CN112525018A - 一种分瓣式悬抛整流罩结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种分瓣式悬抛整流罩结构。整流罩结构包括端头帽、锥段、柱段及集中力扩散段;其中端头帽采用分瓣式的玻璃钢结构,锥段和柱段采用分瓣式蜂窝夹层结构,集中力扩散段采用分瓣式蒙皮桁条结构,并在集中力扩散段安装分离弹簧和悬抛铰链。横向方向分瓣的各段通过螺钉连接,纵向方向通过爆炸螺栓将两瓣结构连接为一体。整流罩与箭体通过横向爆炸螺栓连接。当箭体与整流罩分离时,横向、纵向爆炸螺栓启爆,整流罩在弹簧力的作用下,沿着铰链转轴进行旋转及分离,实现整流罩与箭体的分离。在轴压和外压联合作用的情况下,该整流罩结构形式具有质量小、结构效率高、加工工艺性好、加工周期短、成本低等优点。关键词:整流罩,蜂窝夹层,悬抛。

Description

一种分瓣式悬抛整流罩结构
技术领域
本发明属于火箭弹、运载火箭等技术领域,具体涉及一种分瓣式悬抛整流罩结构。
背景技术
整流罩位于箭体的最前端。当火箭在大气层内飞行时,整流罩主要作用是维持箭体外形、保护载荷等。当火箭飞出大气层后,保护载荷的任务已经完成,为了提高效率,增大火箭的运载能力及让出载荷的释放通道,需要将整流罩抛掉。整流罩一般由两个蚌壳式结构通过锁紧机构,连成整体。为实现两蚌壳式半罩的分离,在整流罩上还必须有分离机构。分离方式有横向平推、旋转分离;分离能量有弹射筒、无污染导爆索、弹簧等。
火箭在飞行过程中,整流罩主要承受风切变形成的弯矩、横向剪力、加速飞行过程中的过载,以及内压和外压。在这些外载荷的作用下,整流罩的结构应该满足以下要求:第一,具有足够的强度,保证不发生失稳和强度破坏;第二,具有足够的刚度,不发生大的变形,防止整流罩与载荷相撞;第三,两个半罩可靠的锁紧、可靠的分离,分离过程中不与载荷和箭体发生碰撞等。
常见的整流罩结构为半硬壳式结构和蜂窝夹层结构,半硬壳式结构能够承受较大的轴压,具有较好的刚度,但结构效率较低。蜂窝夹层结构的效率高,比刚度大,但承受轴压及集中力能力差。为使整流罩既能承受大的轴压又使其结构效率高,将两种结构形式进行结合,在轴压大、外压小的部段采用半硬壳式结构,在轴压小、外压大的部段采用蜂窝夹层结构。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种分瓣式悬抛整流罩结构,分离方式采用悬抛分离,分离能量来自弹簧弹力,结构上采用蜂窝夹层结构和蒙皮桁条结构相结合的形式。该整流罩结构形式即能承受较大的轴外压联合作用力,也可承受横向分离点上的集中载荷,具有质量小、结构效率高、加工工艺性好、加工周期短、成本低、分离可靠等优点。
一种分瓣式悬抛整流罩结构,该结构由端头帽、锥段、柱段、集中力分散段四个舱段组成;整流罩分为两半罩,I半罩和III半罩,两半罩关于II-IV象限对称,半罩上的各个舱段之间用螺钉连接,半罩与半罩之间通过纵向爆炸螺栓连接。在II、IV象限处安装分离弹簧,I象限和III象限处安装铰链。整流罩分离时,横向、纵向爆炸螺栓启爆,两半罩在分离弹簧的弹力作用下,绕铰链转轴进行旋转分离,实现整流罩与箭体的分离。
所述端头帽由两半罩组成,端头帽半罩包括壳体,底部对接框、端部加强框等;
所述锥段由两半罩组成,锥段半罩包括面板、蜂窝芯子、端框、加强框、垫块等;
所述柱段由两半罩组成,柱段半罩包括面板、蜂窝芯子、端框、加强框、垫块等;
所述集中力分散段由两半罩组成,集中力分散段半罩包括蒙皮、桁条、端框、弹簧组件、铰链、横向爆炸螺栓盒等;弹簧组件包括弹簧支架、锁紧螺钉、推杆、心轴、弹簧等。
整流罩分离时,为防止爆炸螺栓在分离后残骸掉落碰到仪器设备等部件,需要对其进行防护。在纵向爆炸螺栓两侧安装爆炸螺栓盒1、爆炸螺栓盒2;在横向爆炸螺栓处安装横向分离爆炸螺栓盒,为使横向爆炸螺栓的螺母方便安装,在集中力分散段蒙皮上开安装操作口,并在蒙皮内表面安装横向分离爆炸螺栓盒,防止螺母在拧紧的过程中掉入舱内及爆炸后残骸落入舱内。
为使整流罩平稳分离及在分离时获得较大的旋转力矩,分离弹簧应对称布置在远离铰链转轴位置。
附图说明
图1为本发明结构图
图2为本发明主视图及侧视图
图3为本发明端头帽半罩结构图
图4为本发明端头帽半罩剖视图
图5为本发明锥段半罩结构图
图6为本发明柱段半罩结构图
图7为本发明集中力分散半罩结构图
图8为本发明纵向分离组件结构图
图9为本发明纵向爆炸螺栓盒1结构图
图10为本发明纵向爆炸螺栓盒2结构图
图11为本发明分离弹簧组件结构图
其中,1-端头帽,2-锥段,3-柱段,4-集中力分散段,5-纵向分离组件,6-分离弹簧组件,7-横向爆炸螺栓盒,8-铰链;
101-端头帽底部对接框,102-端头帽壳体,103-端头帽端部加强框;
201-锥段上端框,202-锥段纵向端框,203-锥段下端框,204-垫块,205-加强框,206-蜂窝芯子,
207-面板;
301-柱段上端框,302-柱段纵向端框,303-柱段下端框,304-垫块,305-加强框,306-蜂窝芯子,
307-面板;
401-上端框,402-桁条,403-下端框,404-蒙皮,405-口框;
501-纵向爆炸螺栓盒1,502-爆炸螺栓,503-螺母,504-纵向爆炸螺栓盒2;
601-弹簧支架,602-锁紧螺钉,603-推杆,604-心轴,605-弹簧;
具体实施方式
下面结合附图并举实施例,对本发明进行详细描述。
如图1、2所示,本发明提供了一种分瓣式悬抛整流罩结构,结构包括端头帽1、锥段2、柱段3、集中力分散段4、纵向分离组件5,分离弹簧组件6,横向爆炸螺栓盒7,铰链8;
端头帽1由两半罩组成,端头帽半罩结构如图3、4所示,包括壳体102,底部对接框101、端部加强框103等;火箭飞行过程中,端头帽受气动加热较为严重,壳体102的材料一般选防隔热效果好的玻璃钢,底部对接框101、端部加强框103材料为铝合金型材,壳体102与底部对接框101、端部加强框103之间通过沉头螺钉连接。
锥段2由两半罩组成,锥段半罩结构如图5所示,包括面板207、蜂窝芯子206、端框、加强框205、垫块204等,端框包括上端框201、下端框203、纵向端框202;端框与垫块204、加强框205、面板207通过铆钉连接;端框与垫块204、加强框205材料为铝合金型材,面板207、蜂窝芯子206材料可以根据载荷及使用性能要求进行选择,面板材料一般有铝合金材料、碳纤维复合材料;蜂窝芯子材料一般有铝蜂窝、纸蜂窝等,蜂窝芯子206与面板207之间胶接,并用热压灌进行固化。
柱段3由两半罩组成,柱段半罩结构如图6所示,包括面板307、蜂窝芯子306、端框、加强框305、垫块304等;端框包括上端框301、下端框303、纵向端框302;柱段半罩结构材料、连接方式及连接工艺与锥段保持一致。
集中力分散段4由两半罩组成,集中力分散段半罩结构如图7所示,包括蒙皮404、桁条402、上端框401、下端框403、弹簧组件6、铰链8、横向爆炸螺栓盒7等;其中蒙皮404、桁条402、端框、横向爆炸螺栓盒7材料为铝合金,并通过铆钉进行连接。桁条402的截面形状有工字型、L型、T型等,根据载荷大小可选择不同截面的型材。铰链8在整流罩的分离过程中支撑半罩的旋转,承受较大的铰链力矩,为保证半罩旋转的平稳性,铰链8材料选合金钢,保证足够的强度和刚度。在蒙皮上开安装操作口,方便横向爆炸螺栓的拧紧,并用口框405进行密封。
弹簧组件6包括弹簧支架601、锁紧螺钉602、推杆603、心轴604、弹簧605等,如图11所示。弹簧支架601通过铆钉铆接在蒙皮404上;推杆603、心轴604、弹簧605通过锁紧螺钉602连接为一体,并通过拧紧锁紧螺钉可对弹簧的弹力进行调整;调整好后通过螺钉安装在弹簧支架601上;整流罩安装在箭体上后将锁紧螺钉602拆除,使弹簧605的弹力通过推杆603传递到箭体上。
如图2、7所示,铰链8安装在集中力分散段4的I、III象限,弹簧组件6安装在集中力分散段4的II、IV象限,保证弹簧的弹力提供较大的整流罩旋转力矩。
整流罩包括两半罩,两半罩上的各个舱段通过螺钉连接,半罩之间通过爆炸螺栓502连接,如图8、9、10所示,爆炸螺栓两侧安装爆炸螺栓盒1(501)和爆炸螺栓盒2(504),防止爆炸螺栓502在启爆分离后的残骸掉落碰到仪器设备等部件。

Claims (8)

1.一种分瓣式悬抛整流罩结构,其特征在于:该结构包括端头帽1、锥段2、柱段3、集中力分散段4、纵向分离组件5;
所述端头帽1由两半罩组成,端头帽半罩包括壳体102,底部对接框101、端部加强框103等;
所述锥段2由两半罩组成,锥段半罩包括面板207、蜂窝芯子206、端框、加强框205、垫块204等;
所述柱段3由两半罩组成,柱段半罩包括面板307、蜂窝芯子306、端框、加强框305、垫块304等;
所述集中力分散段4由两半罩组成,集中力分散段半罩包括蒙皮404、桁条402、端框、分离弹簧组件6、铰链8、横向爆炸螺栓盒7等;分离弹簧组件6包括弹簧支架601、锁紧螺钉602、推杆603、心轴604、弹簧605等;
所述纵向分离组件5包括纵向爆炸螺栓盒1(501),爆炸螺栓502,螺母(503),纵向爆炸螺栓盒2(504)。
2.如权利要求1所述的端头帽,其特征在于:壳体采用防隔热效果好的玻璃钢材料,对接框和加强框采用铝合金材料,保证端头帽的连接强度和刚度,壳体与对接框和加强框采用沉头螺钉连接,保证壳体表面的光滑性,减小箭体飞行阻力及局部气动加热。
3.如权利要求1所述的锥段,其特征在于:锥段采用蜂窝夹层结构,根据载荷的大小可对面板和蜂窝芯子的材料进行优化选择;在连接部位采用铝合金的端框,并用加强框和垫块对连接部位进行加强,可根据载荷大小对加强框和垫块进行优化设计;加强框、垫块、端框与面板通过螺钉或者铆钉连接,面板与蜂窝芯子用胶接连接,通过热压灌进行固化。
4.如权利要求1所述的柱段,其特征在于:柱段同样采用蜂窝夹层结构,为使生产、加工、装配方便,蜂窝夹层结构、端框等结构与锥段保持一致。
5.如权利要求1所述集中力分散段,其特征在于:集中力分散段需要承受较大的轴力、横向分离弹簧的集中力和整流罩分离时沿铰链转轴悬抛的铰链力矩,结构形式为蒙皮桁条结构,根据载荷的大小可对蒙皮厚度和桁条截面形状及分布进行优化设计;蒙皮与桁条、端框、横向爆炸螺栓盒等通过铆钉进行连接,为方便横向爆炸螺栓的拧紧,在蒙皮上开安装操作口,爆炸螺栓拧紧后用口框进行密封。
6.如权利要求1所述分离弹簧组件,其特征在于:弹簧支架601通过铆钉铆接在蒙皮404上,推杆603、心轴604、弹簧605通过锁紧螺钉602连接为一体,并可通过拧紧锁紧螺钉可对弹簧的弹力进行调整;调整好后通过螺钉安装在弹簧支架601上;整流罩安装在箭体上后将锁紧螺钉602拆除,使弹簧605的弹力通过推杆603能够传递到箭体上。
7.如权利要求1、6所述分离弹簧组件,其特征在于:弹簧组件6安装于集中力分散段4的II、IV象限,铰链8安装与集中力分散段4的I、III象限,保证弹簧的弹力提供较大的整流罩旋转力矩。
8.如权利要求1、6所述纵向分离组件,其特征在于:爆炸螺栓502两侧安装爆炸螺栓盒1(501)和爆炸螺栓盒2(504),防止爆炸螺栓502在启爆分离后的残骸掉落碰到仪器设备等部件。
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