CN113865445B - 一种无传爆节点的网络分离装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无传爆节点的网络分离装置，包括级间段壳体、网络防护组件以及一条线性炸药索，所述的网络防护组件包括上侧横向保护罩、下侧横向保护罩、纵向保护罩；所述的级间段壳体纵向设置至少两处减薄区用于安装上述纵向保护罩，级间段壳体的上下端分别设置减薄区用于安装上侧横向保护罩和下侧横向保护罩；一条线性炸药索不间断的穿过整个网络防护组件，在上侧横向保护罩上形成两个并列的起爆接头。

Description

一种无传爆节点的网络分离装置
技术领域
本发明属于航天器结构技术领域，具体涉及一种无传爆节点的网络分离装置。
背景技术
网络分离结构被应用于多种火箭级间分离装置中，具有分离迅速、剩余质量小、对上级结构碰撞风险小等优点。但现有技术方案中，实现网络切割由于需要多个聚能切割索交叉点而设置多个传爆结构，造成传爆环境多、火工品数量多、可靠性低的问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是：针对火箭级间分离对分离装置可靠性高、分离迅速、剩余质量小、对上级结构碰撞风险小、安装方便的需求，本发明公开了一种无传爆节点的网络分离装置。
本发明解决技术的方案是：一种无传爆节点的网络分离装置，包括级间段壳体、网络防护组件以及一条线性炸药索，所述的网络防护组件包括上侧横向保护罩、下侧横向保护罩、纵向保护罩；所述的级间段壳体纵向设置至少两处减薄区用于安装上述纵向保护罩，级间段壳体的上下端分别设置减薄区用于安装上侧横向保护罩和下侧横向保护罩；一条线性炸药索不间断的穿过整个网络防护组件，在上侧横向保护罩上形成两个并列的起爆接头。
优选的，所述起爆接头位置位于上侧横向保护罩上且不与纵向保护罩交接的位置。
优选的，上侧横向保护罩、下侧横向保护罩与纵向保护罩的交点位置均安装交接点保护罩；根据线性炸药索的走向，共包括三类交接点保护罩，其中用于将上侧横向保护罩内线性炸药索导向纵向保护罩以及将纵向保护罩内线性炸药索导向上侧横向保护罩的交接点保护罩记为A型交接点护罩，A型交接点护罩的数量1个；用于将纵向保护罩内线性炸药索改变至相反方向的交接点保护罩记为B型交接点护罩，用于将下侧横向保护罩内线性炸药索导向纵向保护罩，并将纵向保护罩内相反方向线性炸药索重新导向下侧横向保护罩的交接点保护罩记为C型交接点护罩。
优选的，所述线性炸药索的走向为从起爆接头位置开始经部分上侧横向保护罩经A型交接点护罩进入纵向保护罩，之后经C型交接点护罩进入下侧横向保护罩，再经相邻C型交接点护罩进入纵向保护罩经B型交接点护罩在纵向保护罩内反向，再经C型交接点护罩进入下侧横向保护罩，依次类推，最终经A型交接点护罩进入上侧横向保护罩，经剩余部分上侧横向保护罩最终汇至起爆接头。
优选的，所述的A型交接点护罩由两部分相同的结构组成，每部分结构均包括外盖和内盖，所述外盖上设置内凹台，所述内盖上设置突出的扁台，所述内凹台与所述扁台上均设置半U型槽边，扁台插入所述内凹台后形成用于线性炸药索走向的U型槽。
优选的，所述的B型交接点护罩包括B型左外盖、B型左内盖、B型右外盖和B型右内盖；所述B型左外盖、B型右外盖上均设置上侧横U形槽和一个内凹台；所述B型左内盖和B型右内盖上均设置突出的扁台，同侧外盖与内盖的扁台插入内凹台后形成用于线性炸药索走向的U型槽，两侧安装完成后，形成一道上侧的横U形槽和一道下侧的呈倒U形的U形槽。
优选的，所述的C型交接点护罩由两部分相同的结构组成，每部分结构均包括外盖和内盖，所述外盖上设置内凹台，所述内盖上设置突出的扁台，所述内凹台与所述扁台上均设置半U型槽边，扁台插入所述内凹台后形成用于线性炸药索走向的U型槽。
优选的，U型槽内用于线性炸药索转向的圆角半径范围R5-R8mm。
优选的，同一类交接点保护罩内两外盖、两内盖的端面均不平齐。
优选的，下侧呈倒U形的U形槽中心线与上侧的横U形槽中心线的最小距离范围为5-8mm。
优选的，左右两侧形成的下侧的呈倒U形的U形槽的对接面非倒U形的对称面。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明给出了一种无传爆节点的网络分离装置。具有单根炸药索完成分离功能、无传爆结构、适用于柔性导爆索和聚能切割索等多种线式炸药索、分离结构简单的优点，提高级间分离装置整体可靠性。
(1)为提高航天飞行器的运载能力，使用更大的发动机喷管是一个重要的发展方向。本发明形成的网络切割分离结构将两级之间连接的级间段壳体完全切开且横向抛出，可以最大限度的适配大口径喷管和发动机启动后热控分离的需求。避免了原始级间分离结构中，喷管从分离后上级壳体中沿轴向拔出分离，带来的分离间隙小、碰撞风险高、分离速度慢和无法直接热控分离的弊端。本发明形成的网络切割分离结构可以最大限度的减少遗留在继续飞行的上级舱段上的级间段剩余质量，提高运载器的飞行能力和运载能力。
(2)运载器舱段壳体按一般结构进行网络切割须要设置大量的交叉点传爆点，和数量较大的分段的炸药索。数量较多的分段的炸药索和传爆节点，产生大量的火工品间传爆环节，对分离装置整体可靠性和环境适应性都有较大的负面影响。本发明形成的无传爆环节网络切割分离结构，以特殊设计的单根炸药索绕行形式，以单根炸药索形成网络切割布局，完成网络切割功能。其中，经特殊设计的三种节点型式，通过优化设计的线式炸药索间距离，配合特殊设计的分离壳体上对应结构，使交接点护罩组件内的炸药索在不会相互影响的同时，对级间段壳体上交接点分离区域具有良好的切割分离能力，最终可靠的完成节点位置的切割分离及传爆过程。本发明形成的无传爆环节网络切割分离结构，最大数量的减少了火工品数量，优化了结构复度，提高了装置整体可靠性和环境适应性。
(3)本发明经过多种适用于柔性导爆索和聚能切割索等多种线式炸药索，具有很好的适配性。可以满足多种壳段结构、形状、材料性能的切割分离工况。适用于多种运载器对结构壳体进行网络切割的设计要求。经大量仿真和试验验证的布置方式和保护罩结构，保证了装置整体的分离可靠性、无内向多余物和便利安装性。
(4)本发明形成的无传爆环节网络切割分离结构，将单根炸药索的两个端头并列的设置在靠近的位置，并在两端头同时设置起爆器。两起爆器中，任一起爆或同时起爆均可完成全部的切割分离功能，即形成了冗余起爆结构，进一步提高了装置的整体可靠性。其中，特殊设计的起爆端内两炸药索并列端头间的轴间距，在保证起爆位置可靠分离的同时，具有安装方便，占用空间小的优点。
附图说明
图1为无传爆节点的网络分离装置结构图；
图2为网络防护组件结构图；
图3为A型交接点护罩组件结构；
图4为B型交接点护罩组件结构图；
图5为C型交接点护罩组件结构图；
图6为网络分离防护组件展开原理图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步阐述。
本例中无传爆节点的网络分离装置，设计成4分片的网络切割形式。具有1个A型交接点护罩组件，3个B型交接点护罩组件和4个C型交接点护罩组件。起爆接头处，对炸药索两端均设置起爆器，形成冗余起爆结构。级间段壳体1为铝合金材料，起爆接头10为合金钢材料，保护罩为铝合金材料。
级间段壳体1为圆柱、圆锥等筒形固体壳件，由金属或非金属制成。设置上横向分离槽1.1，2道或更多的纵向分离槽1.2，下横向分离槽1.3。横向分离槽和纵向分离槽形成T形交叉。在级间段壳体两端设置连接上级壳段的连接结构1.4和连接下级壳段的连接结构1.5。在壳体内侧，设置用于网络分离防护组件安装用的上侧横向定位面1.6、下侧横向定位面1.7和纵向定位面1.8。定位面结构可以与内肋结构融合。
网络防护组件2为适应于分离面的横、纵连接网格装框体形式，由金属或非金属制成。通过紧固件3与级间段壳体1相应位置连接固定。由上侧横向保护罩组件4、纵向保护罩组件5、下侧横向保护罩组件6、A型交接点护罩组件7、B型交接点护罩组件8、C型交接点护罩组件9、起爆接头10组成。
上侧横向保护罩组件4和下侧横向保护罩组件6均为分段的弧形条状结构，在与级间段壳体贴合的侧面设置用于安装定位线式炸药索11的U形槽。上侧横向保护罩组件4的上侧设置紧固件连接用的通孔。下侧横向保护罩组件6的下侧设置紧固件连接用的通孔。其中，起爆接头10设置在上侧横向保护罩组件4的中间位置，两侧为短形的横向保护罩4.1和4.2。
纵向保护罩组件5由左侧罩5.1和右侧罩5.2组成，每边侧罩均为单根或多根组合成的条状结构。每边侧罩均在与级间段壳体贴合的侧面设置用于安装定位线式炸药索11的U形槽。安装完成后，左侧罩5.1和右侧罩5.2的侧面紧贴在一起。
A型交接点护罩组件7由A型左外盖12、A型左内盖13、A型右外盖14和A型右内盖15组成。安装完成后，形成两道类八字形的炸药索安装用U形槽。其中，A型左外盖12上设置内凹台12.1，用于安装时容纳A型左内盖13的扁台13.2。通孔12.2和13.3用于紧固件安装。半U型槽边12.5与13.4在安装完成后形成完整的U形槽。内圆角12.3与13.1配合，且圆角半径与炸药索11的弯曲半径相适应。A型右外盖14与A型左外盖12基本对称，A型右内盖15与A型左内盖13基本对称。
B型交接点护罩组件8由B型左外盖16、B型左内盖17、B型右外盖18和B型右内盖19组成。安装完成后，形成一道上侧的横U形槽和一道下侧的呈倒U形的U形槽。其中，横U形槽16.1与18.1安装后连成一道。B型左外盖16上设置内凹台16.4，用于安装时容纳B型左内盖17的舌形扁台17.4。B型右外盖18上设置内凹台18.5，用于安装时容纳B型右内盖19的带勾舌形扁台19.8。安装完成后，半U型槽边16.3与17.3形成完整的U形槽，并和半U型槽边18.3与19.3形成完整的U形槽组成倒U状的U形槽。斜面16.2与17.2对接成的斜平面和18.2与19.2对接成的斜面平面贴合在一起。侧边17.7与19.7贴合在一起。通孔16.5、17.6、18.4、19.4用于紧固件连接。
C型交接点护罩组件9由C型左外盖20、C型左内盖21、C型右外盖22和C型右内盖23组成。安装完成后，形成两道类八字形的炸药索安装用U形槽。
工作原理：如图6所示，完成安装后，无传爆节点的网络分离装置形成横纵交接的炸药索11环绕形式。各交接点护罩组件内为横、纵分离面的交接点。在起爆接头10处起爆后，整个炸药索产生剧烈燃烧，利用燃气压力或切割射流将级间段壳体1上的分离区切断，形成多个分瓣片飞出，完成网络切割分离。其中，通过优化设计的距离H1(5-8mm)，使B型交接点护罩组件内的炸药索在不会相互影响的同时，对级间段壳体1上交接点分离区域具有切割分离能力。通过优化设计的距离H2(16-20mm)，使A、C型交接点护罩组件内的炸药索在不会相互影响的同时，对级间段壳体1上交接点分离区域具有切割分离能力。
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。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (11)

1.一种无传爆节点的网络分离装置，其特征在于：包括级间段壳体、网络防护组件以及一条线性炸药索，所述的网络防护组件包括上侧横向保护罩、下侧横向保护罩、纵向保护罩；所述的级间段壳体纵向设置至少两处减薄区用于安装上述纵向保护罩，级间段壳体的上下端分别设置减薄区用于安装上侧横向保护罩和下侧横向保护罩；一条线性炸药索不间断的穿过整个网络防护组件，在上侧横向保护罩上形成两个并列的起爆接头。
2.根据权利要求1所述的网络分离装置，其特征在于：所述起爆接头位置位于上侧横向保护罩上且不与纵向保护罩交接的位置。
3.根据权利要求1所述的网络分离装置，其特征在于：上侧横向保护罩、下侧横向保护罩与纵向保护罩的交点位置均安装交接点保护罩；根据线性炸药索的走向，共包括三类交接点保护罩，其中用于将上侧横向保护罩内线性炸药索导向纵向保护罩以及将纵向保护罩内线性炸药索导向上侧横向保护罩的交接点保护罩记为A型交接点护罩，A型交接点护罩的数量1个；用于将纵向保护罩内线性炸药索改变至相反方向的交接点保护罩记为B型交接点护罩，用于将下侧横向保护罩内线性炸药索导向纵向保护罩，并将纵向保护罩内相反方向线性炸药索重新导向下侧横向保护罩的交接点保护罩记为C型交接点护罩。
4.根据权利要求3所述的网络分离装置，其特征在于：所述线性炸药索的走向为从起爆接头位置开始经部分上侧横向保护罩经A型交接点护罩进入纵向保护罩，之后经C型交接点护罩进入下侧横向保护罩，再经相邻C型交接点护罩进入纵向保护罩经B型交接点护罩在纵向保护罩内反向，再经C型交接点护罩进入下侧横向保护罩，依次类推，最终经A型交接点护罩进入上侧横向保护罩，经剩余部分上侧横向保护罩最终汇至起爆接头。
5.根据权利要求3所述的网络分离装置，其特征在于：所述的A型交接点护罩由两部分相同的结构组成，每部分结构均包括外盖和内盖，所述外盖上设置内凹台，所述内盖上设置突出的扁台，所述内凹台与所述扁台上均设置半U型槽边，扁台插入所述内凹台后形成用于线性炸药索走向的U型槽。
6.根据权利要求3所述的网络分离装置，其特征在于：所述的B型交接点护罩包括B型左外盖、B型左内盖、B型右外盖和B型右内盖；所述B型左外盖、B型右外盖上均设置上侧横U形槽和一个内凹台；所述B型左内盖和B型右内盖上均设置突出的扁台，同侧外盖与内盖的扁台插入内凹台后形成用于线性炸药索走向的U型槽，两侧安装完成后，形成一道上侧的横U形槽和一道下侧的呈倒U形的U形槽。
7.根据权利要求3所述的网络分离装置，其特征在于：所述的C型交接点护罩由两部分相同的结构组成，每部分结构均包括外盖和内盖，所述外盖上设置内凹台，所述内盖上设置突出的扁台，所述内凹台与所述扁台上均设置半U型槽边，扁台插入所述内凹台后形成用于线性炸药索走向的U型槽。
8.根据权利要求5或6或7所述的网络分离装置，其特征在于：U型槽内用于线性炸药索转向的圆角半径范围R5-R8mm。
9.根据权利要求5或6或7所述的网络分离装置，其特征在于：同一类交接点保护罩内两外盖、两内盖的端面均不平齐。
10.根据权利要求6所述的网络分离装置，其特征在于：下侧呈倒U形的U形槽中心线与上侧的横U形槽中心线的最小距离范围为5-8mm。
11.根据权利要求6所述的网络分离装置，其特征在于：左右两侧形成的下侧的呈倒U形的U形槽的对接面非倒U形的对称面。
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