CN111577826A - 一种细长型长行程压溃式防反弹多级抗过载缓冲结构 - Google Patents

一种细长型长行程压溃式防反弹多级抗过载缓冲结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种细长型长行程压溃式防反弹多级抗过载缓冲结构，包括：外壳体、压溃缓冲层a、压溃缓冲层b、锯齿形橡胶阻尼桶、外壳体端盖、内壳体、内壳体端盖、缓冲隔振层、缓冲隔振层端盖、保温隔热层、灌封层、内部电路和导线束。本发明采用多级组合的缓冲形式，利用导向槽和棘齿结构确保压溃缓冲过程稳定并防止反弹，降低撞击过程中的过载冲击，确保电路在高过载环境下存活并正常工作。

Description

一种细长型长行程压溃式防反弹多级抗过载缓冲结构
技术领域
本发明属于深空探测飞行器技术领域，尤其涉及一种细长型长行程压溃式防反弹多级抗过载缓冲结构。
背景技术
在深空高速撞击探测任务中，现有的缓冲防护手段主要是依靠多层缓冲材料包覆，通过各层缓冲介质逐渐吸收衰减高过载冲击，同时通过灌封加固手段提高电子器件的抗冲击能力，但是传统方式只能将衰减吸收高速撞击产生的应力波，对于撞击产生的净过载(指撞击器速度变为零的过程中的加速度)基本无防护作用。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种细长型长行程压溃式防反弹多级抗过载缓冲结构，采用多级组合的缓冲形式，利用导向槽和棘齿结构确保压溃缓冲过程稳定并防止反弹，降低撞击过程中的过载冲击，确保电路在高过载环境下存活并正常工作。
本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种细长型长行程压溃式防反弹多级抗过载缓冲结构，包括：外壳体、压溃缓冲层a、压溃缓冲层b、锯齿形橡胶阻尼桶、外壳体端盖、内壳体、内壳体端盖、缓冲隔振层、缓冲隔振层端盖、保温隔热层、灌封层、内部电路和导线束，其中，所述压溃缓冲层a设置于外壳体的内部，所述压溃缓冲层a的外表面与所述外壳体的内壁相连接；所述锯齿形橡胶阻尼桶设置于所述外壳体的内部，所述锯齿形橡胶阻尼桶的底部与所述压溃缓冲层a的一端相压，所述锯齿形橡胶阻尼桶与外壳体连接；所述压溃缓冲层b位于所述锯齿形橡胶阻尼桶的内部，所述压溃缓冲层b的一端与所述压溃缓冲层a的另一端相压，所述压溃缓冲层b的另一端与所述内壳体的底部相压；所述内壳体与所述内壳体端盖通过螺钉连接形成第一组合体，第一组合体设置于所述锯齿形橡胶阻尼桶的内部；所述内壳体的外部设置有倒锯齿，与锯齿形橡胶阻尼桶上的锯齿相匹配；所述缓冲隔振层安装在内壳体的内部，通过胶接方式固定，所述缓冲隔振层端盖通过内壳体端盖压紧在缓冲隔振层的上部；所述内部电路设置于所述灌封层内，所述灌封层的外部包覆所述保温隔热层；所述导线束的一端与所述内部电路相连接，所述导线束的另一端依次穿过灌封层、保温隔热层、缓冲隔振层端盖、内壳体端盖和外壳体端盖。
上述细长型长行程压溃式防反弹多级抗过载缓冲结构中，所述外壳体的内壁开设有四条第一导向槽，所述锯齿形橡胶阻尼桶开设有与每个第一导向槽相对应的第二导向槽，所述内壳体外部设置有四条导向筋，每条导向筋设置于相对应的第二导向槽和第一导向槽内。
上述细长型长行程压溃式防反弹多级抗过载缓冲结构中，所述锯齿形橡胶阻尼桶与外壳体通过胶接方式相连接。
上述细长型长行程压溃式防反弹多级抗过载缓冲结构中，所述缓冲隔振层端盖开设有第一导线孔，所述内壳体端盖开设有第二导线孔，所述外壳体端盖开设有第三导线孔，所述导线束的另一端依次穿过灌封层、保温隔热层、第一导线孔、第二导线孔和第三导线孔。
上述细长型长行程压溃式防反弹多级抗过载缓冲结构中，所述第一导线孔的中心与所述第二导线孔的中心的距离为4～5cm。
上述细长型长行程压溃式防反弹多级抗过载缓冲结构中，所述第二导线孔的中心与所述第三导线孔的中心的距离为4～5cm。
上述细长型长行程压溃式防反弹多级抗过载缓冲结构中，所述压溃缓冲层b与压溃缓冲层a的长度按照近似2:1的比例设置，压溃缓冲层b与压溃缓冲层a的总长度满足如下约束关系：
Figure BDA0002433943470000021
其中，l是压溃缓冲层b与压溃缓冲层a的总长度，k是裕度系数，m是内壳体、内壳体端盖、缓冲隔振层、缓冲隔振层端盖、保温隔热层、灌封层、内部电路和导线束的总质量，v是撞击速度，P是压溃缓冲层b与压溃缓冲层a的压溃强度，s是压溃缓冲层b的横截面积。
上述细长型长行程压溃式防反弹多级抗过载缓冲结构中，裕度系数k取1.5～2。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)本发明利用细长型撞击器轴向的长行程特征，设计了压溃式缓冲防护结构，提高内壳体及内部设备的运动行程，有效降低净过载；
(2)本发明利用锯齿形橡胶阻尼桶，同时实现了压溃过程的阻尼缓冲和稳定性保持，防止了内壳体在高冲击环境下的反弹，防止造成二次冲击破坏；
(3)本发明通过内壳体和外壳体端盖上的导线孔错位设计，使导线呈S型，避免了撞击过程中导线无法承受自身重量被拉断。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明实施例提供的细长型长行程压溃式防反弹多级抗过载缓冲结构撞击前整体剖面图；
图2是本发明实施例提供的本发明实施例提供的细长型长行程压溃式防反弹多级抗过载缓冲结构撞击后整体剖面图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1是本发明实施例提供的细长型长行程压溃式防反弹多级抗过载缓冲结构撞击前整体剖面图。如图1所示，该细长型长行程压溃式防反弹多级抗过载缓冲结构包括外壳体1、压溃缓冲层a2、压溃缓冲层b3、锯齿形橡胶阻尼桶4、外壳体端盖5、内壳体6、内壳体端盖7、缓冲隔振层8、缓冲隔振层端盖9、保温隔热层10、灌封层11、内部电路12和导线束13，其中，
所述压溃缓冲层a2设置于外壳体1的内部，所述压溃缓冲层a2的外表面与所述外壳体1的内壁相连接；采用过盈配合安装方式。
所述锯齿形橡胶阻尼桶4设置于所述外壳体1的内部，所述锯齿形橡胶阻尼桶4的底部与所述压溃缓冲层a2的一端相压，所述锯齿形橡胶阻尼桶4与外壳体1连接。具体的，述锯齿形橡胶阻尼桶4与外壳体1通过胶接方式固定。
所述压溃缓冲层b3位于所述锯齿形橡胶阻尼桶4的内部，所述压溃缓冲层b3的一端与所述压溃缓冲层a2的另一端相压，所述压溃缓冲层b3的另一端与所述内壳体6的底部相压；
所述内壳体6与所述内壳体端盖7通过螺钉连接形成第一组合体，第一组合体设置于所述锯齿形橡胶阻尼桶4的内部；
所述内壳体6的外部设置有倒锯齿，与锯齿形橡胶阻尼桶4上的锯齿相匹配；
所述缓冲隔振层8安装在内壳体6的内部，通过胶接方式固定，所述缓冲隔振层端盖9通过内壳体端盖7压紧在缓冲隔振层8的上部；
所述内部电路12设置于所述灌封层11内，所述灌封层11的外部包覆所述保温隔热层10；
所述导线束13的一端与所述内部电路12相连接，所述导线束13的另一端依次穿过灌封层11、保温隔热层10、缓冲隔振层端盖9、内壳体端盖7和外壳体端盖5。
所述压溃缓冲层b3与压溃缓冲层a2采用泡沫铝材料，在撞击过程中受所述内壳体6的挤压变形，通过变形压溃吸收冲击能量，所述内壳体6在惯性作用下向下移动，移动过程中所述内壳体6外部的锯齿状结构与所述锯齿形橡胶阻尼桶4内壁的锯齿状结构接触挤压，一方面起到阻尼缓冲的作用，另一方面当内壳体6停止向下运动时，确保不会发生向上的反弹，起到阻尼防反弹的作用。
所述外壳体1的内壁开设有四条第一导向槽，所述锯齿形橡胶阻尼桶4开设有与每个第一导向槽相对应的第二导向槽，所述内壳体6外部设置有四条导向筋，每条导向筋设置于相对应的第二导向槽和第一导向槽内。防止撞击压溃过程中内壳体6出现姿态偏差导致卡滞。其中，第一导向槽的长度方向与外壳体1的高度方向平行。
所述缓冲隔振层端盖9开设有第一导线孔，所述内壳体端盖7开设有第二导线孔，所述外壳体端盖5开设有第三导线孔，所述导线束13的另一端依次穿过灌封层11、保温隔热层10、第一导线孔、第二导线孔和第三导线孔。
所述第一导线孔的中心与所述第二导线孔的中心的距离为4～5cm。使导线呈S状，防止撞击过程中导线无法承受自身重量被拉断。
所述第二导线孔的中心与所述第三导线孔的中心的距离为4～5cm。使导线呈S状，防止撞击过程中导线无法承受自身重量被拉断。
所述压溃缓冲层b3与压溃缓冲层a2的长度按照近似2:1的比例设置，压溃缓冲层b3与压溃缓冲层a2的总长度满足如下约束关系：
Figure BDA0002433943470000051
其中，l是压溃缓冲层b3与压溃缓冲层a2的总长度，k是裕度系数，一般取1.5～2，m是内壳体、内壳体端盖7、缓冲隔振层8、缓冲隔振层端盖9、保温隔热层10、灌封层11、内部电路12和导线束13的总质量，v是撞击速度，P是压溃缓冲层b3与压溃缓冲层a2的压溃强度，s是压溃缓冲层b3的横截面积。
根据上述公式，在已知撞击速度、压溃缓冲层材料和横截面积的情况下，可以很方便的计算出压溃缓冲层所需的总长度，通过该公式计算得到的总长度，可以确保撞击后的压溃行程在压溃缓冲层的最大和最小压溃行程内，即可以避免出现压溃缓冲层不压溃和压溃缓冲层压溃到极限的情况。
所述外壳体采用钛合金材料、圆柱形壳体，内部设置导向结构，与内壳体上的导向槽相配合实现压溃缓冲过程的导向与定位。
所述压溃缓冲层采用泡沫铝，安装外壳体内部底层，通过形变吸收高速撞击过程中的能量。
所述橡胶阻尼结构可根据实际需求选配不同参数的缓冲橡胶，橡胶阻尼结构表面为锯齿形式，用于增大压溃过程的阻尼，起到辅助缓冲的作用；所述橡胶阻尼结构可在压溃缓冲至最大行程时锁定内壳体，防止发生反弹形成多次冲击。
所述内壳体采用钛合金材料，圆柱形壳体，外部设置导向槽，与所述外壳体导向结构相匹配。
所述内壳体外部设置棘齿结构，与所述橡胶阻尼结构配合实现防反弹功能。
所述内部复合缓冲层采用三层式包覆结构，内层为环氧树脂整体灌封层，中层为隔热保温层，外层为橡胶缓冲层。
如图1所示，本发明提供的一种细长型长行程压溃式防反弹多级抗过载缓冲结构由为外壳体、压溃缓冲层、橡胶阻尼结构、内壳体、内部复合缓冲层等组成。其中压溃缓冲层位于外壳体内部底层，橡胶阻尼结构胶接在外壳体内壁，内壳体通过外壳体端盖压紧在外壳体内部。内部复合防护层通过杯状+端盖的形式逐层安装在内壳体内部，被保护的电路或器件放置在最内部区域。
如图2所示，外壳体内壁与内壳体外壁有相互配合的导轨与导向槽，用于确保缓冲压溃过程的定向和稳定，橡胶阻尼结构表面为锯齿形状，内壳体外部有三圈反向锯齿，压溃缓冲过程中，二者向配合和实现向下单向移动，防止出现反弹现象。
本发明利用细长型撞击器轴向的长行程特征，设计了压溃式缓冲防护结构，提高内壳体及内部设备的运动行程，有效降低净过载；本发明利用锯齿形橡胶阻尼桶，同时实现了压溃过程的阻尼缓冲和稳定性保持，防止了内壳体在高冲击环境下的反弹，防止造成二次冲击破坏；本发明通过内壳体和外壳体端盖上的导线孔错位设计，使导线呈S型，避免了撞击过程中导线无法承受自身重量被拉断。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种细长型长行程压溃式防反弹多级抗过载缓冲结构，其特征在于包括：外壳体(1)、压溃缓冲层a(2)、压溃缓冲层b(3)、锯齿形橡胶阻尼桶(4)、外壳体端盖(5)、内壳体(6)、内壳体端盖(7)、缓冲隔振层(8)、缓冲隔振层端盖(9)、保温隔热层(10)、灌封层(11)、内部电路(12)和导线束(13)，其中，
所述压溃缓冲层a(2)设置于外壳体(1)的内部，所述压溃缓冲层a(2)的外表面与所述外壳体(1)的内壁相连接；
所述锯齿形橡胶阻尼桶(4)设置于所述外壳体(1)的内部，所述锯齿形橡胶阻尼桶(4)的底部与所述压溃缓冲层a(2)的一端相压，所述锯齿形橡胶阻尼桶(4)与外壳体(1)连接；
所述压溃缓冲层b(3)位于所述锯齿形橡胶阻尼桶(4)的内部，所述压溃缓冲层b(3)的一端与所述压溃缓冲层a(2)的另一端相压，所述压溃缓冲层b(3)的另一端与所述内壳体(6)的底部相压；
所述内壳体(6)与所述内壳体端盖(7)通过螺钉连接形成第一组合体，第一组合体设置于所述锯齿形橡胶阻尼桶(4)的内部；
所述内壳体(6)的外部设置有倒锯齿，与锯齿形橡胶阻尼桶(4)上的锯齿相匹配；
所述缓冲隔振层(8)安装在内壳体(6)的内部，通过胶接方式固定，所述缓冲隔振层端盖(9)通过内壳体端盖(7)压紧在缓冲隔振层(8)的上部；
所述内部电路(12)设置于所述灌封层(11)内，所述灌封层(11)的外部包覆所述保温隔热层(10)；
所述导线束(13)的一端与所述内部电路(12)相连接，所述导线束(13)的另一端依次穿过灌封层(11)、保温隔热层(10)、缓冲隔振层端盖(9)、内壳体端盖(7)和外壳体端盖(5)。
2.根据权利要求1所述的细长型长行程压溃式防反弹多级抗过载缓冲结构，其特征在于：所述外壳体(1)的内壁开设有四条第一导向槽，所述锯齿形橡胶阻尼桶(4)开设有与每个第一导向槽相对应的第二导向槽，所述内壳体(6)外部设置有四条导向筋，每条导向筋设置于相对应的第二导向槽和第一导向槽内。
3.根据权利要求1所述的细长型长行程压溃式防反弹多级抗过载缓冲结构，其特征在于：所述锯齿形橡胶阻尼桶(4)与外壳体(1)通过胶接方式相连接。
4.根据权利要求1所述的细长型长行程压溃式防反弹多级抗过载缓冲结构，其特征在于：所述缓冲隔振层端盖(9)开设有第一导线孔，所述内壳体端盖(7)开设有第二导线孔，所述外壳体端盖(5)开设有第三导线孔，所述导线束(13)的另一端依次穿过灌封层(11)、保温隔热层(10)、第一导线孔、第二导线孔和第三导线孔。
5.根据权利要求1所述的细长型长行程压溃式防反弹多级抗过载缓冲结构，其特征在于：所述第一导线孔的中心与所述第二导线孔的中心的距离为4～5cm。
6.根据权利要求1所述的细长型长行程压溃式防反弹多级抗过载缓冲结构，其特征在于：所述第二导线孔的中心与所述第三导线孔的中心的距离为4～5cm。
7.根据权利要求1所述的细长型长行程压溃式防反弹多级抗过载缓冲结构，其特征在于：所述压溃缓冲层b(3)与压溃缓冲层a(2)的长度按照近似2:1的比例设置，压溃缓冲层b(3)与压溃缓冲层a(2)的总长度满足如下约束关系：
Figure FDA0002433943460000021
其中，l是压溃缓冲层b(3)与压溃缓冲层a(2)的总长度，k是裕度系数，m是内壳体、内壳体端盖(7)、缓冲隔振层(8)、缓冲隔振层端盖(9)、保温隔热层(10)、灌封层(11)、内部电路(12)和导线束(13)的总质量，v是撞击速度，P是压溃缓冲层b(3)与压溃缓冲层a(2)的压溃强度，s是压溃缓冲层b(3)的横截面积。
8.根据权利要求7所述的细长型长行程压溃式防反弹多级抗过载缓冲结构，其特征在于：裕度系数k取1.5～2。
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