CN112413043A - 一种航行体入水的气囊式复合降载装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种航行体入水的气囊式复合降载装置，包括：整流罩，其头部密封，且呈尖拱型，其尾端内壁与主弹体的头部外壁可分离连接；以及气囊降载装置，设于所述整流罩内，且分别与所述整流罩和所述主弹体接触连接；所述气囊降载装置包括：气囊和气体发生装置；所述航行体入水的气囊式复合降载装置入水后，所述整流罩破碎并与所述主弹体分离，且所述气体发生装置向所述气囊内充气降载，并与所述主弹体分离。本发明用于航行体空投或中高速发射入水过程中头部降载，可适用于航行体20m/s到70m/s的垂直或大角度倾斜入水的缓冲降载。

Description

一种航行体入水的气囊式复合降载装置
技术领域
本发明涉及航行体入水降载技术领域，具体而言是一种航行体高速入水的复合式缓冲降载装置，尤其涉及一种航行体入水的气囊式复合降载装置。
背景技术
鱼雷及水下航行体要求有更加灵活的发射方式以有效规避远程探测设备的追踪，越来越多的国家采用空投或空中由飞机或其他载具发射的方式投送这类水下航行体。当水下航行体带有较高的初速从高空下落时，触水瞬间其头部会受到巨大的瞬时载荷(约毫秒级)，可能对航行体内部电子仪器造成破坏。随着触水速度、弹体质量的增大，这种冲击载荷会迅速增大。因此，有必要采取措施降低头部的冲击载荷以保护航行体内部结构，降低由于过载和振动导致仪器失效的风险。
发明内容
本发明的目的是提供一种缓冲减振的装置，解决中高速入水工况下航行体头部瞬间过载问题，采用展开式气囊降载和物理泡沫式降载，可以弥补传统填充物式降载缓冲装置降载性能有限的问题。
本发明采用的技术手段如下：
一种航行体入水的气囊式复合降载装置，包括：
整流罩，其头部密封，且呈尖拱型，类似子弹头状，其尾端内壁与主弹体的头部外壁通过连接机构可分离连接；整流罩为易碎型陶瓷基复合材料制成；
气囊降载装置，设于所述整流罩内，且分别与所述整流罩和所述主弹体接触连接；
金属基泡沫层，设置在所述整流罩内，其尾部端面与所述气囊降载装置的头部端面接触连接，其头部端面与所述整流罩头部之间具有变形腔，其侧壁与所述整流罩的内壁相匹配，且接触连接；以及
聚氨酯泡沫层，设置在所述整流罩内，位于所述主弹体与所述金属基泡沫层之间，周向包裹所述气囊降载装置，其侧壁与所述整流罩的内壁相匹配，且接触连接。
电磁铁结构，安装在所述主弹体内，用于吸附所述气囊降载装置；
所述航行体入水的气囊式复合降载装置入水后，所述整流罩破碎并与所述主弹体分离，且所述气体发生装置向所述气囊内充气降载，并与所述主弹体分离。且此时电磁铁结构电路断开，实现气囊降载装置与主弹体的分离。
所述气囊降载装置包括：
气囊；所述气囊为折叠气囊；
气体发生装置，用于向所述气囊内充气；气体发生装置为点火式气体发生器，其收到信号后点火，电雷管引爆火药，产生大量高温气体，冲碎气体发生装置壳体，高温气体降温并继续产生气体，气体通过连接管同步喷入折叠气囊内，瞬间气囊即展开，包裹弹头，起到降载作用；
降载装置基座，与所述主弹体接触连接，所述气囊和所述气体发生装置安装在所述降载装置基座上；所述降载装置基座与所述主弹体之间设有橡胶软垫；
多个应变传感器，分别设置在所述金属基泡沫层的尾部端面和所述聚氨酯泡沫层的内壁上；
气体发生装置开关，安装在所述降载装置基座上，用于接收所述应变传感器的信号，并根据其信号打开所述气体发生装置；气体发生装置开关为智能诊断点火控制器，其控制点火式气体发生器点火；
电源，安装在所述降载装置基座上，用于向所述应变传感器、所述气体发生装置开关供能。
气囊装置保护罩，所述气囊、所述气体发生装置、所述电源和所述气体发生装置开关设置在所述气囊装置保护罩内；为易碎型树脂基短纤维复合材料制成，为了方便安装，其呈两半式结构，其侧壁和头部端面均加工有通孔，用于穿过与应变传感器连接的导线。
当主弹体入水后所述金属基泡沫层和所述聚氨酯泡沫层发生剧烈变形，应变传感器检测到信号后向所述气体发生装置开关发出信号，所述气体发生装置开关打开所述气体发生装置，向所述气囊内充气，气囊冲破所述气囊装置保护罩进行缓冲。
所述电磁铁结构包括：
电磁铁，设置在所述主弹体内；
电磁铁电源，设置在所述主弹体内；
电磁铁正极金属触头，其设置在所述主弹体的外壁；
电磁铁负极金属触头，其设置在所述主弹体的外壁；
负极电源线Ⅰ，其一端与所述电磁铁电源的负极连接，另一端与所述电磁铁的正极连接；
负极电源线Ⅱ，其一端与所述电磁铁的负极连接，另一端与所述电磁铁负极金属触头连接；
正极电源线，其一端与所述电磁铁电源的正极连接，另一端与所述电磁铁正极金属触头连接；以及
电源连接线，其一端被所述整流罩的尾端压紧在所述整流罩与所述主弹体之间，并与所述电磁铁正极金属触头接触连接，其另一端穿过所述聚氨酯泡沫层和所述金属基泡沫层后返回所述电磁铁负极金属触头处，被所述整流罩压紧并与所述电磁铁负极金属触头接触连接。
当整流罩与所述主弹体未分离时，电磁铁的线路连通，将气囊降载装置吸附，当整流罩与所述主弹体分离时，电源连接线与电磁铁正极金属触头和电磁铁负极金属触头断开连接，进而电磁铁断路，实现气囊降载装置与主弹体的分离。
所述连接机构包括：
多个金属片，且多个所述金属片围绕所述主弹体的轴线分布，所述金属片的一端与所述整流罩的尾端固定连接，其另一端向所述整流罩的头端延伸后又返回向所述整流罩的尾端延伸，并穿入加工在所述主弹体外壁上的金属片卡槽后发生弧形弯曲，且端部与所述主弹体的外壁接触连接，所述整流罩受到冲击力时，从其头部开始发生形变，进而其尾部发生巨大形变，通过所述金属片与所述主弹体分离。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供一种航行体入水的气囊式复合降载装置用于航行体空投或中高速发射入水过程中头部降载，可适用于航行体20m/s到70m/s的垂直或大角度倾斜入水的缓冲降载。该装置结构较为简单，便于实施和安装，材料易于获取和加工，且根据实际工况需要，可调整或换装不同的气囊或泡沫材料实现不同程度的降载目的。经试验初步验证，该装置可显著降低航行体头部触水瞬时的峰值载荷，并且气囊装置被特意设计成可脱离弹体的结构，气囊离体后可上浮至水面以期重复使用。
航行体前端加装电磁铁，通过电磁铁实现气囊降载装置与主弹体头部的连接，为避免刚性连接带来的冲击振动，气囊降载装置的底座与航行体头部之间加装一层橡胶软垫。气囊材料为强尼龙材料，确保在遭受强烈冲击和碰撞下仍然不破坏不漏气。整流罩为陶瓷基易碎复合材料，整流罩端部与航行体之间采取金属片插销式连接。本装置可靠性高，成本低，入水后可以有效降载，采用气囊式降载主弹体头部所受接触载荷将远小于泡沫式降载装置。
基于上述理由本发明可在航行体入水等领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施方式中一种航行体入水的气囊式复合降载装置结构示意图。
图2为图1中A-A向剖视图。
图3为本发明具体实施方式中整流罩处局部示意图。
图4为本发明具体实施方式中连接机构结构示意图。
图5为本发明具体实施方式中一种航行体入水的气囊式复合降载装置入水后气囊充气后结构示意图。
图6为本发明具体实施方式中电磁铁机构电路原理图。
图中：1、整流罩；2、主弹体；3、连接机构；31、金属片；32、金属片卡槽；4、气囊降载装置；41、气囊；42、气体发生装置；43、降载装置基座；44、橡胶软垫；45、应变传感器；46、气体发生装置开关；47、气囊装置保护罩；5、金属基泡沫层；51、变形腔；6、聚氨酯泡沫层；7、电磁铁结构；71、电磁铁；72、电磁铁电源；73、电磁铁正极金属触头；74、电磁铁负极金属触头；75、负极电源线Ⅰ；76、正极电源线；77、负极电源线Ⅱ；78、电源连接线。
具体实施方式
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。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1～6所示，一种航行体入水的气囊式复合降载装置，包括：
整流罩1，其头部密封，且呈尖拱型，类似子弹头状，其尾端内壁与主弹体2的头部外壁通过连接机构3可分离连接；整流罩1为易碎型陶瓷基复合材料制成；
气囊降载装置4，设于所述整流罩1内，且分别与所述整流罩1和所述主弹体2接触连接；
金属基泡沫层5，设置在所述整流罩1内，其尾部端面与所述气囊降载装置4的头部端面接触连接，其头部端面与所述整流罩1头部之间具有变形腔51，其侧壁与所述整流罩1的内壁相匹配，且接触连接；以及
聚氨酯泡沫层6，设置在所述整流罩1内，位于所述主弹体2与所述金属基泡沫层5之间，周向包裹所述气囊降载装置4，其侧壁与所述整流罩1的内壁相匹配，且接触连接。
电磁铁结构7，安装在所述主弹体2内，用于吸附所述气囊降载装置4；
所述气囊降载装置4包括：
气囊41；所述气囊41为折叠气囊；
气体发生装置42，用于向所述气囊41内充气；气体发生装置42为点火式气体发生器，其收到信号后点火，电雷管引爆火药，产生大量高温气体，冲碎气体发生装置42的壳体，高温气体降温并继续产生气体，气体通过连接管同步喷入折叠气囊内，瞬间气囊41即展开，包裹弹头2，起到降载作用；
降载装置基座43，与所述主弹体2接触连接，所述气囊41和所述气体发生装置42安装在所述降载装置基座43上；所述降载装置基座43与所述主弹体2之间设有橡胶软垫44；
多个应变传感器45，分别设置在所述金属基泡沫层5的尾部端面和所述聚氨酯泡沫层6的内壁上；
气体发生装置开关46，安装在所述降载装置基座43上，用于接收所述应变传感器45的信号，并根据其信号打开所述气体发生装置42；气体发生装置开关46为智能诊断点火控制器，其控制点火式气体发生器点火；
电源，安装在所述降载装置基座43上，用于向所述应变传感器45、所述气体发生装置开关46供能。
气囊装置保护罩47，所述气囊41、所述气体发生装置42、所述电源和所述气体发生装置开关46设置在所述气囊装置保护罩47内，为易碎型树脂基短纤维复合材料制成，为了方便安装，其呈两半式结构，其侧壁和头部端面均加工有通孔，用于穿过与应变传感,45连接的导线。
当主弹体2入水后所述金属基泡沫层5和所述聚氨酯泡沫层6发生剧烈变形，应变传感器45检测到信号后向所述气体发生装置开关46发出信号，所述气体发生装置开关46打开所述气体发生装置42，向所述气囊41内充气，气囊41冲破所述气囊装置保护罩47进行缓冲。
所述电磁铁结构7包括：
电磁铁71，设置在所述主弹体2内；
电磁铁电源72，设置在所述主弹体2内；
电磁铁正极金属触头73，其设置在所述主弹体2的外壁；
电磁铁负极金属触头74，其设置在所述主弹体2的外壁；
负极电源线Ⅰ75，其一端与所述电磁铁电源72的负极连接，另一端与所述电磁铁71的正极连接；
负极电源线Ⅱ77，其一端与所述电磁铁71的负极连接，另一端与所述电磁铁负极金属触头74连接；
正极电源线76，其一端与所述电磁铁电源72的正极连接，另一端与所述电磁铁正极金属触头73连接；
电源连接线78，其一端被所述整流罩1的尾端压紧在所述整流罩1与所述主弹体2之间，并与所述电磁铁正极金属触头接触73连接，其另一端穿过所述聚氨酯泡沫层6和所述金属基泡沫层5后返回所述电磁铁负极金属触头74处，被所述整流罩1压紧并与所述电磁铁负极金属触头74接触连接。
当整流罩1与所述主弹体2未分离时，电磁铁71的线路连通，将气囊降载装置4吸附，当整流罩1与所述主弹体2分离时，电源连接线78与电磁铁正极金属触头73和或电磁铁负极金属触头74断开连接，进而电磁铁71断路，实现气囊降载装置4与主弹体2的分离。
所述连接机构3包括：
多个金属片31，且多个所述金属片31围绕所述主弹体2的轴线分布，所述金属片31的一端与所述整流罩1的尾端固定连接，其另一端向所述整流罩1的头端延伸后又返回向所述整流罩1的尾端延伸，并穿入加工在所述主弹体2外壁上的金属片卡槽32后发生弧形弯曲，且端部与所述主弹体2的外壁接触连接，所述整流罩1受到冲击力时，从其头部开始发生形变，进而其尾部发生巨大形变，通过所述金属片31与所述主弹体2分离。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种航行体入水的气囊式复合降载装置，其特征在于，包括：
整流罩，其头部密封，且呈尖拱型，其尾端内壁与主弹体的头部外壁可分离连接；以及
气囊降载装置，设于所述整流罩内，且分别与所述整流罩和所述主弹体接触连接；
所述气囊降载装置包括：
气囊；以及
气体发生装置，用于向所述气囊内充气；
所述航行体入水的气囊式复合降载装置入水后，所述整流罩破碎并与所述主弹体分离，且所述气体发生装置向所述气囊内充气降载，并与所述主弹体分离。
2.根据权利要求1所述的一种航行体入水的气囊式复合降载装置，其特征在于，还包括：
金属基泡沫层，设置在所述整流罩内，其尾部端面与所述气囊降载装置的头部端面接触连接，其头部端面与所述整流罩头部之间具有变形腔，其侧壁与所述整流罩的内壁相匹配，且接触连接；以及
聚氨酯泡沫层，设置在所述整流罩内，位于所述主弹体与所述金属基泡沫层之间，周向包裹所述气囊降载装置，其侧壁与所述整流罩的内壁相匹配，且接触连接。
3.根据权利要求2所述的一种航行体入水的气囊式复合降载装置，其特征在于，所述气囊降载装置还包括：
降载装置基座，与所述主弹体接触连接，所述气囊和所述气体发生装置安装在所述降载装置基座上；
多个应变传感器，分别设置在所述金属基泡沫层的尾部端面和所述聚氨酯泡沫层的内壁上；
气体发生装置开关，安装在所述降载装置基座上，用于接收所述应变传感器的信号，并根据其信号打开所述气体发生装置；以及
电源，安装在所述降载装置基座上，用于向所述应变传感器、所述气体发生装置开关供能。
4.根据权利要求3所述的一种航行体入水的气囊式复合降载装置，其特征在于，所述气囊降载装置还包括：
气囊装置保护罩，所述气囊、所述气体发生装置、所述电源和所述气体发生装置开关设置在所述气囊装置保护罩内。
5.根据权利要求2所述的一种航行体入水的气囊式复合降载装置，其特征在于，还包括：
电磁铁结构，安装在所述主弹体内，用于吸附所述气囊降载装置；
所述电磁铁结构包括：
电磁铁，设置在所述主弹体内；
电磁铁电源，设置在所述主弹体内；
电磁铁正极金属触头，其设置在所述主弹体的外壁；
电磁铁负极金属触头，其设置在所述主弹体的外壁；
负极电源线Ⅰ，其一端与所述电磁铁电源的负极连接，另一端与所述电磁铁的正极连接；
负极电源线Ⅱ，其一端与所述电磁铁的负极连接，另一端与所述电磁铁负极金属触头连接；
正极电源线，其一端与所述电磁铁电源的正极连接，另一端与所述电磁铁正极金属触头连接；以及
电源连接线，其一端被所述整流罩的尾端压紧在所述整流罩与所述主弹体之间，并与所述电磁铁正极金属触头接触连接，其另一端穿过所述聚氨酯泡沫层和所述金属基泡沫层后返回所述电磁铁负极金属触头处，被所述整流罩压紧并与所述电磁铁负极金属触头接触连接。
6.根据权利要求1所述的一种航行体入水的气囊式复合降载装置，其特征在于，所述整流罩的尾部与主弹体的头部外壁通过连接机构可分离连接。
7.根据权利要求6所述的一种航行体入水的气囊式复合降载装置，其特征在于，所述连接机构包括：
多个金属片，且多个所述金属片围绕所述主弹体的轴线分布，所述金属片的一端与所述整流罩的尾端固定连接，其另一端向所述整流罩的头端延伸后又返回向所述整流罩的尾端延伸，并穿入加工在所述主弹体外壁上的金属片卡槽后发生弧形弯曲，且端部与所述主弹体的外壁接触连接。
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