CN104276292B

CN104276292B - 一种具有防淋雨功能的整流罩挡风板

Info

Publication number: CN104276292B
Application number: CN201410555258.8A
Authority: CN
Inventors: 唐科; 任东鸿; 张志峰; 宋保永; 赵崇斌; 郑卫东
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: 2014-10-20
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2034-10-20
Also published as: CN104276292A

Abstract

本发明提供一种具有防淋雨功能的整流罩挡风板，包括层压玻璃布板、玻璃钢板和O形密封圈，其中，玻璃钢板粘接于层压玻璃布板的上表面；层压玻璃布板的下表面上加工有燕尾槽，O形密封圈压缩装配于燕尾槽中。安装到位后，玻璃钢板和层压玻璃布板上的螺栓安装孔与层压玻璃布板下表面上的燕尾槽分别位于分离装置的分离面的两侧，玻璃钢板和层压玻璃布板通过穿过螺栓安装孔的连接螺栓与分离装置连接在一起。在层压玻璃布板与分离装置之间以及连接螺栓头上还涂有硅橡胶，通过涂胶处理和O形密封圈，本发明的挡风板解决了分离面的挡风、防雨问题，还不会影响分离面的正常分离，实现了对分离面的防雨。

Description

一种具有防淋雨功能的整流罩挡风板

技术领域

本发明属于运载火箭箭体结构技术领域，具体地，涉及用于整流罩分离装置的具有防淋雨功能的整流罩挡风板。

背景技术

通常，运载火箭整流罩的分离装置上设置有挡风板，以防止在飞行过程中自然风从整流罩纵向分离面的对接缝隙进入整流罩内，造成整流罩内压增大或产生噪声，从而影响运载火箭整流罩结构强度以及整流罩内的有效载荷。

常用的挡风板一般由层压玻璃布和硅橡胶层铺而成，如图1所示。图1中，1为分离装置，2为挡风板，3为分离面。挡风板通过一侧的连接螺栓与分离装置连接在整流罩外，以起到对分离装置分离面的防风功能。由于传统运载火箭均在内陆发射场发射，自然环境条件相对稳定并且可较为准确预测，一般不会在降雨期间进行转场和飞行发射，因此，传统挡风板仅要求防风功能，并未要求防雨功能。所以，传统的挡风板并不具备防雨功能，无法防止雨水从分离面的缝隙流入整流罩内。

而我国未来的运载火箭的发射场自然环境多变，随时都有可能面临降雨的风险，运载火箭在发射前和发射过程中，均有可能暴露在淋雨环境中。因此，本领域技术人员急需解决的技术问题是提供一种新的整流罩挡风板，以防止雨水或风等进入整流罩内，影响运载火箭的性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种具有防淋雨功能的整流罩挡风板。该整流罩挡风板不仅能够实现对分离装置分离面的挡风功能，还能实现对分离面的防雨功能，并且这种挡风板在保证防雨有效的前提下，不会阻碍分离装置的分离动作。此外，本发明的挡风板还具备一定的柔性，能够兼容适应整流罩冯卡门曲线外形和直线段外形。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括：

一种具有防淋雨功能的整流罩挡风板，包括层压玻璃布板、玻璃钢板和O形密封圈，其中，玻璃钢板粘接于层压玻璃布板的上表面；层压玻璃布板的下表面上加工有燕尾槽，并且，燕尾槽槽口的宽度小于其槽底的宽度，O形密封圈压缩装配于燕尾槽中，并部分地凸出于层压玻璃布板；在玻璃钢板和层压玻璃布板上设置有同轴的螺栓安装孔，并且两个螺栓安装孔的位置与分离装置壳体上的安装孔的位置相对应；安装到位后，玻璃钢板和层压玻璃布板上的螺栓安装孔与层压玻璃布板下表面上的燕尾槽分别位于分离装置的分离面的两侧，玻璃钢板和层压玻璃布板通过穿过螺栓安装孔的连接螺栓与分离装置连接在一起。

进一步地，在层压玻璃布板的下表面上涂有GD414硅橡胶，并且涂胶部位位于层压玻璃布板的靠近于螺栓安装孔一侧的侧面与螺栓安装孔之间的位置；并且当安装到位之后，在连接螺栓头的顶部也涂有GD414硅橡胶。

进一步地，燕尾槽的槽口宽度为4.5mm，槽深为3.5mm，槽底宽度为8mm。

进一步地，O形密封圈凸出于层压玻璃布板下表面的高度为1.4mm～1.6mm。

进一步地，O形密封圈为空心圈，其外径为5mm，内径为2.5mm，安装后的压缩量不低于17％。与现有技术相比，根据本发明的整流罩挡风板具有有益的技术效果：

本发明的挡风板解决了分离面的挡风、防雨问题，还不会影响分离面的正常分离，实现了对分离面的防雨。通过淋雨试验考核，这种形式的挡风板结构形式能够满足在雨量为50mm/h、风速不小于15m/s的中到大雨情况下的防雨要求。因此，即使在发射前和发射中遭遇了中雨自然环境，通过新型挡风板，也能够实现对分离面的防雨功能，使分离装置的环境适应能力更强。

附图说明

图1为现有技术中的挡风板的示意图；

图2为根据本发明的整流罩挡风板的安装示意图；

图3为本发明的层压玻璃布板的结构示意图；

图4为图3中的层压玻璃布板的局部结构示意图；

图5为本发明中使用的O型密封圈的结构示意图；

图6为根据本发明的整流罩挡风板的组成结构示意图；

图7a为本发明的整流罩挡风板安装到分离装置上的安装示意图，图7b为分离装置的分离示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对根据本发明的整流罩挡风板做进一步详细的说明。

根据本发明的整流罩挡风板包括层压玻璃布板2、玻璃钢板1和O形密封圈3，参考图2和图6。玻璃钢板1粘接于层压玻璃布板2的上表面。层压玻璃布板2的下表面上加工有燕尾槽21，并且，燕尾槽21槽口的宽度小于其槽底的宽度，O形密封圈3压缩装配于燕尾槽21中，并部分地凸出于层压玻璃布板2；在玻璃钢板1和层压玻璃布板2上设置有同轴的螺栓安装孔11、22，并且两个螺栓安装孔11、22的位置与分离装置壳体上的安装孔的位置相对应；安装到位后，玻璃钢板1和层压玻璃布板2上的螺栓安装孔11、22与层压玻璃布板2下表面上的燕尾槽21分别位于分离装置的分离面的两侧，玻璃钢板1和层压玻璃布板2通过穿过螺栓安装孔11、22的连接螺栓与分离装置连接在一起。

本发明的整流罩挡风板的防雨功能实现如下：在层压玻璃布板2上加工一燕尾槽，内部嵌压O形密封圈，通过连接螺栓的连接力，对O形密封圈实现压缩，从而实现对分离面的防雨功能。此外，通过在挡风板外连接螺栓附近涂硅橡胶(如图2中的标号7所示)，防止雨水从连接螺栓附近渗入分离面内。以上措施共同实现了对分离面的防雨密封。由于本发明的挡风板密封性能更优，在防雨的同时，自然实现了防风功能。

在密封设计方面，本发明的挡风板采用了单边螺栓连接的非标密封设计形式，而标准密封结构设计时，为了保证密封效果，在密封圈两侧均需要有螺栓连接。但是考虑到本发明的挡风板不能影响分离装置的分离动作，若在密封圈两侧均采用螺栓连接，则挡风板会将分离装置连成一个整体，进而影响分离。因此，本发明的挡风板在密封设计时采用了单边螺栓连接的非标密封设计。这种设计下，密封圈的压缩效果不如双边压缩的效果好，由于层压玻璃布板为硅橡胶和玻璃布铺层而成，刚性较差，容易变形，密封圈的压缩量不能保证。因此，对本发明的挡风板宽度方向的刚度提出了相应的要求，需要在宽度方向具有一定的刚性，保证挡风板安装后密封圈的压缩量；而长度方向具有一定的柔性，能兼顾整流罩冯卡门曲面和直线段的安装贴合。本发明在设计上增加了一玻璃钢板来实现这个功能，能够保证本发明的挡风板既能与整流罩的直线段分离装置外表面贴合，也能与冯卡门曲面分离装置的外表面弯曲贴合。

O形密封圈装配后，其凸出层压玻璃布板的高度为1.4mm～1.6mm，以保证挡风板装配后的密封圈压缩量。通过密封设计计算，新型挡风板密封圈的压缩量至少为17％，能够实现防雨功能。

层压玻璃布板：层压玻璃布板由多层玻璃布和硅橡胶层压而成。层压玻璃布板由25层玻璃布和GXJ-24硅橡胶铺层形成，在专门的工装中，对玻璃布板加压固化，使25层玻璃布形成一整体。层压玻璃布板的形式见图3。

层压后，用特制的刀具，在层压玻璃布板上通过铣加工，加工成型出一道燕尾槽，燕尾槽的结构尺寸见图4。在加工过程中，需要选择合适的进刀速度和进刀量，以保证燕尾槽加工后，燕尾槽内玻璃布“线头”不会太多，同时也不允许燕尾槽四周的玻璃布出现明显的分层现象，从而影响燕尾槽表面质量。燕尾槽的作用是保证O形密封圈嵌入后，不会在分离时从燕尾槽内掉出来，从而形成多余物影响有效载荷。燕尾槽的槽口宽度L2为4.5mm，槽深H为3.5mm，槽底宽度L1为8mm。

玻璃钢板：玻璃钢板的作用是增强挡风板组件宽度方向的刚性，保证O形密封圈能够被有效压缩。同时，玻璃钢板的厚度选择时，也要保证挡风板组件在长度方向能够弯曲，使挡风板组件与整流罩前锥曲面贴合。本发明中，玻璃钢板的厚度为1.5mm。

O形密封圈：O形密封圈采用6144硅橡胶材料。设计时，需要考虑O形密封圈的耐温性能、永久压缩回弹性能、硬度等因素。为了满足密封效果，O形密封圈6144硅胶料的相关性能进行了严格控制，其邵氏硬度规定为50度～60度，扯断强度不低于4MPa，扯断伸长率不低于200％，200℃/48h下的压缩永久变形不高于65％，脆性温度不高于-65℃。O形密封圈的截面外形见图5，其为空心圈，外径R为5mm，内径r为2.5mm，安装后的压缩量不低于17％。O形密封圈通过特制的工装拉制而成，长度可以根据实际需要进行截取。

装配时，首先将层压玻璃布板与玻璃钢板通过HYJ-16胶液粘接在一起，固化后，再将O形密封圈嵌入燕尾槽内，完成装配，见图6。使用时，根据分离装置壳体的安装孔，对挡风板上的螺钉连接孔进行配打，并根据实际需要的长度，对挡风板进行截断处理。

将挡风板安装到纵向分离装置5上之前，在图6所示的A面(即层压玻璃布板2的靠近于螺栓安装孔一侧的侧面23与螺栓安装孔之间的表面)，涂GD414硅橡胶(如图2中的标号7所示)。涂硅橡胶时，不能超过螺栓安装孔，防止硅橡胶过多而渗入分离面6影响分离。然后将挡风板通过图2所示的连接螺栓4，将挡风板固定，实现对O形密封圈的压缩密封。螺栓安装到位后，在螺栓头顶部涂适量GD414硅橡胶，防止雨水从螺栓连接孔渗入分离装置内。进行这样的操作后，挡风板连接螺栓左侧为非分离面，依靠硅橡胶的密封性能能够实现对雨水的防护；连接螺栓右侧为分离面，不能采取涂胶防水措施，通过O形密封圈的压缩，能够实现防雨，而分离时，又不会影响正常分离。分离示意见图7a和图7b。因此，通过涂胶处理和O形密封圈，本发明的挡风板具有了防雨、挡风功能。

由于分离装置需要承担分离功能，因此，O形密封圈仅能够靠一侧的连接螺栓单边压缩，为了保证O形密封圈的压缩量，需要挡风板宽度方向的刚性越大越好，而层压玻璃布板本身就比较软，刚度较差，若仅使用层压玻璃布板，则不能保证O形密封圈达到规定的压缩量。因此，在设计时，增加了玻璃钢板，以增强挡风板在宽度方向的刚度。

在此，需要说明的是，本说明书中未详细描述的内容，是本领域技术人员通过本说明书中的描述以及现有技术能够实现的，因此，不做赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非用来限制本发明的保护范围。对于本领域的技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，可以对本发明做出若干的修改和替换，所有这些修改和替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种具有防淋雨功能的整流罩挡风板，其特征在于，包括层压玻璃布板(2)、玻璃钢板(1)和O形密封圈(3)，其中，

玻璃钢板(1)粘接于层压玻璃布板(2)的上表面；

层压玻璃布板(2)的下表面上加工有燕尾槽(21)，并且，燕尾槽(21)槽口的宽度小于其槽底的宽度，O形密封圈(3)压缩装配于燕尾槽(21)中，并部分地凸出于层压玻璃布板(2)；

在玻璃钢板(1)和层压玻璃布板(2)上设置有同轴的螺栓安装孔(11，22)，并且两个螺栓安装孔(11，22)的位置与分离装置壳体上的安装孔的位置相对应；

安装到位后，玻璃钢板(1)和层压玻璃布板(2)上的螺栓安装孔(11，22)与层压玻璃布板(2)下表面上的燕尾槽(21)分别位于分离装置的分离面的两侧，玻璃钢板(1)和层压玻璃布板(2)通过穿过螺栓安装孔(11，22)的连接螺栓与分离装置连接在一起。

2.根据权利要求1所述的具有防淋雨功能的整流罩挡风板，其特征在于，

在层压玻璃布板(2)的下表面上涂有GD414硅橡胶，并且涂胶部位位于层压玻璃布板(2)的靠近于螺栓安装孔一侧的侧面与螺栓安装孔之间的位置；并且当安装到位之后，在连接螺栓头的顶部也涂有GD414硅橡胶。

3.根据权利要求1或2所述的具有防淋雨功能的整流罩挡风板，其特征在于，燕尾槽的槽口宽度为4.5mm，槽深为3.5mm，槽底宽度为8mm。

4.根据权利要求1或2所述的具有防淋雨功能的整流罩挡风板，其特征在于，O形密封圈(3)凸出于层压玻璃布板下表面的高度为1.4mm～1.6mm。

5.根据权利要求1或2所述的具有防淋雨功能的整流罩挡风板，其特征在于，O形密封圈(3)为空心圈，其外径为5mm，内径为2.5mm，安装后的压缩量不低于17％。