ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Ньюмен Ч. (Charles R. Newman)

В современных бортовых системах запуска управляемых ракет используется большое количество пиротехнических уст­ройств. Эти приспособления обычно срабатывают от электрическо­го импульса и в некоторых случаях характеризуются очень высо­ким уровнем энергии и точной синхронизацией включения. Преждевременное срабатывание пиротехнических устройств может привести к катастрофическим последствиям при запуске ракеты. Такие аварии представляют собой угрозу для жизни обслужи­вающего персонала, могут вызвать разрушение наземных соору­жений, а в некоторых чрезвычайных случаях привести к случай­ному запуску и полету ракеты за пределы своей территории. Предотвращение подобных, крайне нежелательных явлений обыч­но обеспечивается предохранительными и пусковыми устройствами (ППУ), размещаемыми на борту ракеты.

Основная функция ППУ — исключение возможности прежде­временного срабатывания пиротехнических систем от случайных электрических и механических импульсов, и, кроме того, это устройство должно обеспечить максимальную надежность сраба­тывания соответствующей системы по команде.

По принципу действия и основным элементам конструкции ППУ не являются новыми системами. В результате многолетних разработок классических видов оружия были созданы миниа­тюрные и сложные устройства. Давно используются взры­ватели ракет, ППУ для глубинных бомб, инициирующие ме­ханизмы мин и др. В последние 10 лет эти устройства нашли широкое применение в ракетно-космической технике, причем основное внимание уделялось удовлетворению требований надежности.

Наглядным примером такого устройства является ППУ для взрывателей артиллерийских снарядов, срабатывающее лишь после того, как под действием центробежного ускорения суммирующее устройство зафиксирует определенное число оборотов снаряда. В предохранительном положении эти устройства выдерживают значительные ударные нагрузки, тряску и всякого рода воздей­ствия при обслуживании. Рассматриваемые ППУ переводятся в пусковое состояние лишь при выстреле из орудия.

Вторая, но не менее важная функция ППУ — обеспечение безопасного обращения с пиротехническими системами в сборе. ППУ предотвращают преждевременное срабатывание системы при транспортировке, сборке и проверочных испытаниях оружия. И наоборот, в пусковом (взведенном) положении, т. е. после получения соответствующей команды, ППУ должны привести в действие пиротехнические элементы системы, обеспечивая после­довательное срабатывание элементов пиротехнической цепи.

НАЗНАЧЕНИЕ

ППУ — это двухпозиционное устройство, имеющее пиротех­нические инициаторы. Одна позиция этого устройства соответ­ствует предохранительному состоянию, а вторая — пусковому (взведенному). Кроме того, эти устройства обычно снабжены элек­трическими, визуальными или механическими индикаторами для указания и контроля состояния ППУ (предохранительное и взве­денное). Многие ППУ имеют также электрические схемы, позво­ляющие выполнять проверку на обрыв электрической цепи пиро­технических элементов системы.

ППУ обычно изготавливаются в виде цилиндра с фланцами для крепления. ППУ может весить от 0,45 кг, занимая объем 65 см3, и до 1,8—2,25 кг при объеме 245—330 см3. Если устрой­ство работает при высоких внутренних давлениях, то его наруж­ный корпус обычно изготавливается из стали. В остальных случаях применяется алюминий.

ППУ применяются в системах:

1) запуска ракетного двигателя;

2) разделения ступеней;

3) самоликвидации;

4) создания реверса тяги или отсечки тяги.

Иногда встречаются ППУ, не содержащие пиротехнического элемента (например, электрические переключатели).

ЗАПУСК РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ

ППУ, используемые в системах запуска ракетных двигателей твердого топлива, обычно имеют пиропатроны для генерирования газа повышенного давления и форса пламени. В предохранитель­ном положении электрическая цепь этих пиропатронов замкнута накоротко, а сами устройства размещены таким образом, чтобы при случайном срабатывании в предохранительном положении продукты сгорания направлялись во внутренний объем устрой­ства. В случае преждевременного инициирования продукты сго­рания не вызовут воспламенения остальных элементов огневой цепи. При срабатывании пиропатрона в пусковом положении продукты сгорания направляются в корпус воспламенителя с таб — летированной смесью, при воспламенении которой обеспечи­ваются температура и давление, требуемые для запуска двигате­ля. Корпуса таких ППУ выдерживают давление от 0,7 до 140 ат и температуру до 260° С в течение 1—2 мин.

РАЗДЕЛЕНИЕ СТУПЕНЕЙ

Разделение ступеней обычно осуществляется с помощью лен­точного пирозамка, шнурового заряда В В или механизма разде­ления с пироэнергодатчиком. Пусковые и предохранительные устройства в таких системах обычно имеют детонатор с бризантным В В для ленточного пирозамка и шнурового заряда ВВ, или пиропатроны для механизма разделения. Конструкция механизма ППУ может быть модифицирована, чтобы исключить необходи­мость длительного выдерживания высоких давлений. В каждом случае элементы устройства должны быть спроектированы таким образом, чтобы при случайном срабатывании в предохранитель­ном положении продукты сгорания не истекали наружу.

САМОЛИКВИДАТОРЫ

Функции бортовых самоликвидаторов для жидкостных ракет обычно выполняют ленточные пирозамки или устройства с шну­ровым зарядом ВВ, при срабатывании которых происходит раз­рушение топливных баков. В качестве самоликвидаторов для твердотопливных двигателей используются кумулятивные заряды бризантного ВВ. Конструкция ППУ, предназначенных для этой цели, аналогична конструкции ППУ, используемых в системе разделения.

РЕВЕРС ИЛИ ОТСЕЧКА ТЯГИ

Многие современные ракетные двигатели твердого топлива имеют системы для реверса и (или) отсечки тяги путем открытия дополнительных сопел. ППУ в таких случаях являются элемен­том системы открытия сопел для отсечки тяги. Конструкция таких ППУ примерно та же, что и аналогичных устройств, используе­мых для разделения и самоликвидации.

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

К ППУ зачастую предъявляются довольно противоречивые требования. Безопасность обращения в предохранительном положении ППУ должна сочетаться с надежностью срабатывания устройства при его включении. Эти противоположные требования удается удовлетворить путем тщательного подбора пиротехниче­ских компонентов, генерирующих минимальное количество энер­гии, достаточное для обеспечения безотказного запуска, и хорошо продуманным проектированием механических элементов системы. Недостаточно тщательно составленные технические условия и не — отработанность конструкции элементов механизма ППУ, по-ви­димому, в большей степени являются главной причиной много­численных нарушений нормального функционирования этих устройств, чем ошибочность основных концепций.

ПРИНЦИПЫ ДЕЙСТВИЯ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Пиротехническая цепь обычно состоит из инициирующего элемента, срабатывающего от электрического импульса, и эле­ментов, обладающих значительным запасом химической энергии, но срабатывающих от более мощного входного сигнала в виде ударной волны, повышенных температуры или теплового потока и давления. Принцип действия ППУ основан на изменении энер­гетического уровня в различных элементах огневой цепи. Детони­рующая цепь, например, может иметь электродетонатор, содер­жащий относительно небольшое количество (50—150 мг) бри­зантного ВВ, передаточный заряд, усиливающий выход энергии, и концевой элемент — заряд бризантного ВВ, срабатывающий при воздействии ударной волны. Распространяющаяся от детона­тора ударная волна проходит через передаточный заряд и ини­циирует его. Вместе с тем выделение энергии при срабатывании детонатора может быть ограничено внутренним объемом устрой­ства и не вызывать разрушения корпуса и выброса газов наружу. Таким образом, при случайном срабатывании детонатора в пре­дохранительном положении не произойдет опасного разрушения ППУ, хотя это будет означать отказ системы.

Основное требование к конструкции различных ППУ — обес­печение дискретных положений (предохранительного и пусково­го) путем замыкания или размыкания пиротехнической цепи. Эти условия можно реализовать двумя способами: 1) перемещени­ем предохранителя относительно пироэлементов или 2) перемещени­ем пироэлементов относительно неподвижного предохранителя. Относительное перемещение этих элементов можно одновременно использовать для перевода устройства из одного положения в другое и контроля состояния системы — предохранительного или пускового. Выбор одного из этих двух основных принципов действия обычно определяет окончательную конфиграцию, размер и вес устройства.

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ И ПУСКОВЫХ УСТРОЙСТВ

Ппу с БЛОКИРУЮЩИМ ротором и ненодвижными

ПИРОТЕХНИЧЕСКИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Рассматриваемый конструктивный вариант ППУ (фиг. 6.1) содержит неподвижные инициирующие элементы, срабатываю­щие при воздействии электрического или механического импуль­са. При использовании пиропатронов в системе запуска ракетного двигателя блокирующий ротор размещается между пиропатроном и корпусом восламенителя с таблетированной смесыо. Когда эту схему используют для инициирования заряда бризантного ВВ, блокирующий ротор помещают между детонатором и передаточ­ным зарядом. При повороте ротора из одного предельного поло­жения в другое происходит переключение устройства из предо­хранительного состояния в пусковое или наоборот. В первом случае пиротехнические элементы сообщаются с дополнительным объемом, куда могут истекать газы при случайном воспламенении.

1ШУ С БЛОКИРУЮЩИМ РОТОРОМ и подвижными ПИРОТЕХНИЧЕСКИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

В ППУ с подвижными пиротехническими элементами (фиг.6.2) инициирующий элемент размещается в подвижном роторе или блокирующем предохранителе. Передаточный заряд неподвижен, а инициирующий элемент в предохранительном положении, как и в предыдущем случае, сообщается с дополнительным объе­мом. В большинстве случаев применения такой системы требуется либо перемещение проводника, связанного с инициирующими элементами, либо соединение этих проводов с подвижными пере­ключателями. Исключение представляет случай, когда иниции­рующий элемент неподвижен, а передаточный заряд помещен и подвижный блокирующий ротор.

СРАВНЕНИЕ ДВУХ ТИПОВ ППУ

Два рассмотренных основных типа ППУ обладают разного рода преимуществами и недостатками. ППУ с неподвижными пиротехническими элементами имеют следующие преимущества: 1) провода не деформируются; 2) огневая цепь прерывается меха­нически; 3) максимально безопасны в обращении.

Однако конструкцию ППУ с подвижными пиротехническими элементами легче приспособить к требуемым условиям, что при соответствующем выполнении позволяет преодолеть указанные

Инициирующий

Элемент

подпись: инициирующий
элемент
Блокирующий элемент_ (для разрыва цепи)

Отверстие для выхода газов

подпись: отверстие для выхода газов

Таблетированная > лггАгг? г* пиротехни — ‘1чесная смесь

подпись: таблетированная > лггагг?г* пиротехни - '1чесная смесь

Мембрана

подпись: мембрана ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Поворот на 90 в пусковое.—I положение

подпись: поворот на 90 в пусковое.—i положение

Пр едохран и тельное положение

подпись: пр едохран и тельное положение ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВАЗапал

Кумулятивный

Заряд ВВ

Кумулятивный заряд с линейной выемкой

Заряд

Самолинвидатора

Поворот

На 90° в пусковое

Положение

(

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА
ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА

2- Шнуровой заряд ВВ

 

В

 

З-

Детонатор (инициатор)

 

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Предохранительное

Положение

 

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Ф ц г. 6.1. ППУ с]блокирующіш ротором ц неподвижными пиротехническими элементами,

Элемент, расположенный в роторе

Элемент, инициирующий и прерывающий огневую цепь

Передаточный_

Заряд

Исполнительный

Орган

^222|Е

%

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Товое

 

Электрозапал

 

^ . №МУ?7Л\Л

 

Предохранительное

 

Предохрани■ тельное

 

Детонатор, врабатывающий при воздействии ударной волны

 

Передаточный ‘ заряд

1Б-

 

Инициатор

 

’Сновое

 

£

 

Увеличение

Энергии

 

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Предохрани:

подпись: предохрани: ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Пусковое ^

Детонатор

подпись: пусковое ^
детонатор
Инициатор

Мощный

Детонатор

 

Пусковое

 

Р

>

 

Ш

 

Предохран

Тельное

 

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Фиг. 6.2, ЦПУ с блокирующим ротором и подвцнщыми пиротехническими элементами,

Недостатки. В любом варианте конструкции ППУ должно быть исключено самопроизвольное переключение в пусковое положе­ние, пока устройство специально не будет переведено в это поло­жение.

К недостаткам ППУ с неподвижными пиротехническими эле­ментами относятся недостаточная универсальность конструктив­ной схемы, усложнение пиротехнической цепи (из-за присут­ствия ротора) и необходимость установки пиротехнических элементов в начальной стадии монтажа (соображения техники безопасности). В свою очередь ППУ с подвижными пироэлемен­тами требуют громоздкой системы включения, которая усложняет устройство и затрудняет контроль его надежности. Как и во многих других случаях, выбор между этими двумя основными схемами требует анализа условий конкретного применения ППУ.

КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ

МЕХАНИЧЕСКАЯ

Простейшие конструкции ППУ для разрыва огневой цепи имеют механически перемещаемые пиротехнические элементы или блокирующий ротор. На практике в этой схеме ППУ используют­ся вытяжной шнур, пусковое устройство кулачкового типа, обычно применяемое на ракетах, запускаемых с направляющих, зубчатая передача с механическим приводом. ППУ такого типа обычно предельно просты, однако возможны затруднения при проекти­ровании механического привода.

Разработаны различные ППУ в основном механического типа, содержащие пироэлектрические элементы, которые обеспе­чивают перевод устройства из предохранительного в пусковое положение, а в ряде случаев наоборот. Эти элементы представ­ляют собой небольшие приводы сильфонного типа, содержащие пиротехническую смесь. При воспламенении этой смеси давление газа поднимается, сильфон растягивается и перемещает блоки­рующий элемент из предохранительного положения в пусковое.

Обычно такая конструктивная схема используется только для перевода ППУ в пусковое положение, поскольку для повтор­ного перевода ППУ в предохранительное положение необходимы дополнительные сложные (приспособления. Подобные варианты конструкций редко исполь|зуготся для систем ППУ, требующих пробного включения при «.предстартовой проверке.

ЭЛЕКТ1 МЕХАНИЧЕСКАЯ

 

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Некоторые проблемы, связанные с проектированием или использованием ППУ чисто механического типа, удается решить путем ввода в схему электродвигателя или соленоида. В этих

Случаях электроприводы служат для перемещения предохрани­теля, выключателей и (или) пиротехнических элементов. При использовании электроприводов улучшаются условия дистан­ционного управления ППУ.

СХЕМЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПАРАМЕТРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ИНЕРЦИОИНЫХ НАГРУЗОК

Разработаны конструкции ППУ, в которых перевод в пуско­вое положение осуществляется по достижении определенных условий окружающей среды. К этим условиям можно отнести и перегрузки, действующие на ракету, высоту полета (в этом случае используются барометрические переключатели), а также другие сигналы окружающей среды. Наиболее распространенный вариант ЦПУ этого типа занимает пусковое положение по достижении определенной перегрузки и срабатывает от электросигнала или за счет энергии предварительно сжатой пружины. Эти устрой­ства, разумеется, не могут использоваться для запуска двигателя нерпой ступени, ввиду того что динамические нагрузки возникают после старта ракеты. Однако даже на борту первой ступени мож­но использовать такие ППУ для других целей. ППУ этого типа обычно имеют минимальные объем и вес.

ЭЛЕКТРОННАЯ

Некоторые ППУ предназначаются лишь для обеспечения безопасности электроцепи воспламенения. Применение такой схемы устраняет ряд проблем электромеханического характера, свойственных ППУ обычного типа, по при этом не обеспечивается безопасность обычных механических элементов.

ТИПЫ ПРИВОДОВ

Важнейшим этапом проектирования ППУ после принятия основной схемы является выбор привода для перемещения блокирующего ротора или пиротехнических элементов. Этот выбор определяет тип устройства и позволяет классифицировать ППУ по системам переключения из предохранительного положе­ния в пусковое. Существует пять методов перевода ППУ в пуско­вое положение и его включения: механический, электромехани­ческий, инерционный комбинированный (с участием параметров окружающей среды), электронный.

ППУ можно также подразделить по назначению запала, при срабатывании которого либо происходит воспламенение заряда, предназначенного для генерирования нагретых газов под давлением, либо инициирование детонационной волны.

МЕХАНИЧЕСКИЙ

Основная операция механического привода (фиг. 6.3) состоит в перемещении блокирующего ротора из предохранительного положения в пусковое. Это перемещение может осуществляться с помощью вытяжного шнура, кулачкового механизма, штока с возвратно-поступательным движением или сильфонного при­вода с пиротехническим элементом.

Блокирующий ротор с помощью вытяжного шнура переклю­чается из предохранительного положения (огневая цепь разомк­нута) в пусковое. Поступательное движение вытяжного шнура можно преобразовать во вращательное, применяя кулачковый или зубчатый механизм для перевода ППУ в пусковое положение. Шток с возвратно-поступательным движением действует так же, как и вытяжной шнур. Для перемещения блокирующего ротора можно использовать комбинации из нескольких механизмом.

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ

Вращательное или возвратно-поступательное движение бло­кирующего ротора можно обеспечить с помощью соленоидов (по­воротных или с линейным перемещением) и от электродвигателя постоянного тока (прямого привода или через коробку передач). Электромеханические приводы для перевода ППУ в пусковое положение обычно применяются в системах воспламенения двига­телей первой ступени ракет, а также в тех случаях, когда по ус­ловиям монтажа и функционирования необходимо дистанционное управление переключением устройства в пусковое положение.

Разработано большое количество прецизионных моментных электродвигателей постоянного тока, служащих в качестве источ­ника энергии для электромеханических приводов ППУ. Для попе­ременного включения и выключения ППУ также используются небольшие поворотные и возвратно-поступательные соленоиды. Реализация повышенных требований к электромеханическим при­водам ППУ осложняется в связи с генерированием радиочастот­ных шумов при замыкании и размыкании электрических ценен. Если уровень радиочастотных шумов превышает допустимый, то они оказывают отрицательное воздействие на большинство электродвигателей постоянного тока и соленоидов. В связи с этим электроцепи необходимо ^экранировать.

^ ИНЕРЦИОННЫЙ

Перевод ППУ в пусковое положение после старта ракеты может быть осуществлен за счет развиваемого ускорения. Эти уст­ройства обычно имеют тормозной регулятор для обеспечения

Толкающий шток (действует от кулачкового механизмаі^-=

подпись: толкающий шток (действует от кулачкового механизмаі^-=

Вытяжной

Шнур

подпись: вытяжной
шнур

Пусковое положение

подпись: пусковое положение

Сильфонный

Привод

подпись: сильфонный
привод
ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВАМеханический (электропиро — технический)

Т

Эле к тродвига тель постоянного тона

Штифт

Щель

/Скручивающая пружина

Поворот на 90°в пусковое положение

Время

Задержки

Перевод в пусковое положение

-х-

Время

Дп Переключатели

 

Электро­

Механический

 

О.

Поворот на 90 в пусковое положение

 

Ротор

 

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА
ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Инерционный

 

Пружина Масса

 

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА

03

А:

І

;!

&

А

С*.

Аэ

С

£

Датчик

9

Использующий

Параметры

Окружающей

Среды

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Поворот на 00°в пусковое положение

 

Электродвигатель

 

Время

 

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Ф тт г. 6.3. Типы приводов для перевода ППУ в пусковое положение.

Задержки перевода ППУ в пусковое положение, который должен происходить лишь на определенном расстоянии от стартовой позиции. Этот перевод осуществляется либо непосредственно путем перемещения блокирующего ротора, или освобождения ротора, поджатого пружиной, либо путем перемещения механиз­ма боевого взведения, который при этом становится пусковым устройством системы воспламенения.

КОМБИНИРОВАННЫЙ

ППУ, для перевода которых в пусковое положение используется комбинированное воздействие механизмов и окружающей среды, применяются во многих системах управляемых снарядов. Приме­рами таких систем являются:

1. Барометрическое реле, источник энергии (батарея) и элект­родвигатель. На заданной высоте над уровнем моря реле подает сигнал на батарею, которая начинает вырабатывать энергию для электродвигателя, соленоида или пиротехнического сильфон — ного привода, а те в свою очередь перемещают блокирующий ротор.

2. ППУ, переводимые в пусковое положение под действием инерционных сил; для воспламенения используется электриче­ский импульс.

3. ППУ, с механическим принципом перевода в пусковое положение; для воспламенения используются инерционные силы или электрический импульс.

Очевидно, можно предложить много конструкций ППУ комби­нированного типа.

ЭЛЕКТРОННЫЙ

Электронные ППУ выполняют свои функции при включении их в соответствующую электрическую цепь. Электронные ППУ могут быть использованы в качестве предохранителей пиротех­нических механизмов переключения ППУ в пусковое положение.

ИСПЫТАНИЯ

При составлении программ испытаний ППУ возникает ряд специфических проблем, которые обусловлены тем, что пиротех­нические средства можно использовать только один раз; следо­вательно, проведение нескольких циклов испытаний одного и того же устройства исключено. Соответственно крайнюю важ­ность приобретает порядок проведения испытаний отдельных узлом для оценки воздействия условий окружающей среды и (или) определения рабочих характеристик. Обычным методом разреше­ния этой проблемы является тщательный выбор ряда взаимо­связанных условий окружающей среды, отражающих тактико­технические требования к данному узлу. В конце этих испытаний устройство проверяется на срабатывание. Особое значение имеют испытания по отработке и оценке ППУ и содержащихся в них пиротехнических элементов.

ТИПЫ ИСПЫТАНИЙ ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

ИСПЫТАНИЯ НА БЕЗОПАСНОСТЬ ОБРАЩЕНИЯ

Испытания на безопасность обращения проводятся в ходе разработки ППУ. Натурный или модельный ППУ переводится в предохранительное положение и замыкается цепь воспламене­ния пиротехнических элементов. Цель этих испытаний — пока­зать, что при воспламенении в предохранительном положении не происходит дробления элементов системы. Для проверки без­опасности в обращении рекомендуется проводить 25 испытаний.

ИСПЫТАНИЯ НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ

Испытания проводят с ППУ в пусковом положении или после того, как узел неоднократно переводился из предохранитель­ного положения в пусковое. Цель этих испытаний — проверка надежности воспламенения концевого элемента огневой цепи. Часто для этого используют устройства, достаточно точно модели­рующие геометрические параметры элементов узла и их взаимо­связь. В ходе таких испытаний проверяется надежность огневой цени на основе данных статистического анализа. Использование модельных устройств значительно удешевляет проведение много­численных испытаний. Например, для проверки только 97%-ной надежности при 95%-ном доверительном уровне требуется около 100 испытаний.

ПРОТИВОРЕЧИЕ ТРЕБОВАНИЙ

Для обеспечения безопасного обращения требуется макси­мально ограничить количество пиротехнической смеси и преду­смотреть максимально возможный объем свободного простран­ства, чтобы снизить уровень энергии до безопасной величины при случайном срабатывании системы. С другой стороны, для обеспечения воспламенения в пусковом положении ППУ тре­буется гарантированный запас энергии пиротехнического состава и тщательная обтюрация, чтобы эта энергия могла быть направле­на к исполнительному органу. Эти противоположные требования можно удовлетворить в процессе описанных выше испытаний на безопасность обращения и работоспособность системы. Тща­тельный анализ полученных данных позволяет найти компромис­сное решение, обеспечивающее выполнение этих требований.

ПРИМЕР ПРОГРАММЫ ИСПЫТАНИЙ

ЦЕЛЬ ИСПЫТАНИЙ

В качестве примера типичной программы испытаний можно рассмотреть общую проблему проектирования ППУ — выбор толщины мембраны для детонационной цепи. В данном случае целью испытаний является определение необходимой толщины однородной герметизирующей мембраны между детонатором и шну­ровым зарядом ВВ.

ИСПЫТАНИЯ НА БЕЗОПАСНОСТЬ ОБРАЩЕНИЯ

Эти испытания проводятся с ППУ в комплекте с детонаторами, содержащими в качестве основного заряда примерно 165 мг бризантного ВВ (тетранитрат пентаэритрита), передаточными зарядами и шнуровым ВВ. Для обеспечения безопасности персо­нала требуется соблюдение следующих мер предосторожности:

1. При обращении с детонаторами, их транспортировке и хра — ; нении электропроводка должна быть тщательно изолирована и закорочена шунтирующим зажимом или соединением неизоли­рованных концов.

2. Провода детонатора разъединяются только при провероч­ных испытаниях мостиков или непосредственно перед оконча­тельным замыканием электрической цепи.

3. Сила тока при проверке сопротивления цепи не должна превышать 10 ма.

СОРТИРОВОЧНЫЕ ИСПЫТАНИЯ

Перед монтажом на стендовую установку измеряют и записы­вают сопротивление мостиков каждого детонатора. Детонаторы, не удовлетворяющие установленным требованиям, снимаются с дальнейших испытаний.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ

На стендовой установке, изображенной на фиг. 6.4, прово­дится серия предварительных испытаний по Брустону [11. В про­цессе этих испытаний подбирается толщина алюминиевой мемб­раны. Материал мембраны должен быть таким же, что и мате­риал инутреннего корпуса ППУ (алюминий марки 7075-Т6).

Выполняется столько испытаний (обычно около 5), сколько необ­ходимо для определения толщины мембраны, соответствующей приблизительно 50% — ной вероятности инициирования шнурового заряда ВВ. Затем проводится серия испытаний по Брустону (не менее 20), при которых толщина мембраны (от испытания к испытанию) меняется на малую величину (около 0,25 мм). При этом можно оценить толщины мембраны, при которых вероят­ность инициирования шнурового заряда ВВ составляет 10, 50

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВАИ 90%.

Критериями срабатывания и отказа системы являются соответ-

Фиг. 6.4. Установка для испытаний.

1 —> шнуровой заряд ВВ; 2 — детонатор;

3 — мембрана.

Ствснно инициирование и отказ шнурового заряда ВВ. При про­ведении этих испытаний не ставится задача определения мини­мальной толщины стенок алюминиевого корпуса, при которой не происходит его разрушения, когда срабатывает детонатор.

ДОВОДОЧНЫЕ ИСПЫТАНИЯ

Воспламенение. На основе данных, полученных в ходе пред­варительных испытаний, на той же стендовой установке (фиг. 6.4) проводится серия из 50 испытаний по Брустону. В этих опытах

Персмеиная

Толщина

подпись: персмеиная
толщина

Детонатор

подпись: детонатор ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВАПодбирается толщина алюминиевой мем­браны, которую увеличивают от опыта к опыту на 0,125 + 0,025 мм. Первое испытание проводится при толщине мембраны, приблизительно эквивалент­ной толщине, обеспечивающей 50%-ную вероятность срабатывания в ходе пред-

Ф и г. 6.5. Установка для испытаний на бе­зопасность обращения.

Варительных испытаний с использованием тех же самых крите­риев срабатывания и отказа системы.

Безопасность обращения. После выбора окончательного вариан­та конструкции ППУ проводится серия из 25 испытаний по Бру — стону с использованием результатов предварительных испытаний. В этих опытах устанавливается минимальная толщина стенок алюминиевого корпуса, который не разрушается при срабаты­вании детонатора в предохранительном положении. При прове­дении этих испытаний используется стендовая установка, анало­гичная рассмотренной ранее, с той лишь разницей, что в данном случае полость, в которую истекают продукты детонации, имеет форму внутренней полости, которую заполняют продукты детона­ции в случае срабатывания детонатора в предохранительном поло­жении (фиг. 6.5). При проведении этой серии испытаний от испы­тания к испытанию меняется толщина задней стенки полости. Недопустимо любое разрушение алюминиевого корпуса: разрыв, растрескивание, раскол. Деформация без нарушения целост­ности корпуса допускается.

КОНТРОЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ КОНСТРУКЦИИ

Безопасность обращения. На моделирующей установке (фиг. 6.6), точно воспроизводящей конфигурацию ротора и внут­реннего корпуса ППУ, проводится 10 испытаний с обоими дето-

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Ф и г. 6.6. Моделирующая установка для испытаний.

1 — детонатор; 2 — ротор; з — шнуровой заряд ВВ; 4 — передаточный заряд;

5—мембрана.

Примечания: 1. Внутренний свободный объем модели должен быть равен сво­бодному объему натурного ПНУ. 2. Угол поворота ротора относительно предохрани­тельного или пускового положения проверяется на установке и не должен превы­шать ±0,5*.

Наторами [7]), срабатывающими в предохранительном положении,, и с присоединенными шнуровыми зарядами ВВ.

Конструкция ППУ должна удовлетворять следующим требо­ваниям: 1) алюминиевый корпус не должен разрушаться, как и при испытаниях на безопасность в обращении; 2) шнуровые заряды ВВ не должны инициироваться.

Воспламенение. Проводятся 10 испытаний с обоими детонато­рами, срабатывающими в пусковом положении, и инициирующими шнуровыми зарядами ВВ, присоединенными к модели (эти испы­тания эквивалентны двадцатикратной проверке шнурового заря­да ВВ на надежность воспламенения). При этом нптуры не долж­ны иметь отказов, а алюминиевый корпус не должен разрушаться.

Отклонение угла установки детонаторов. С использованием тех же моделей, что и в предыдущих контрольных эксперимен­тах, проводится серия из 25 испытаний для проверки безопас­ности и надежности ППУ, когда срабатывающие детонаторы имеют отклонения по углу установки относительно нормального пре­дохранительного или пускового положения. В каждом испыта­нии используется по одному детонатору и шнуровому заряду ВВ. От испытания к испытанию меняется угол поворота дето­натора относительно номинального пускового положения (макси­мум до 60°). Приращение угла и количество испытаний’ при каждом приращении устанавливаются в ходе предварительных испытаний. Результаты испытания считаются удовлетвори­тельными, если произошло воспламенение шнурового заряда ВВ. При осуществлении этой серии испытаний устанавливаются при­ближенные значения угла поворота, при которых обеспечивается 10, 50 и 90% вероятности срабатывания. Кроме того, должно удовлетворяться еще одно требование — алюминиевый корпус должен выдерживать детонацию.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Тщательный анализ результатов описанных испытаний позво­ляет выбрать и проверить толщину наиболее важного элемента конструкции — мембраны, которая обеспечивает надежное рас­пространение детонационной во. пты к шнуровому заряду и гаран­тированную безопасность в обращении. Кроме того, удается установить пределы допусков на отклонение по углу, при кото­рых сохраняется 90%-ная надежность срабатывания.

ПРИМЕРЫ КОНСТРУКЦИЙ

ППУ С МЕХАНИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ ТРЕБОВАНИЯ

Для сверхзвуковых летающих мишеней одноразового приме­нения требуются самоликвидаторы, срабатывающие в конце полета. Благодаря преднамеренному разрушению предотвращает­ся свободное падение неуправляемой мишени, которая в этом

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВАИ)

Я 2^

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА

/ 2 3 4

Схема электроцепи

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА

3 4

подпись: 3 4

Ф и г. 6.7. ППУ с вытяжным шнуром.

1 — ротор: 2 — штепсельный разъем; 3 — пытяжпой шнур (пусковое положение — при вытягивании, предохранительное положение — при обратном вводе шнура);

4 — кулачок; 5 — электрозапал; 6 — детонатор; 7 — стопор; 8 — заряд гексогена. Примечание. Все размеры даны в миллиметрах.

Случае представляет собой определенную опасность. Разрушение должно осуществляться мощным зарядом 13 В в середине или конце активного участка полета. При этом разрушаются топлив­ные баки и перемешиваются остатки самовоспламеняющихся компонентов топлива, после чего набегающий воздушный поток завершает разрушение. Сигналом к переводу ППУ в пусковое положение может служить отделение мишени от самолета-носи­теля.

На основе этих требований разработана конструкция ППУ, размещаемого между баками с горючим и окислителем и закреп­

Ленного в четырех точках (фиг. 6.7). Вытяжной шнур ППУ свя­зан с самолетом-носителем. Установка ППУ должна производить­ся в предохранительном положении. ППУ имеет блокирующий ротор между инициатором и зарядами ВВ. Хорошей практиче­ской мерой предосторожности является закрепление ротора про­волочным стопором в предохранительном положении до момента отделения мишени от самолета-носителя.

При отделении летающей мишени от самолета возникающая сила натяжения срезает проволочный стопор и вытягивает шнур, заставляя блокирующий ротор перейти из предохранительного положения в пусковое с помощью кулачка. В пусковом положе­нии ротор фиксируется шариковым стопором с пружиной. При повторном введении шнура обеспечивается перевод ППУ в пре­дохранительное положение.

Бортовое командное устройство, или реле времени, посылает электрический импульс (За) к инициатору самоликвидатора. Выходной импульс инициатора воспринимается детонаторами, которые в свою очередь вызывают подрыв мощного таблетиро — ванного заряда гексогена. В результате взрыва ВВ разру­шаются баки горючего и окислителя, происходит немедленное смешение самовоспламеняющихся компонентов топлива и разру­шение летательного аппарата. Для данной конструкции суще­ствует опасность случайного подвода импульса в момент, когда ППУ переключается в пусковое положение. В этом случае ликви­датор немедленно сработает. Во избежание такой опасности необходимо использовать инициаторы с замедлителями за счет незначительного увеличения габаритов устройства.

ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Тип и расположение элементов огневой цепи соответствуют системе О (фиг. 6.2). Для упрощения приняты два отклонения от стандартного решения. Во-первых, провода от инициатора закорочены снаружи в предохранительном положении, во-вто­рых, после первого переключения ППУ не предусматривается контроль его положения (предохранительное или пусковое). Наличие проволочного стопора вытяжного шнура с соответствую­щим предупреждающим ярлыком четко указывает начальное предохранительное положение. После первого перехода в пуско­вое положение повторный ввод вытяжного шнура возвращает устройство в предохранительное положение. Однако в этом случае лишь отсутствие проволочного стопора указывает, что ППУ сно­ва переключено в предохранительное положение.

Важная отличительная особенность этого устройства состоит в том, что положение блокирующего ротора непосредственно связано с движением вытяжного шнура. Такой принцип кон­струкции позволяет отказаться от ротора с пружиной, рабо­тающей на скручивание, что могло бы привести к нарушению функционирования или усложнению проверки системы. Непосред­ственная передача движения ротору от кулачка обеспечивает повышенную надежность работы. К тому же ротор зафиксирован на оси и стопорится в предохранительном положении.

МОНТАЖ

Проверка ППУ перед установкой на изделие состоит из двух основных этапов: визуального контроля наличия срезающегося проволочного стопора и проверки на отсутствие обрыва цепи запала с помощью измерения сопротивления слаботочной аппара­турой. После проведения монтажных работ ППУ должно нахо­диться в предохранительном положении, а электрическая цепь закорочена.

ППУ С ПИРОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ

ТРЕБОВАНИЯ

В связи с новыми требованиями, предъявляемыми к ППУ с вытяжным шнуром, был создан пироэлектрический вариант этого устройства (фиг. 6.8 и 6.9).

Этот вариант, однако, исключает возможность перевода ППУ в предохранительное положение механическими средствами после первого переключения в пусковое положение. Большинство ранее указанных требований к ППУ сохраняется, но с изме­нением основной схемы изменяется и характер работы ус­тройства.

Модифицированный блок также закрепляется в четырех точ­ках между баками горючего и окислителя. После включения штепсельного разъема и удаления предохранительной чеки уст­ройство готово к переводу в пусковое положение.

Перевод ППУ в пусковое положение осуществляется путем перемещения предохранительной заслонки с укрепленными на пой детонаторами, по завершении которого детонаторы оказываются между электрозапалами и элементами из бризантного ВВ. Эта заслонка удерживается в предохранительном положении пружиной, а от случайного перемещения — предохранительной чекой.

После отделения мишени от самолета-носителя бортовая систе­ма питания подает пусковой ток на сильфонный привод. При за­полнении сжатым газом сильфон растягивается, преодолевая сопротивление удсрлшвающей пружины, и устанавливает дето-

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА!®|ППП

4 5 6 7 8 9 Ю 11

Схема электроцепи

<1> и г. 6.8. Самоликвидатор с ППУ, имеющим пиротехнический привод.

I —. штепсельный разъем; 2 ■— пусковое положение; 3 — предохранительная чека} -4 — заслонка; 5 — заряд гексогена; 6 — предохранительная чека с предупреждаю­щим ярлыком; 7 — электрозапал; 8 — сильфонпый привод; 9 — детонатор. Примечание. Размеры даны в миллиметрах.

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Ф иг. 6.9. Общий вид самоликвидатора.

Наторы соосно с зарядами ВВ. При растяжении сильфона проис­ходит его пластическая деформация, в результате чего заслонка удерживается в пусковом положении.

При поступлении пускового тока срабатывают инициаторы и последующее функционирование ППУ аналогично уже описан­ному для варианта с вытяжным шнуром.

ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Выбор элементов огневой цепи производится в соответствии с общепринятыми методами. Заслонка с сильфонным приводом уже применялась в ряде других систем самоликвидаторов одно­разового действия. Предусматривается дублирование как в огне­вой цепи, так и в приводе заслонки. Благодаря использованию предохранительной чеки исключается возможность перемещения заслонки в пусковое положение при случайном срабатывании сильфоиного привода. Предохранительная чека является меха­ническим средством предотвращения подобного нарушения функ­ционирования ППУ. Таким образом, при включении сильфонного привода ППУ переводится в пусковое положение, а при сраба­тывании электрозапала происходит распространение детона­ционной волны вдоль огневой цепи и инициирование таблетиро — ванной смеси.

МОНТАЖ

Проверка ППУ перед установкой на изделие состоит из двух основных этапов: визуального контроля наличия предохранитель­ной чеки и проверки на обрыв цени электрозапала. При монта­же также необходима гарантия, что электрические цепи, идущие к сильфонному приводу и к электрозапалам, закорочены, когда ППУ находится в предохранительном положении с удаленной предохранительной чекой.

КВАЛИФИК ЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ

Рассматриваемое предохранительное и пусковое устройство успешно функционировало после воздействия следующих усло­вий окружающей средьт: термостатирование при низких темпера­турах (—60° С); совместное влияние температуры (от —50 до -^80° С) и высоты (24 км); совместное воздействие температуры и вибрации (с частотой от 5 до 1200 гц и амплитудой ±10 $); стационарные перегрузки (при ускорении 10 ^); ударные нагруз­ки (при воздействии ускорения 20 £ в течение 10 мсек).

Испытания по определению воздействия окружающей среды на огневую цепь с воспламенением основного заряда обходятся довольно дорого. В связи с этим при квалификационных испыта —

Пиях используются запал, детонатор и модельный таблетирован — пый заряд вместо таблетированного заряда из гексогена с экви­валентным весом и положением центра массы. Благодаря приме­нению натурных запала и детонатора наиболее чувствительные элементы самоликвидатора подвергаются квалификационному испытанию в полном объеме. Этот метод не влияет на квалифика­ционные характеристики ППУ и значительно снижает стоимость реализации программы испытаний.

ИСПЫТАНИЯ ПО ПРОВЕРКЕ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИЛУ

При проведении этих испытаний топливные баки (без наддува) устанавливаются на А-образную опору и между ними помещается самоликвидатор в том же месте, что и на изделии. Одновременно с самоликвидатором включается камера скоростной киносъемки. Затем оцениваются полученные результаты.

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Ф ц г. (5.10. Результаты испытании самоликвидатора.

Топливные баки заполняются окрашенной водой, чтобы сразу было заметным смешение «горючего» с «окислителем». Баки не над — дуваются, чтобы создать наименее благоприятные условия работы самоликвидатора.

Для этих испытаний необходимо два комплекта баков горю­чего и окислителя. Второе испытание гарантирует получение требуемых результатов, если в случае погрешностей оборудования во время первого испытания не удастся зафиксировать на пленку момент разрушения. Стоимость таких испытаний в основном определяется затратами времени на монтаж, и проведение повтор­ного испытания не связано с существенным увеличением расхо­дов.

На фиг. 6.10 приведены результаты испытаний самоликвида­тора и наглядно демонстрируется степень разрушения, вызван­ного небольшим (менее 28 г) зарядом бризантного ВВ. Эти резуль­таты, полученные в отсутствие аэродинамических нагрузок, дают гарантию в том, что размеры разрушений в полете будут соот­ветствовать требуемьш.

ППУ С ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ

ТРЕБОВАНИЯ

ППУ системы воспламенения, разработанной фирмой «Тиокол кемикл», для двигателя баллистической ракеты дальнего действия «Минитмен»,— один из примеров таких устройств с электромехани­ческим приводом от двигателя постоянного тока. ППУ было спроектировано и разработано в соответствии с требованиями к системе воспламенения РДТТ «Минитмен». К этому устройству предъявляются следующие основные требования: 1) надежность действия (99% при 95%-ном доверительном уровне), обеспечи­вающая запуск всех трех ступеней ракеты; 2) дистанционный перевод устройства в пусковое положение; 3) надежный предо­хранитель механического действия, исключающий случайное воспламенение заряда, а также обеспечивающий 100%-ную безопасность для всей системы и технического персонала во время монтажа и обслуживания.

Дополнительно предусматриваются следующие требования: 1) время хранения от 3 до 5 лет без ухудшения характеристик по надежности воспламенения; 2) высокая надежность воспла­менения при воздействии вибрации и перегрузок; 3) взаимозаме­няемость ППУ на любой из трех ступеней ракеты при обес­печении соответствия с системой проиодки бортового оборудо­вания, контроля и управления.

ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Основные требования на первой фазе разработки проекта:

1. Возможность дистанционного перевода ППУ в пусковое поло­жение и наличие надежного предохранителя механического типа в системе электромеханического привода. 2. Уровень напряжения, используемый в системах «Минитмен» (18—30 в постоянного тока), обусловливает применение здесь электродвигателя постоянного тока с большим крутящим моментом. 3. Для хранения в задан­ных условиях окружающей среды требуется герметизация ППУ.

Последующая разработка и оценка качества устройства потребовали пять дополнительных фаз. Во время второй фазы были установлены функциональные параметры элементов, выбраны материалы и выпущен предэскизный проект конструк­ции. На третьей фазе отрабатывалась технология производства

И сборки и производились испытания девяти прототипов устрой­ства. Четвертая фаза включала модификацию конструкции прото­типа, выпуск чертежей головной серии и требований к укупорке. Затем изготавливались и всесторонне испытывались 18 ППУ головной серии. Пятая фаза включала производство достаточного количества устройств для продолжения опытов по разработке системы «Минитмен», а также 35 ППУ для квалификационных испытаний изделий. Во время шестой фазы был определен окон­чательный вариант конструкции и заключены контракты на поставку необходимого количества ППУ для систем ракеты «Минитмен».

ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА

ППУ двигателя «Минитмен» представляет собой электромеха­ническое приспособление с двумя электрозапалами для воспламе­нения пиротехнической цепи при запуске ракетного двигателя.

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Ф и г. 6.11. ППУ системы воспламенения двигателя ракеты

«Минитмен».

1 — крышка; 2 — электродвигатель постоянного тока; 3 — монтажный фланец; 4 — переключатели; 5 — корпус; 6 — электрозапал; 7 — ротор;

8 — вспомогательный механизм перевода ППУ в пусковое положение: с предохранительной чекой; 9 — сильфошиле клапаны для герметизации.

Устройство состоит из следующих основных элементов и узлов (фиг. 6.11 и 6.12): 1. Крышки из нержавеющей стали с бобышками для крепления электропроводов и монтажа узлов. 2. Алюми­ниевого корпуса, имеющего два окна, закрытых мембранами толщиной 0,13 мм, и предохранительный выключатель. 3. Алю­миниевого шлицевого роторного вала, на котором монтируется двигатель, переключатель, кривошипные механизмы и который

Ф п г. 6.12. Основные элементы ППУ системы воспламене ния двигателя ракеты «Минитмен».

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Фиг. 6.13. Последовательность сборки ППУ системы вос­пламенения двигателя ракеты «Минитмен».

Содержит запалы. 4. Плоского двухдискового переключательного соединения, обеспечивающего раздельное включение двигателя и огневой цепи. 5. Электродвигателя постоянного тока с большим крутящим моментом. 6. Корпуса вспомогательного механизма переключения ППУ в пусковое положение, в котором находятся сильфонные клапаны, обеспечивающие надежную герметизацию и поддерживающие внутреннее давление в пределах 1,16 + ± 0,035 ата. 7. Узла предохранительной чеки для ручной установ­ки ППУ в предохранительное положение и его надежной механи­ческой фиксации в заданном положении 8. Двух штепсельных разъемов с корпусом из нержавеющей стали и стекло-металличе — ских уплотнений. Один штепсельный разъем имеет семь штырей и служит для подачи питания на переключатель ППУ; другой штепсельный разъем с четырьмя штырями находится в электри­ческой цепи, подающей питание на включатели электрозапалов. Изделие в сборе показано на фиг. 6.13.

МОНТАЖ И РАБОТА

Ниже описываются монтаж и работа ППУ в бортовой системе двигателя ракеты «Минитмен». Устройство ввинчивается в днище двигателя. Металлический сальник служит для обеспечения надеж­ной герметизации. Окна корпуса с двумя мембранами ориентиро­ваны в направлении пары аналогичных окон в крышке с пиро­элементами системы воспламенения. На этой стадии монтажа предохранительная чека удаляется из механизма переключения ППУ (устройство не может быть переключено в пусковое положение, пока не выполнена эта операция). Провода системы питания механизма силового привода и системы включения огне­вой цепи, идущие от блока управления и регулирования, соеди­нены и загерметизированы с соответствующими штепсельными разъемами ППУ.

При подаче постоянного тока напряжением от 18 до 30 в через штепсельный разъем цепи силового привода включается двига­тель постоянного тока (развивающий номинальный выходной крутящий момент на валу 2160 г-см при напряжении постоянного тока 18 в), который приводит в движение шлицевой вал ротора, связанный с кривошипно-пружииш. тм механизмом, имеющим упор­ный подшипник, для установки и фиксации устройства в пуско­вом положении. В этом положении электрозапалы, находящиеся на конце вала, располагаются против окон с мембранами в кор­пусе. При повороте вала ротора (на 120°) также замыкается элек­трическая цепь.

При подаче тока (4,5 а) срабатывают электрозапалы. Продукты сгорания пиротехнической смеси, имеющие высокое давление

И температуру, прорывают мембраны в окнах корпуса, преодо­левают воздушный зазор шириной 1,27 мм и прожигают мембраны толщиной 0,13 мм в окнах крышки с пироэлементами, вызывая инициирование огневой цепи системы воспламенения двигателя. Пиротехническая цепь срабатывает от одного или двух запалов.

ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ

Герметизация устройства и заполнение его газом при повы­шенном давлении преследуют двоякую цель. Во-первых, благо­даря заполнению ППУ смесью 98% сухого азота и 2% гелия при давлении 1,16 + 0,035 ата обеспечивается антикоррозийная атмосфера для серебряных элементов переключателей и позоло­ченных клемм. Во-вторых, поддержание внутри ППУ условий, соответствующих условиям на уровне моря, уменьшает опасность повреждения электрической цепи на максимальных высотах при включении двигателей второй и третьей ступеней.

Электрические штепсельные разъемы и сильфонные клапаны герметизируются в крышке с помощью стандартных кольцевых прокладок. Эти соединения имеют покрытие из эпоксидной смолы. Герметичность уплотнительных узлов проверяется в процессе изготовления каждого изделия путем проведения испытаний при давлении 70 ат. Такие испытания дают гарантию, что при уста­новке ППУ в ракетном двигателе не произойдет нарушения задан­ного уровня давления в камере сгорания, что обеспечит требуе­мые характеристики работы сопла и скорость горения заряда. Прочностные характеристики ППУ таковы, что воспламенение обеспечивается при уровне перегрузок до 15 g и установившихся случайных вибрациях с частотой 5—2000 гц, среднеквадратичной амплитудой синусоидальных колебаний до 5 £ и дисперсией

0, 2 g2/гц.

РАБОТА ППУ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ПЕРЕГРУЗОК

ТРЕБОВАНИЯ

Общим требованием для воспламенителей ракетных двигате­лей твердого топлива маршевой ступени является включение ППУ под действием перегрузок. Маргневые ступени особенно чувствительны к увеличению веса; поэтому имеющийся бортовой источник электропитания обычно недостаточен для приведения в действие электродвигателя электромеханического ППУ. Рас­полагаемая электрическая мощность обычно обеспечивает лишь срабатывание электрозапалов. Кроме того, запуск двигателя маршевой ступени, как правило, происходит на значительном расстоянии от места старта. В случае если стартовая ступень не разнила достаточной тяги в течение требуемого времени или

Пусковое

Положение

 

Со

&

Со

05

С:

 

Время

 

Пусковое

Положение

 

!,Предохранительное’ положение

 

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Ф п г. 6.14. ППУ инерционного типа с электрическим инициированием огневой цепи.

1 — штепсельный разъем; 2 — масса: 3 — рычаг-фиксатор с роликом на конце; 4 — электрозапал; 5 — мем­брана; 6 — таблетированная смесь; 7 — блокирующий ротор; 8 — пружина; 9 — скручивающая пружина; 10 — переключатель; 11 — шестерня; 12— зубчатая рейка, 13 — тормозной регулятор.

Не удалось достигнуть заданного уровня перегрузки, ППУ воз­вращается в предохранительное положение. Следовательно, требо­вания к ППУ определяются в зависимости от уровня перегрузки, вызывающей перевод ППУ в пусковое положение, и затрат элек­троэнергии на инициирование огневой цепи. Таким образом, перевод ППУ в пусковое положение осуществляется под дейст­вием перегрузок на разгонном участке траектории.

ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Отмеченные выше требования могут быть выполнены путем применения в ППУ системы из пружин и инерционных масс, соответствующих заданным уровням перегрузки и периодам

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ И ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВАЗадержки. Для определения расстояния удаления от места старта необходимо дважды проинтегрировать ускорение. Масса подбирается таким образом, чтобы удерживать в предохранительном положении поджатый пружиной ротор и освободить его только в момент за­вершения всего цикла перехода в пу­сковое положение.

Схема расположения пиротехниче­ских элементов аналогична схеме А на фиг. 6.1.

Фиг. 6.15. Общий вид ППУ инерционного типа (диаметром 32 мм).

Движение системы масса — пружина и поворот ротора могут также использоваться для привода переключателей, контролиру­ющих положение ППУ и подающих пусковой ток на электрозапалы.

На фиг. 6.14 и 6.15 изображен конструктивный вариант ППУ инерционного типа. Основные элементы ППУ показаны на фиг. 6.14. К ним относятся: 1) ротор, поджатый пружиной; 2) система масса — пружина, реагирующая на перегрузки; 3) тормозной регулятор между массой и неподвижными элементами ППУ; 4) блокирующий ротор с окном, закрытым мембраной. Ротор зафик­сирован в предохранительном положении при помощи рычага с роликом на конце, непосредственно соединенного с ротором, причем ролик входит в прорезь массы.

Движение массы происходит за счет перегрузки, преодолеваю­щей усилие пружины, а ее замедление обеспечивается регуля­
тором. В конце хода массы ролик рычага выходит из щели, позво­ляя ротору, нагруженному пружиной скручивающего действия, перейти из предохранительного в пусковое положение.

Движение ротора вызывает изменение положения переключа­теля, размыкание ранее накоротко замкнутых проводов электро­запала и подключение этих проводов к электрической цепи. При подаче пускового тока на электрозапалы происходит иницииро­вание огневой цепи. Продукты сгорания электрозапала прожигают мембрану ротора и воспламеняют таблетированную пиротехни­ческую смесь в корзиночном корпусе воспламенителя.

В том случае, когда тяга двигателя стартовой ступени ракеты оказывается недостаточной для перемещения массы на полную длину хода, с уменьшением перегрузки пружина возвращает массу в исходное положение и ППУ опять оказывается в предо­хранительном состоянии. Это действие обеспечивается выбором соответствующих параметров системы масса — пружина.

Комментирование на данный момент запрещено, но Вы можете оставить ссылку на Ваш сайт.

Комментарии закрыты.


gazogenerator.com