CN1089225A - 易碎连接分离系统 - Google Patents

Abstract

一种改进的爆炸分离连接及其制造方法。空心 挤压成型件提供分离连接的两侧，各侧安装于两结构 物。连接的每一端分别安装在两结构物之一上。不 锈钢管插入挤压成型件的空心部分，把挤压成型件辊 压成部分环。被弹性体套包护的爆破索插入管的全 长，引爆复式接头连接并密封环的端部，在每一柔性 限制引爆线(“FCDC”)与爆破索的相对端间提供对 接，复式接头有在爆破索的端部和两个PCDC间的 隔板，以防止另外端引爆造成对爆破索的任一端和与 之相连的FCDC的振动损害。

Description

本发明系关于适于各种用途的爆炸分离系统，特别是用挤压与辊压工艺制造的能进行可靠的、干净与低成本的分离连接。挤压工艺适用于制造单一易碎连接元件以代替现有技术分离系统的一对圆环，从而简化了制造与装配，同时带来成本的降低，爆炸分离系统通常用于各种航天设备中各级火箭与有效负载的分离。

现有的爆炸分离连接在制造上是昂贵的。其耗资昂贵的基本原因是其使用精密的机加工与需要烦杂的装配，例如：美国专利NO.3，698，281中所公开的爆炸系统需要制出两个精密机加工的分离环50和52（示于图3的截面图中）。制出后将50和52装配在连接两部分54和56上。其中一个环52装在部分54和56的内侧部分上，而另一环50则装在54和56的外侧部分上。每个环50和52上都有凹槽，当它们装配在一起时共同形成一个容纳爆破索的中空部分58。环50和52的部位必须十分准确以保证引爆爆破索在中空部分58中被正确定位来保证在引爆后完全将两部分54和56分离，每个环50和52上还在与凹槽对应的一侧上制出凹口60，爆破索的引爆两环50和52就沿凹口分离，在每个凹口60与爆破索62之间的材料厚度必须精确地控制以保证爆破索62爆炸后能使沿环50和52整个圆周完全分离。

典型地，在现有技术中，包含爆破索的管的两端用“型锻”，工艺加以密封，其中有一自模块伸出的心棒被拉入管中，这使管向外扩张并与心棒相配，使复式管头与管紧密配合，爆破索通过一个孔完全伸入该心棒与模块中，模块然后焊接在管上，在现有技术连接中管子大部分长度是卵圆形。为适应上述连接只在两端保留为圆形，这样，现有技术连接需要精确的机加工环和与爆破索装配及连接在被分离结构上的细心的装配。

与此相反，本发明则使用形成单件的，包含有爆破索的空心状挤压成形结构，而不是两个分开的板或环（一个在爆破索的内侧、另一个在爆破索的外侧）。单件的挤压成的连接的成型与安装工艺无需精密地机加工与安装两个大到直径几英尺的单独的环。本发明的连接还包括一个新式的复式接头，它适于该挤压成形物的端部密封与爆破索的引爆。这样，本发明的易碎的挤压连接结构就优于现有技术所使用的爆炸分离系统。

本发明的目的是提供一种优越的、可靠的、干净操作的爆炸分离系统。它比现有技术系统容易制造与安装并较便宜。

为实现本发明的目的，采用一单件挤压结构，它具有空心部分（包括管腔）、一对凸缘凹口，各在挤压成形件的空心部分的相对的每个侧面上和两个与待爆炸分离的两部分连接的连接凸缘部分，包含凸缘的挤压结构的两部分位于其间有管腔的连接的每一端部上，一个不锈钢内管插入挤压结构的空心部分中。此管包容着引爆后的爆炸副产物，在避免对周围环境污染并不重要的场合也可以不用，然后将挤成结构辊压成其最后的形状-例如，若用于连接宇宙飞船的两个圆柱体部分时可以是开口环。将包含柔性导爆索（MDF）的双重引爆线状爆炸物的爆破索置于橡胶套中。然后把爆破索和橡胶管引入挤成结构空心部分的不锈钢管中，最后，在靠近环和管密封处把引爆复式接头安装在管的端部，现有技术中的心棒在本发明的易碎连接中不再适用，这是因为在本发明的连接中由于把管引入挤成结构的椭圆形空心部分中管的端部可以不再是圆形的。在本发明中用弯边、粘接和夹紧工艺把一种新式复式接头安装在管的端部，在本发明的引爆的复式接头中还有隔离含有两端爆破索腔室的隔板。它可防止线性装药的每个相对端的共鸣引爆的伤害。

分离系统为所公知的那样通过复式接头所提供的电信号来引爆导火索。爆炸使不锈钢管膨胀，它使连接在凹口处断裂成两部分。

图1是本发明的挤压成形易碎连接的透视图;

图2是沿图1中2-2线的剖视图，显示出空心状挤压成形结构、不锈钢管、橡胶套和爆破索。

图3是表示美国专利No.3，698，281中所公开的现有技术爆炸分离系统的类似于图2的剖视图;

图4是本发明的复式接头及其在挤压成形结构易碎连接的安装的分解图;

图5是挤压成形结构易碎连接的局部剖视图。

参照图1和图2，挤压成型件10用6061铝或其它适宜金属通过适当形状的模具（未示出）挤压成形，并在以T6条件进行热处理回火。该模具包括具有椭圆形截面的中心件（未示出）。中心件伸出以形成椭圆形的挤出成形件10的中空部分12。挤出成形件还包括两个凸缘14和16，其上有孔42作为把挤出成形件10安装到相应的被连接结构上的装置-例如，宇宙飞船的两级。挤压成形件10作为易碎连接分离系统8（如图1所示）的结构承载部件，两条平行的分离沟槽或凹口18和20，在空心部分12的每一侧分别作为在空心部分12的每一侧的减薄的易碎点22和24。这些易碎点22和24是爆破索30引爆后沿其发生分离的部位。

在挤压成形件10形成后，把细长管26插入到空心中央部分12中。在最佳实施例中，管26是304C（退火状态）的不锈钢管，其外径为0.625英寸，垫厚0.049英寸，管26是用来包容引爆爆破索30后的爆炸副产物，在不必虑及污染的应用场合，管26可以省略。在将管26插入空心部分12中以后，把挤压成形件10辊压成所需的形状-例如图1中所示出的开口环状，为了接纳复式接头40，在辊压成形后，管26和挤压成形件10用，例如，磨床或手锯和锉刀修边。

爆破索30包括：例如柔性导爆索（MDF），它是由置于铝套中，拉成标称23，25格令/英尺（grain/foot）爆破索30被插入挤压成形的硅橡胶或其它适宜材料的套28中，它把爆破索30保持在管26的中心位置，在套28和管26之间有公称空间以允许有制造公差，然后把爆破索30和橡胶套28引入管26中，如果需要再修整到适宜的长度。

现在，易碎连接8包括了挤压成形件10，套28，1，破索30和复式接头40已基本如图1所示。完成连接8的最后步骤是安装引爆复式接头40。

现有技术分离连接是如上所述地用带有圆的端部的管子安装在复式接头上的。由于在本发明中管26必须拉过挤压成形件10的长度，管26的端部26是椭圆形而不是圆形，因此，本发明还包括一种新式复式接头40和将其安装在管26端部的方法。参照图4和5，引爆复式接头40包括一个具有一对螺孔71的机加工不锈钢体70，用于分别将引爆用的柔性约束引爆索（FCDC）72A和72B与HNS/铝MOF即爆破索30的一端相邻接。

两个插塞元件74和75，侧边各至少有一弯曲凹陷76A和76B（TZ最佳实施例中是两个），插塞元件自主体70在相反方向上向外延伸，插塞元件74和75的截面形状和尺寸可密配在管26的端部中。复式接头40包括沿插塞元件74和75的轴向分别向复式接头40的中心延伸的共轴的孔78和79的端部之间留下一隔板90而不相通。孔78和79的直径选定可使爆破索30的端部插入其中。保持环86和87分别插套在管26的端部，是为了加强管26以防在其伸出挤压成形件10处破断。套28的长度短于管26的长度，以使在套28的端部与相应的管26端部间存在着间隙以允许插塞元件74和75插入其中，然后把爆破索30各自的端部在管26的各自端部通过波形凹口76A和76B固定在插塞元件74和75上，借助于包括内侧件80和外侧件81的夹子把管26的波形部分保持在插塞元件74的波形凹口76A中，K｜们用紧固件84或其它适宜装置夹持在管26和插塞元件74的端部位置。从而管26的一端固定在复式接头40的插塞元件74上。类似地，靠近管26的另一端的波形部分被包括内侧件82和外侧件83的夹子保持在波形凹口76B内，内、外侧件被坚固件84夹持在位。这样，管26的另一端就固定在复式接头40的插塞75上。上述装置也用于把爆破索30密封在管26和复式接头40中，在最佳实施例中，使用适宜的粘合剂把管26的端部粘接到插塞74和75上以加强该连接并提供较好的密封。复式接头40在每个爆破索30端部的装药杯91A和91B与FCDC端头89A和89B之间保持有适当的间隙88A和88B，装药杯91和A91B分别被FCDC72A和72B引爆，它再引爆各自爆破索30的端部。装药杯91A和91B中含有炸药用于提高从FCDC    72A和72B到各自的爆破索30的端部的爆炸传导性能。

在最佳实施例中，复式接头40设计成从每一用隔板90彼此隔开的包括孔78和79的分开腔室中用两个FCDC    72A与72B从侧面引爆爆破索30的线状炸药，独自的腔室可以消除对每个爆破索30端部由另一端引爆而产生的振动损害，这往往发生在一端引爆较另一端引爆略早的情况下。

此连接用在孔42中的多个紧固件（未示出）连接在待连接的宇宙飞船（未示出）的两部分上。复式接头用孔41中的紧固件（未示出）安装在待分离结构之一上，在结构分离后它仍保持在该结构上。在爆破索30引爆的作用下，不锈钢管26被压向外成为一个近于圆形的截面，管26的变形对在空心部分12中的挤压成形件10的内面作功，这引起挤压成形件10中的较弱的破裂点22和24的破裂而后分离，破裂点分别位于分离凹口18和20之下部，管26结合复式接头40也用于包容爆炸的副产物，这样就得到了一种可靠的、干净操作的成本低的分离连接以及通过挤压与辊压工艺而一种制造其的方法。

虽然是用特例进行描述的，应当理解本领域熟练技术人员可对此作出各种改进与变型，申请人意在使本发明包含这些改进与变型使之包含在所提各权利要求的范围中。

Claims (20)

1、一种把第一与第二结构物连接在一起并能使它们爆炸分离的爆炸分离系统，包括：

挤压成形的连接件，它有连接在第一结构物上的第一凸缘部分和连接在第二结构物上的第二凸缘部分，位于第一、第二凸缘部分之间的空心部分，各在上述空心部分上的一对平行的沟槽，上述沟槽将上述第一、第二凸缘部分划界并减小上述空心部分的每一侧的连接件的厚度；及

把上述第一凸缘部分从上述第二凸缘部分上爆炸分离的爆炸装置。

2、一种如权利要求1中的爆炸分离系统，其中上述第一、第二凸缘部分和上述空心部分由一块材料构成。

3、一种如权利要求1中的爆炸分离系统，其中上述连接件的截面邻近上述空心部分的面积宽于第一、第二凸缘部分的面积。

4、一种如权利要求1中的爆炸分离系统，其中上述连接件具有截面形状为其开口端相接的U形叉状。

5、一种如权利要求1中的爆炸分离系统，Fd中每个上述沟槽与上述第一、第二凸缘部分的各远端等距离。

6、一种如权利要求1中的爆炸分离系统，其中上述空心部分在垂直于上述沟槽所确定的平面的方向上延伸成细长形状。

7、一种如权利要求1中的爆炸分离系统，其中上述爆炸装置还包括在上述连接件的空心部分中的爆破索和引爆上述爆破索的装置。

8、一种如权利要求7中的爆炸分离系统，其中上述爆炸装置还包括位于上述爆破索与上述空心部分内表面之间的弹性体套。

9、一种如权利要求8中的爆炸分离系统，其中上述爆炸装置还包括一个在上述空心部分中的金属管，其中上述套和上述爆破索则位于上述管中。

10、一种如权利要求9中的爆炸分离系统，其中上述连接件被辊压成圆环的一部分。

11、一种如权利要求10中的爆炸分离系统，其中上述爆炸装置还包括一个复式接头，而其中上述圆环部分有两端，每端都安装在上述复式接头上，上述复式接头包括：

一个有第一和第二插塞元件的壳体，各在壳体的一端，每个上述插塞元件定位于上述管的一端且其尺寸与之适配，并具有一孔其位置与尺寸用于容纳上述爆破索的一端，而且每个上述插塞元件至少有一凹口，使上述管端的波形部分凸入上述凹口中。

12、一种如权利要求11中的爆炸分离系统，进一步还包括第一与第二夹持装置，用于把上述管的相应端部保持在相对于上述第一与第二插塞元件于固定位置。

13、一种如权利要求11中的爆炸分离系统，进一步还包括第一与第二保持套，用以加强上述管的端部防止破断。

14、一种如权利要求11中的爆炸分离系统，其中上述爆炸装置进一步还包括用来分别引爆上述爆破端部的第一与第二引爆装置，其中上述壳体上有贯穿上述第一孔的第三孔和贯穿上述第二孔的第四孔，其尺寸用于分别容纳上述第一与第二引爆索装置。

15、一种如权利要求14中的爆炸分离系统，其中上述爆破索还包括在其一端上的第一装药杯和在其另一端上的第二装药杯，其中上述第一与第二引爆索装置进一步还包括分别位于上述第三和第四孔的端部的第一与第二端头，其中分别在上述第一与第二端头和上述第一和第二引爆索之间在上述第三和第四孔中存在着间隙。

16、一种如权利要求11中的爆炸分离系统，其中上述第一与第二孔不互相贯穿，从而在上述爆破索端之间确定出一个隔板。

17、一种爆破分离系统，包括：

成一体的环状部分，上述环部有确定出封闭的环状腔室的内、外圆周侧面，上述每个圆周侧面基本被确定出上凸缘与下凸缘的沟槽所环绕;

用于爆炸而把上述上凸缘从上述下凸缘上分离的爆炸装置，上述爆炸装置还包括沿上述环状腔体延伸的爆破索，以及

复式接头装置，用于连接上述环部的每一端部并至少引爆上述爆破索的一端。

18、一种制造易碎连接的方法，它包括如下步骤：挤压出具有空心部分和两个平行的线状沟槽的连接元件;

将不锈钢管插入至连接元件空心部分的长度;

形成最后形状的连接元件;

把爆破索装入一弹性体套中;

通过空心部分把爆破索和弹性体套引入至连接元件的全长;

以及

安装引爆复式接头并密封空心部分。

19、一种如权利要求18的方法，其中上述最后形状是圆环的一部分。

20、一种制造爆炸分离系统的方法，包括下列步骤：

挤压出具有空心部分和两个平行的线状的与空心部分邻近的沟槽的连接元件;

形成最后形状的连接元件;

把爆破索装入一弹性体套中;

把爆破索和弹性套通过空心部分引入连接元件的全长;以及

安装引爆复式接头以密封空心部分并封住连接装置。

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