CN103292641A

CN103292641A - 一种用于整流罩纵向分离的爆炸分离装置

Info

Publication number: CN103292641A
Application number: CN2013101728026A
Authority: CN
Inventors: 任东鸿
Original assignee: China Academy of Launch Vehicle Technology CALT; Beijing Institute of Astronautical Systems Engineering
Current assignee: China Academy of Launch Vehicle Technology CALT; Beijing Institute of Astronautical Systems Engineering
Priority date: 2013-05-10
Filing date: 2013-05-10
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2033-05-10
Also published as: CN103292641B

Abstract

本发明公开了一种用于整流罩纵向分离的爆炸分离装置，包括多个解锁接头（13）和对接单元（22）；相邻两个解锁接头（13）通过对接单元（22）相连；通过多个解锁接头（13）实现和整流罩两半罩的连接和分离，通过对接单元（22）实现两解锁接头的对接及能量传递；所述解锁接头包括捕获单元、凹口螺栓（5）、上对接桁（6）、支架（7）、下对接桁（9和螺纹块（10）；对接单元包括上盖板（15）、下盖板（16）和密封圈（17）。本发明的分离装置刚度连续载荷均匀、分离能源冗余、结构尺寸小、分离冲击小、效率高、可靠性高，能承受强振动、大爆炸冲击等严酷环境条件。

Description

一种用于整流罩纵向分离的爆炸分离装置

技术领域

本发明涉及一种用于整流罩纵向分离的爆炸分离装置，特别是针对现有火箭所采用的蚌壳式整流罩纵向分离的大周长、小壁厚、良好气动外形、高可靠的特殊功能要求于一体的分离装置，属于一种具有连接、分离功能的可靠火工分离装置。

背景技术

在现有火箭的分离结构中，采用爆炸螺栓实现整流罩纵向结构的点式连接、分离，这种分离结构存在如下的缺点：分离中采用多个爆炸螺栓分布于纵向分离面，间距约1.5米，分离面受载刚度不连续，局部集中载荷过大；各个爆炸螺栓分离串联，单个螺栓不分离将导致分离失败；爆炸螺栓分离能源仅一份，不冗余，药剂失效将导致爆炸螺栓分离失败；安装爆炸螺栓的安装座尺寸大，位于整流罩壳体外部，影响飞行气动外形；分离后高速飞出的螺栓头主要采用局部遮挡的方式，避免撞击整流罩内的卫星及设备，遮挡结构安装复杂、捕获结构的可靠性差，无法满足分离性能要求，同时，高速飞出的螺栓头撞击遮挡结构产生高频的冲击波，影响周围设计正常工作。因此亟需提供了一种新型的用于整流罩纵向分离的分离装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供了一种用于整流罩纵向分离的爆炸分离装置，其刚度连续载荷均匀、分离能源冗余、结构尺寸小、分离冲击小、效率高、可靠性高，能承受强振动、大爆炸冲击等严酷环境条件。

本发明包括如下技术方案：

一种用于整流罩纵向分离的爆炸分离装置，包括多个解锁接头和对接单元；相邻两个解锁接头通过对接单元相连；通过多个解锁接头实现和整流罩两半罩的连接和分离，通过对接单元实现两解锁接头的对接及能量传递；

所述解锁接头包括捕获单元、凹口螺栓、上对接桁、支架、下对接桁和螺纹块；捕获单元安装在支架上并位于凹口螺栓上方，用于捕获分离后的凹口螺栓的螺栓头；通过上对接桁、下对接桁与整流罩两半罩壳体相连接；凹口螺栓穿过支架、上对接桁、下对接桁后固定在螺纹块上；支架和上对接桁之间形成两个平行的凹槽，在每个凹槽内安装一条炸药索；在支架的端头形成第一拱形凹槽；

对接单元包括上盖板、下盖板和密封圈；上盖板与支架固定连接，上盖板与下盖板固定连接，在上盖板、下盖板之间形成两个平行的大凹槽和两个平行的小凹槽；大凹槽位于小凹槽的内侧，所述大凹槽和支架的凹槽对接从而形成用于容纳炸药索的凹槽；在上盖板的端头形成第二拱形凹槽，第二拱形凹槽和第一拱形凹槽对接形成拱形的圆凹槽；拱形的圆凹槽和两个平行的小凹槽对接形成圆周封闭的密封槽用于安装密封圈。

捕获单元包括连接螺钉、保护罩、平垫和减震垫；所述保护罩具有安装部和向上凸起的捕获部，在安装部上形成安装孔，捕获部和安装部一体成型；连接螺钉依次穿过平垫、减震垫和所述安装孔后固定在支架上。

所述捕获部包括一体形成的第一捕获部和第二捕获部，第一捕获部呈拱形，其顶部中心形成通孔，在第一捕获部的通孔边缘形成第二捕获部，第二捕获部为笼型结构。

所述第二捕获部的笼型结构包括六个中部内凹的壁板和一个顶板，六个中部内凹的壁板在圆周上均匀分布，壁板一端与顶板相连，另一端与第一捕获部相连。

在保护罩的捕获部内表面粘贴降冲击垫。

所述螺纹块为具有一定厚度、接触面积的高强度钢板，通过铆钉和下对接桁连接。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明为整流罩纵向分离提供了一种线式连接分离装置，通过多个解锁接头和对接单元配合，使其刚度连续载荷均匀、分离能源冗余、结构尺寸小、分离冲击小、效率高分离装置；实现安装简单，结构紧凑，两半罩连接集中载荷小，安装气动性能良好，具有优异的降冲击性能，大大改善分离装置周围的冲击环境，对爆炸分离后的螺栓头可靠捕获，很好的满足了现代运载火箭的分离环境要求。

附图说明

图1为本发明炸药索-凹口螺栓分离在整流罩安装位置的分解图；

图2为炸药索-凹口螺栓分离装置斜轴侧结构图；

图3为炸药索-凹口螺栓分离装置的解锁接头斜轴侧结构图；

图4为炸药索-凹口螺栓分离装置的解锁接头结构分解图；

图5为炸药索-凹口螺栓分离装置的保护罩斜轴侧结构图；

图6为炸药索-凹口螺栓分离装置的对接单元的分解图；

图7为炸药索-凹口螺栓分离装置的上盖板斜轴侧结构图；

图8为炸药索-凹口螺栓分离装置的下盖板斜轴侧结构图；

图9为炸药索-凹口螺栓分离装置的密封圈斜轴侧结构图。

具体实施方式

下面就结合附图对本发明做进一步介绍。

如图1、图2所示，本发明的用于整流罩纵向分离的爆炸分离装置采用炸药索-凹口螺栓分离装置，所述分离装置安装于整流罩的Ⅰ半罩12、Ⅲ半罩14之间的纵向分离面上，包括多个解锁接头13和对接单元22，对接单元22安装于两个解锁接头13之间。

如图3、图4、图5所示，解锁接头13包括连接螺钉1、保护罩2、平垫3、减震垫4、凹口螺栓5、上对接桁6、支架7、炸药索8、下对接桁9、螺纹块10、降冲击垫11。所述凹口螺栓5、螺纹块10和保护罩2的数量相同，可以根据整流罩的长度选择多个均匀分布的凹口螺栓。解锁接头13主要实现和整流罩Ⅰ半罩12、Ⅲ半罩14的连接、分离功能，通过上对接桁6、下对接桁9与整流罩两半罩壳体相连接；凹口螺栓5穿过支架7、上对接桁6、下对接桁9后固定在螺纹块上10，炸药索8位于支架7与上对接桁6形成的通孔内，支架7内部布置两根平行的凹槽，炸药索8安装于槽内，支架7端头布置第一拱形凹槽27用于端头密封对接，螺纹块10和凹口螺栓5通过螺纹连接，为具有一定厚度的高强度钢板，通过铆钉和下对接桁9连接。解锁接头13中的连接螺钉1、保护罩2、平垫3、减震垫4、降冲击垫11组成捕获结构。保护罩2具有安装部和向上凸起的捕获部，捕获部包括第一捕获部25和第二捕获部26，在安装部上形成安装孔，捕获部和安装部一体成型。第一捕获部25为拱形结构，其顶部中心形成通孔，在第一捕获部的通孔边缘形成第二捕获部26，第二捕获部26为笼型结构；所述第二捕获部的笼型结构包括六个中部内凹的壁板和一个顶板，六个中部内凹的壁板在圆周上均匀分布，壁板一端与顶板相连，另一端与第一捕获部相连。通过连接螺钉1将保护罩2固定在凹口螺栓5的上方，在保护罩2捕获部的顶板内表面粘贴降冲击垫11。

如图6、图7、图8、图9所示，对接单元22包括上盖板15、下盖板16、密封圈17、螺钉18、垫片19、螺钉20、垫片21，实现两解锁接头13的对接及能量传递功能。对接单元22的上盖板15、下盖板16通过螺钉20、垫片21连接形成一体，上盖板15通过螺栓18、垫片19和解锁接头13的支架7连接，上盖板15、下盖板16之间布置两组平行的大凹槽24、小凹槽23，两个大凹槽24位于两个小凹槽23之间，炸药索8安装大凹槽24内，大凹槽24和支架7的炸药索凹槽结构相对应；两根平行的小凹槽23为密封圈17安装槽。在上盖板端头上形成第二拱形凹槽28，第二拱形凹槽28和支架7端头的第一拱形凹槽27对应，形成拱形的圆凹槽；拱形的圆凹槽和上盖板、下盖板之间所形成的小凹槽23对接，形成圆周封闭的密封槽用于安装密封圈17。

炸药索-凹口螺栓分离装置工作原理如下：炸药索-凹口螺栓分离装置安装于整流罩的Ⅰ半罩12、Ⅲ半罩14之间的纵向分离面上，包括对接单元22和两个解锁接头13，对接单元22安装于两个解锁接头13之间，解锁接头13通过上对接桁6、下对接桁9和整流罩两半罩壳体连接。分离时，炸药索8爆炸，通过支架7结构变形、向上运动向外输出分离能源，将凹口螺栓5拉断；螺纹块10和凹口螺栓5通过螺纹连接，为具有一定厚度的高强度钢板，通过铆钉和下对接桁9连接，螺纹块10通过增加接触面积、刚度，大大提高分离的利用；炸药索8为分离能源，单根炸药索8工作时，能将凹口螺栓5拉断，本发明中采用两根炸药索8为分离能源，实现分离能源冗余；分离后，高速飞出的螺栓头撞击保护罩2的笼型结构，六个壁板变形，螺栓头进入笼型结构实现捕获，并防止反弹，六个壁板变形过程中吸收螺栓头能量实现螺栓头减速，六个壁板弹性变形实现一次减震，之后螺栓头撞击粘接的降冲击垫11，通过降冲击垫11实现二次减震；两次的撞击冲击通过六个壁板传递大大衰减，保护罩2通过连接螺钉1、平垫3、减震垫4将前两次撞击力传递给支架7，通过在连接螺钉1上安装减震垫4，过滤、减低高频的爆炸冲击应力波，避免连接螺钉1破坏而导致的凹口螺栓5捕获失效实现对高速飞出螺栓头捕获。在连接螺钉1安装时，因为减震垫4采用软材料，易被连接螺钉1压坏而无法加载力矩，所以在连接螺钉1和减震垫4之间增加平垫3。

对接单元22中，上盖板15、下盖板16通过螺钉20、垫片21连接形成一体，之后和解锁接头13的支架7连接，上盖板15、下盖板16之间大凹槽24和支架7的炸药索凹槽结构相对应，安装炸药索8；上盖板15端头的凹槽28和支架7端头的凹槽27形成拱形的圆凹槽和上盖板、下盖板之间小凹槽23对接，形成圆周封闭的密封槽用于安装密封圈17，密封结构将解锁接头13接头处的爆炸能量封闭于对接单元22中，防止了能量的扩散影响分离，同时又保护了接头处的炸药索8。

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims

1.一种用于整流罩纵向分离的爆炸分离装置，其特征在于，包括多个解锁接头（13）和对接单元（22）；相邻两个解锁接头（13）通过对接单元（22）相连；通过多个解锁接头（13）实现和整流罩两半罩的连接和分离，通过对接单元（22）实现两解锁接头的对接及能量传递；

所述解锁接头包括捕获单元、凹口螺栓（5）、上对接桁（6）、支架（7）、下对接桁（9和螺纹块（10）；捕获单元安装在支架（7）上并位于凹口螺栓（5）上方，用于捕获分离后的凹口螺栓（5）的螺栓头；通过上对接桁（6）、下对接桁（9）与整流罩两半罩壳体相连接；凹口螺栓（5）穿过支架（7）、上对接桁（6）、下对接桁（9）后固定在螺纹块（10）上；支架（7）和上对接桁（6）之间形成两个平行的凹槽，在每个凹槽内安装一条炸药索（8）；在支架（7）的端头形成第一拱形凹槽（27）；

对接单元包括上盖板（15）、下盖板（16）和密封圈（17）；上盖板（15）与支架（7）固定连接，上盖板（15）与下盖板（16）固定连接，在上盖板（15）、下盖板（16）之间形成两个平行的大凹槽（24）和两个平行的小凹槽（23）；大凹槽（24）位于小凹槽（23）的内侧，所述大凹槽（24）和支架的凹槽对接从而形成用于容纳炸药索（8）的凹槽；在上盖板（15）的端头形成第二拱形凹槽（28），第二拱形凹槽（28）和第一拱形凹槽（27）对接形成拱形的圆凹槽；拱形的圆凹槽和两个平行的小凹槽（23）对接形成圆周封闭的密封槽用于安装密封圈（17）。

2.如权利要求1所述的爆炸分离装置，其特征在于：捕获单元包括连接螺钉（1）、保护罩（2）、平垫（3）和减震垫（4）；所述保护罩（2）具有安装部和向上凸起的捕获部，在安装部上形成安装孔，捕获部和安装部一体成型；连接螺钉（1）依次穿过平垫（3）、减震垫（4）和所述安装孔后固定在支架（7）上。

3.如权利要求2所述的爆炸分离装置，其特征在于：所述捕获部包括一体形成的第一捕获部和第二捕获部，第一捕获部呈拱形，其顶部中心形成通孔，在第一捕获部的通孔边缘形成第二捕获部，第二捕获部为笼型结构。

4.如权利要求1所述的爆炸分离装置，其特征在于：所述第二捕获部的笼型结构包括六个中部内凹的壁板和一个顶板，六个中部内凹的壁板在圆周上均匀分布，壁板一端与顶板相连，另一端与第一捕获部相连。

5.如权利要求2至4任一权利要求所述的爆炸分离装置，其特征在于：在保护罩（2）的捕获部内表面粘贴降冲击垫（11）。

6.如权利要求1所述的爆炸分离装置，其特征在于：所述螺纹块为具有一定厚度、接触面积的高强度钢板，通过铆钉和下对接桁连接。