Способ обеспечения электрических характеристик инициирующих устройств Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Решетневскуе чтения. 2017

УДК 62-238.9

СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИНИЦИИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ

А. А. Герус

АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52

E-mail: Uthec_piroteh@mail.ru

В настоящее время в современных космических аппаратах (КА) в связи с применением высокоточного оборудования возникает потребность снижения ударных воздействий на элементы КА за счет использования механических устройств, удержания и освобождения с пониженным ударным воздействием. Принцип действия большинства подобных устройств основан на использовании инициирующих устройств, в составе которых происходит разрушение исполнительного элемента под действием электрического тока, причем для обеспечения работоспособности устройств в составе КА они должны соответствовать определенным электрическим параметрам.

Ключевые слова: устройство удержания, инициирующее устройство, трансформируемые конструкции, безударное разделение, провод высокого сопротивления.

METOD FOR PROVIDING ELECTRICAL CHARACTERISTICS OF INITIATING DEVICES

A. A. Gerus

JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: Uthec_piroteh@mail.ru

Currently, the modern spacecraft uses high precision device sensitive to shock, for this reason reduction of shock impact at the spacecraft structure is required. Reduction of the shock is provided by using the special low-impact devices. Principle of operation of such devices is based on the use of actuators where the special conductor destruction under the influence of an electric current. One of the main problems in the manufacture of such devices is to ensure their electrical characteristics.

Keywords: fixing device, release device, actuator, transformable structures, low-shock disconnection, high resistance wire.

В настоящее время, в современных отечественных КА используются замки зачековки крупногабаритных трансформируемых конструкций, для приведения в действие которых применяются инициирующие устройства в виде пиросредств, обладающих большой массой и создающих значительные ударные нагрузки [1]. Пиросредства приводятся в действие электрическим током значением в несколько десятков миллиампер, причем время их срабатывания очень мало. Благодаря данному сочетанию свойств, пиросредства могут быть с легкостью согласованны с бортовой сетью КА (в части ограничения потребляемого тока) при помощи стандартных электрических сопротивлений квалифицированных на применение в КА и не требуют отдельной линии питания с отличным от бортового значением напряжения и силовых коммутационных цепей.

Для снижения ударных нагрузок при срабатывании замков зачековки в их состав должны входить безударные инициирующие устройства время срабатывания которых значительно больше времени срабатывания пиросредств. В связи с низким сопротивлением исполнительных элементов таких инициирую-

щих устройств (Я < 0,5 Ом), ток в цепи питания (зависящий от подаваемого бортового напряжения) может достигать высоких значений, что может привести к повреждению кабельной сети, электрических соединителей и коммутирующих элементов.

В связи с выше изложенным, для согласования инициирующих устройств с бортовой сетью требуется ограничение тока действующего в цепях питания на уровне 3А, что может быть обеспечено введением дополнительного сопротивления в цепь питания. При этом, стандартные квалифицированные электрические сопротивления, расчитанные на мощность выделяющуюся на дополнительном сопротивлении, имеют неудовлетворительные массо-габаритные характеристики (согласно технической документации) и их использование не целесообразно (т > 0,26 кг в сравнении с тИниц. устр = 0,085 кг) [2].

В процессе проведения работ по разработке инициирующих устройств было найдено удовлетворительное решение, заключающееся в следующем:

- осуществлять регулировку электрического сопротивления инициирующих устройств за счет использования в составе кабеля питания проводников

Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов

с высоким удельным сопротивлением, способных обеспечить питание инициирующего устройства в течение времени необходимого для его срабатывания и ограничить ток действующий в цепи [3; 4];

- для изготовления проводов высокого сопротивления использовать полиимидную изоляционную трубку способную кратковременно выдерживать воздействие высоких температур без разрушения, и обладающую достаточной механической и электрической прочностью [5; 6].

Упрощенный расчет определения температур проводников (без учета отвода тепла) заключается в определении количества энергии необходимой для нагрева исполнительного элемента до температуры плавления, мощностей выделяемых участками проводников и времени действия электрического тока.

По результатам расчета, для цепи с заданными входными параметрами температура токопроводящей жилы провода сопротивления не превысила допустимой температуры эксплуатации для материала изоляционной трубки.

В результате проведения работ было выполнено:

- расчет тепловыделения и температур проводов высокого сопротивления в составе инициирующих устройств с различными электрическими характеристиками.

- отработка технологии надежного электрического и механического соединений проводников с высоким удельным сопротивлением в составе электрической схемы инициирующего устройства.

- отработка технологии демонтажа высокопрочной изоляции с проводов специального назначения с возможностью ее повторного использования.

- отработка провода высокого сопротивления в составе инициирующих устройств на работоспособность под воздействием повышенных рабочих токов.

По данному техническому решению оформлена заявка на патент.

Библиографические ссылки

1. Устройство удержания и освобождения подвижных элементов конструкции космического аппарата

с пониженным ударным воздействием / А. А. Герус, А. А. Байбородов, В. В. Кузнецов, А. Д. Кузнецов, Н. А. Смирнов // Решетневские чтения : материалы ХХ Юбилейной междунар. науч.-практ. конф. В 2 ч. Ч. 1 ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2016. С. 95-97.

2. ОЖ0.467.531ТУ. Резисторы постоянные проволочные С-43, С5-47. Технические условия.

3. Прецизионные сплавы : справочник / под ред. Б. В. Молотилова. М. : Металлургия, 1974. 448 с.

4. ГОСТ 12766.1-90. Проволока из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. М., 1990.

5. Fabrication of ultra-low radioactivity detector holders for Edelweiss-II. NIM A 520: 2004. Р. 189-192.

6. Полиимиды - класс термостойких полимеров / М. И. Бессонов, М. М. Котон, В. В. Кудрявцев и др. Л. : Наука, 1983. 328 с.

References

1. Ustrojstvo uderzhaniya i osvobozhdeniya pod-vizhnyx elementov konstrukcii kosmicheskogo apparata s ponizhennym udarnym vozdejstviem / A. A. Gems,

A. A. Bajborodov, V. V. Kuznecov, A. D. Kuznecov, N. A. Smirnov // Reshetnevskie chteniya : Mat-ly XX Yubileynoy mezhdunar. Nauch.-prakt. Konf. V 2 ch. Ch. 1 ; Sib. gos. aerokosmich. un-t. Krasnoyarsk, 2016. Р. 95-97.

2. 0ZH0.467.531.TU. Rezistory postoyannye provo-lochnye tekhnicheskie usloviya.

3. Pretsizionnye splavi. Spravochnik / pod red.

B. V. Molotilova. M. : Metallurgiya, 1974. 448 s.

4. GOST 12766.1-90. Provoloka iz pretsizionnykh splavov s vysokim elektricheskim soprotivleniem. М., 1990.

5. Fabrication of ultra-low radioactivity detector holders for Edelweiss-II. NIM A 520: 189-192 (2004).

6. Poliimidy - klass termostoykikh polimerov / М. I. Bessonov, М. М. Koton, V. V. Kudryavtsev, L. А. Layus. L. : Nauka, 1983. 328 s.

© Герус А. А., 2017