной замедлитель представляет собой цепочку последовательно запрессованных зарядов из воспламенительного и замедлительного пиротехнических составов, при этом замедлительный состав выбран со скоростью горения в пределах от 0,4 до 2,0 мм/с, газообразующий заряд выполнен из пиротехнического состава, имеющего импульс давления не менее 5·106 кгс/см2·с -1 в прессованном виде, перед воспламенительным зарядом размещена втулка с запрессованным в ней дополнительным зарядом из воспламенительного состава и установлен боек, контактирующий с ним, между воспламенительными зарядами образован канал, соосный с каналом втулки, причем соотношение диаметров воспламенительного заряда во втулке и осевого канала находится в пределах от 1,2 до 2,0, а в области, прилегающей к отверстию под разрушаемый элемент, со стороны, противоположной ножу, установлена подложка, выполненная из материала с прочностью, меньшей прочности материала ножа и большей прочности разрушаемого элемента, нож имеет двухстороннюю заточку и уплотнительные кольца.
2. Пирорезак по п.1, отличающийся тем, что подложка выполнена из неметаллического материала, например фторопласта.
3. Пирорезак по п.1, отличающийся тем, что двухсторонняя заточка ножа выполнена с углом не более 35°.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к пиротехническим устройствам и может быть использовано в военной технике, авиации, аварийно-спасательных работах. В частности, пирорезак может использоваться в системах сбрасывания грузов с самолетов, системах перерубания парашютных строп и т.д.
Известно устройство пирорезака, описанное в книге "Вспомогательные системы ракетно-космической техники". /Под редакцией И.В.Тишунина. М.: "Мир", 1970, стр.129. Пирорезак имеет корпус, пиропатрон с электрическим задействованием, цилиндрический поршень-резак с кольцевым уплотнением, наковальню. При срабатывании пиропатрона повышается давление в камере, под действием которого поршень-резак перемещается и разрушает кабель, опирающийся на металлическую наковальню.
Недостатками вышеописанной конструкции являются:
- применение электрического задействования пиропатрона, что ограничивает применение резака в условиях отсутствия электрического питания,
- наличие одного уплотнительного кольца в поршне-резаке малоэффективно как для обеспечения устойчивого положения поршня-резака при его движении, так и для обтюрации газов, что, в конечном счете, снижает надежность перерубания,
- наличие металлической наковальни чревато разрушением режущей части поршня-резака и снижает надежность перерубания кабеля.
Наиболее близким по технической сущности и по функциональному назначению является пирорезак, описанный в авторском свидетельстве SU 532221 от 08.05.1975 (опубликовано 09.02.1995, МПК B64D 17/72). Пирорезак предназначен для перерубания шнура на куполе парашюта. Пирорезак состоит из корпуса, в котором находятся расчековочная шпилька, временной замедлитель, пороховая навеска, цилиндрический нож с односторонней заточкой и контровкой. В корпусе выполнены сквозное отверстие под шнур рифления и прорезь, соединяющая это отверстие с торцом корпуса, причем прорезь закрыта резьбовой металлической пробкой.
Недостатком данной конструкции является отсутствие на ноже уплотнительных колец, что ухудшает обтюрацию газов и, как следствие, условия разгона ножа и снижает надежность перерубания шнура. Кроме этого, отсутствие на ноже уплотнительных колец приводит к выбросу раскаленных продуктов горения из пирорезака, что может привести к повреждению (воспламенению) элементов парашюта. Нож врубается в металлическую пробку, что чревато его разрушением и снижением надежности перерубания. Односторонняя заточка ножа также малоэффективна, т.к. снижает надежность перерубания. Свободное размещение шнура без опоры о какую-либо подложку также не способствует надежности его перерубания.
Использование порохов (как дымного, так и пироксилинового) в качестве источника газа малоэффективно, поскольку импульс давления (скорость нарастания давления) в данном случае ограничен уровнем от 0,02 до 0,2·10 6 кгс/см2·с-1 [«Вспомогательные системы ракетно-космической техники». /Под редакцией И.В.Тишунина. М.: "Мир", 1970, стр.117], что требует значительного количества данного материала и увеличивает габаритно-массовые характеристики конструкции пирорезака, а в некоторых случаях, когда требуется его использование в прессованном виде и при отрицательных температурах, просто неприемлемо.
Задачей, решаемой настоящим изобретением, является создание пирорезака с надежным перерубанием разрушаемого элемента и обеспечением регулирования времени срабатывания подбором массы и высоты замедлительного состава при минимальных габаритно-массовых характеристиках.
Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в следующем:
- повышение надежности инициирования пиротехнической цепочки,
- обеспечение регулирования времени срабатывания пирорезака,
- повышение надежности перерубания разрушаемого элемента,
- недопускание выброса раскаленных продуктов горения из пирорезака,
- уменьшение габаритно-массовых характеристик пирорезака.
Решение поставленной задачи и достижение технического результата обеспечивается тем, что в известном устройстве пирорезака, содержащем корпус, в котором выполнено сквозное отверстие под разрушаемый элемент и установлены расчековочная шпилька, ударно-спусковой механизм, временной замедлитель перед газообразующим зарядом, цилиндрический нож с фиксацией, временной замедлитель представляет собой цепочку последовательно запрессованных зарядов из воспламенительного и замедлительного пиротехнических составов, при этом замедлительный состав выбран со скоростью горения в пределах от 0,4 до 2,0 мм/с, газообразующий заряд выполнен из пиротехнического состава, имеющего импульс давления не менее 5·106 кгс/см2·с -1 в прессованном виде, перед воспламенительным зарядом размещена втулка с запрессованным в ней дополнительным зарядом из воспламенительного состава и установлен боек, контактирующий с ним, между воспламенительными зарядами образован канал, соосный с каналом втулки, причем соотношение диаметров воспламенительного заряда во втулке и осевого канала находится в пределах от 1,2 до 2,0, а в области, прилегающей к отверстию под шнур, со стороны, противоположной ножу, установлена подложка, выполненная из материала с прочностью, меньшей прочности материала ножа и большей прочности разрушаемого элемента, нож имеет двухстороннюю заточку с углом не более 35° и уплотнительные кольца.
Подложка пирорезака может быть выполнена из неметаллического материала, например из фторопласта.
Расположение втулки с запрессованным в ней воспламенительным составом и установленным бойком, выполнение канала соосно со втулкой и выбранное оптимальное соотношение между диаметрами воспламенительного заряда во втулке и осевого канала (находится в пределах от 1,2 до 2,0) позволяют повысить надежность инициирования пиротехнической цепочки, что, в свою очередь, повышает надежность работы всего устройства.
Отклонение от выбранного соотношения между диаметрами воспламенительного заряда во втулке и осевого канала приводит к отказам срабатывания данного узла. Заявляемое соотношение проверено многочисленными экспериментами в температурном диапазоне от минус 50°С до плюс 50°С.
Выполнение временного замедлителя и газообразующего заряда из последовательно запрессованных пиротехнических составов позволяет уменьшить габаритно-массовые характеристики пирорезака за счет компактного размещения составов. Использование замедлительного состава со скоростью горения от 0,4 до 2,0 мм/с также обеспечивает возможность регулирования времени срабатывания пирорезака при минимальных габаритно-массовых характеристиках.
Использование газообразующего заряда из пиротехнического состава даже в прессованном виде позволяет получить импульс давления, существенно больший по сравнению с порохом.
Наличие на ноже двух (и более) уплотнительных колец способствует лучшей обтюрации газов, что приводит к возрастанию скорости движения и кинетической энергии ножа, а также к недопусканию выброса раскаленных продуктов горения из пирорезака, что повышает безопасность обращения с пирорезаком как при его изготовлении, так и при эксплуатации. Выполнение двухсторонней заточки ножа с углом не более 35° повышает надежность перерубания разрушаемого элемента, при увеличении угла заточки более 35° происходит снижение его режущей способности.
Установка подложки, прилегающей к отверстию под разрушаемый элемент и создающей опору последнему, повышает надежность его перерубания, а выполнение подложки из неметаллического материала с заявляемой прочностью сохраняет целостность ножа при его срабатывании, что повышает надежность работы пирорезака.
На фиг.1 представлен общий вид пирорезака, где
1 - расчековочная шпилька, 2 - ударно-спусковой механизм, 3 - боек, 4 - втулка, 5 - запрессованный во втулку воспламенительный заряд, 6 - канал, 7 - воспламенительный заряд, 8 - замедлительный заряд, 9 - газообразующий заряд, 10 - корпус, 11 - фиксатор, 12 - цилиндрический нож с двухсторонней заточкой, 13 - уплотнительные кольца, 14 - отверстие под разрушаемый элемент, 15 - подложка.
Пирорезак работает следующим образом.
При выдергивании расчековочной шпильки 1 ударно-спусковой механизм 2 срабатывает и перемещает боек 3 по каналу втулки 4. За счет разницы диаметров отверстия во втулке 4 и канала 6 боек 3 сначала уплотняет воспламенительный заряд 5 во втулке 4 и затем выдавливает его в канал 6. Воспламенительный состав заряда 5 чувствителен к трению ударного характера, поэтому при деформации его бойком 3 состав воспламеняется и передает огневой импульс воспламенительному заряду 7 пиротехнической цепочки.
Воспламенительный заряд 7 зажигает замедлительный заряд 8, выполненный из пиротехнического состава. Замедлительный заряд 8 сгорает за определенное время, обеспечивая требуемое время срабатывания пирорезака, и воспламеняет газообразующий заряд 9. При сгорании газообразующего заряда 9 создается импульс давления, от которого срезается фиксатор 11 и приводится в движение нож 12.
Наличие уплотнительных колец 13 способствует созданию условий для эффективного разгона ножа 12 и недопусканию выброса раскаленных продуктов горения из пирорезака. Цилиндрический нож 12 перерубает разрушаемый элемент, установленный в отверстие 14, и тормозится, врезаясь в неметаллическую подложку 15.
Были изготовлены пирорезаки конкретного исполнения диаметром 9,5 мм и габаритными размерами от 70 до 82 мм, с временами срабатывания от 1 до 7 сек. Замедлительный заряд 8 был выполнен из пиротехнического состава, имеющего скорость горения ~1,8 мм/с. Для газообразующего заряда 9 был использован пиротехнический состав, обеспечивающий при сгорании импульс давления ~13,5-10 6 кгс/см2·с-1. В качестве разрушаемого элемента был выбран капроновый шнур ШКП-60, установленный в отверстие 14 в два сложения. В качестве материала подложки был выбран фторопласт. Многократные эксперименты, проведенные в диапазоне температур от минус 50°С до плюс 50°С, показали эффективную работоспособность всех элементов конструкции и пирорезака в целом. Таким образом, совокупность заявленных признаков с выбранными соотношениями позволяет достичь заявленного технического результата.
Класс B23D15/12 отличающиеся типом привода или передачей
механизм привода вращения ножей дисковых ножниц - патент 2368468 (27.09.2009) | |
привод исполнительного механизма - патент 2036750 (09.06.1995) |
Класс B64D17/72 с помощью взрывных или надувных устройств