CN114166074A - 一种可展开模拟弹体装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及可展开机构与结构技术领域，具体涉及一种可展开模拟弹体装置，其特征是：至少包括：可展开骨架（14）、表面薄膜（1）、弹性薄膜支撑圈（2）、内部索网（15）；弹性薄膜支撑圈（2）由多组不同直径组成，按直径从小到大依次通过连接索连接在可展开骨架（14）的每一级伸出杆连接盘上，锥体形状的表面薄膜（1）包裹在弹性薄膜支撑圈（2）外，可展开骨架（14）为依靠弹性势能展开的无源可展开伞状结构；弹性薄膜支撑圈（2）及其上连接的轴向支撑索用于在展开时将表面薄膜（1）撑起，防止锥形型面发生凹陷；模拟弹体装置工作状态下呈锥形。该装置具有较高的型面拟真度，可从结构形态角度达到以假乱真的效果。
Description
技术领域
本发明涉及可展开机构与结构技术领域，具体涉及一种可展开模拟弹体装置。
背景技术
反导系统拦截导弹时，分为高空拦截和低空拦截。前者用于拦截离开大气层的导弹；后者用于拦截进入目标上空的导弹。由于末端拦截难度较高，因此高空拦截导弹受到普遍重视。
随着世界各军事大国反导技术的进步，导弹的被拦截率不断上升。为使导弹能够顺利突破拦截，通常的方法是利用多弹头协同飞行，一方面增大反导压力，另一方面也可以实现一次发射打击多个目标的战略意图。
然而弹头数量受到运载能力（尺寸和质量）限制很难再有提高的空间。因此，具有高收纳比、轻质量，又能大量携带的模拟弹体装置受到广泛关注。
发明内容
针对上述对于新式模拟弹体的需求，本发明的目的是提供一种基于刚性骨架的可展开模拟弹体装置，该装置具有较高的型面拟真度，可从结构形态角度达到以假乱真的效果。
本发明通过下述技术方案实现，一种可展开模拟弹体装置，其特征是：至少包括：可展开骨架14、表面薄膜1、弹性薄膜支撑圈2、内部索网15；弹性薄膜支撑圈2由多组不同直径组成，按直径从小到大依次通过连接索连接在可展开骨架14的每一级伸出杆连接盘上，锥体形状的表面薄膜1包裹在弹性薄膜支撑圈2外，可展开骨架14为依靠弹性势能展开的无源可展开伞状结构；弹性薄膜支撑圈2及其上连接的轴向支撑索用于在展开时将表面薄膜1撑起，防止锥形型面发生凹陷；模拟弹体装置工作状态下呈锥形。
所述可展开骨架14包括：骨架基座3、伞端活动盘6、伸出杆连接盘7、伸出端伸出杆8、弹头连接盘9、伞端长杆4、伞端短杆5；伞端活动盘6，伞端长杆4，伞端短杆5组成伞端展开机构，伸出杆连接盘7、伸出端伸出杆8组成伸出端四级展开机构，伞端展开机构和伸出端四级展开机构组合构成可展开模拟弹体装置的骨架。
所述的伞端展开机构的伞端活动盘6和骨架基座3沿盘边有间隔分布的连接孔，伞端短杆5分别通过连接孔连接在骨架基座3上，形成底部基座支撑体，多个伞端长杆4一端连接在伞端活动盘6的连接孔上，另一端与伞端短杆5的中间连接，在伞端活动盘6和骨架基座3中心有通孔，装置主轴13底部连接在骨架基座3中心位置，另一端穿过伞端活动盘6的中心孔，与一个伸出端四级展开机构的伸出杆连接盘7中心底部连接。
所述的内部索网15分为连接索与支撑索，连接索连接伸出杆连接盘7与弹性薄膜支撑圈2，用于对弹性薄膜支撑圈2进行定位；支撑索连接弹头连接盘9与伞端长杆4，中间通过每一级弹性薄膜支撑圈2，用于支撑表面薄膜1的型面，保持型面精度，防止凹陷，连接索与支撑索形成张拉体系用于维持装置展开后的内部张力平衡。
所述的伸出杆连接盘7有4个，将整体结构沿轴向分为5层，弹头连接盘9位于可展开骨架14顶端，伸出端伸出杆8为双杆结构，双杆并排由两个伸出杆连接盘7定位；共有四段八根伸出端伸出杆8，每根伸出杆与弹头方向的连接盘固连，与弹尾方向的连接盘滑动副连接，每两段伸出端伸出杆8轴心连线以十字交叉通过伸出杆连接盘7以免相互阻碍，与伸出杆连接盘7滑动连接的一端通过限位孔。
所述的伸出杆连接盘7为盘状结构，中间有十字分布的8个通过孔，其中有两个孔位为限位孔，限位孔位置根据每一段伸出杆位置确定，只有连接盘展开后对应的两根杆需要被限位，四个盘每个盘限位对应的两根杆限位孔结构相同，孔内包含锁定块10和施力弹簧11，限位孔固定安装在连接盘外壳12开孔内；伸出杆连接盘7的锁定块10位于对应孔位的两侧内部，锁定块10是通过调节螺栓的旋入程度，调节锁定力度，每个盘内设有两组。
所述的伞端展开机构在底部，伸出端四级展开机构在顶部，伞端展开机构用于骨架的锥体展开，伸出端四级展开机构用于伸出端伸出，伞端与伸出端展开机构均有绑带，其中伞端设有两级，在装置展开时，先断开伞端一级绑带，使伞端打开一定角度，然后断开伸出端绑带使伸出端四级展开机构先于伞端展开机构展开到位，最后断开伞端二级绑带，将装置展开到位；伸出端伸出杆8尾部设有与伸出杆连接盘7相同孔位锁定块10对应的凹槽，展开定位后不需要弹簧继续提供推力，伸出端到位后，伞端展开到位；骨架收拢时结构紧凑，极大地提高了收纳比；收拢时伞端与伸出端均有绑带约束，防止意外展开。
所述的表面薄膜1在收拢时采用基于Z字折叠和叶出模式的锥形面折叠方法进行轴向收拢，通过这种方法，可以在不破坏圆锥面的情况下，将圆锥面沿轴向收拢，降低其高度，然后再将薄膜沿周向盘绕折叠，即可将锥面完全收拢与骨架外侧。
与现有技术相比，本发明通过弹簧驱动刚性零件展开成型，在占用相同体积与重量的情况下，提高了装置型面拟真度；同时通过多级伸出的展开方式，实现了极大的刚性结构收纳比，轴向收纳比可达0.28，径向收纳比可达0.21。
附图说明
图1为本发明实施例展开状态示意图；
图2为图1的收拢状态示意图；
图3为本发明实施例可展开骨架展开示意图；
图4为伸出杆连接盘结构示意图；
图5为图3的收拢示意图；
图6A、6B为表面薄膜折叠方案折痕示意图；
图7A、图7B、图7C、图7D为装置索网支撑结构展开示意。
图中：1、表面薄膜；2、弹性薄膜支撑圈；3、骨架基座；4、伞端长杆；5、伞端短杆；6、伞端活动盘；7、伸出杆连接盘；8、伸出端伸出杆；9、弹头连接盘；10、锁定块；11、施力弹簧；12、连接盘外壳；13、伞端主轴；14、可展开骨架；15、内部索网。
具体实施方式
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。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。
针对现有模拟弹体装置在外形上与实际有较大差异的问题，本发明提供一种无源刚性可展开模拟弹体装置结构设计方案，用于进一步提高装置的型面拟真度。
如图1和图2所示，一种可展开模拟弹体装置，其特征是：至少包括：可展开骨架14、表面薄膜1、弹性薄膜支撑圈2、内部索网15；弹性薄膜支撑圈2由多组不同直径组成，按直径从小到大依次通过连接索连接在可展开骨架14的每一级伸出杆连接盘上，锥体形状的表面薄膜1包裹在弹性薄膜支撑圈2外，可展开骨架14为依靠弹性势能展开的无源可展开伞状结构；弹性薄膜支撑圈2及其上连接的轴向支撑索用于在展开时将表面薄膜1撑起，防止锥形型面发生凹陷；模拟弹体装置工作状态下呈锥形。
如图2和图3所示，所述可展开骨架14包括：骨架基座3、伞端活动盘6、伸出杆连接盘7、伸出端伸出杆8、弹头连接盘9、伞端长杆4、伞端短杆5；伞端活动盘6，伞端长杆4，伞端短杆5组成伞端展开机构，伸出杆连接盘7、伸出端伸出杆8组成伸出端四级展开机构，伞端展开机构和伸出端四级展开机构组合构成可展开装置骨架。
如图3所示，所述的伸出杆连接盘7有4个，将装置整体结构沿轴向分为5层，弹头连接盘9位于可展开骨架14顶端，伸出端伸出杆8为双杆结构，双杆并排由两个伸出杆连接盘7定位；共有四段八根伸出端伸出杆8，每根伸出杆与弹头方向的连接盘固连，与弹尾方向的连接盘滑动副连接，每两段伸出端伸出杆8轴心连线以十字交叉通过伸出杆连接盘7以免相互阻碍，与伸出杆连接盘7滑动连接的一端通过限位孔。
如图4所示，所述的伸出杆连接盘7为盘状结构，中间有十字分布的4个限位孔，限位孔结构相同，孔内包含锁定块10和施力弹簧11，限位孔固定安装在连接盘外壳12开孔内。伸出杆连接盘7的锁定块10位于对应孔位的两侧内部，锁定块10是通过调节螺栓的旋入程度，调节锁定力度，每个盘内设有两组。
如图5，所述的伞端展开机构在底部，伸出端四级展开机构在顶部，伞端展开机构用于骨架的锥体展开，伸出端四级展开机构用于伸出端伸出，伞端与伸出端展开机构均有绑带，其中伞端设有两级，在装置展开时，先断开伞端一级绑带，使伞端打开一定角度，然后断开伸出端绑带使伸出端四级展开机构先于伞端展开机构展开到位，最后断开伞端二级绑带，将装置展开到位；伸出端伸出杆8尾部设有与伸出杆连接盘7相同孔位锁定块10对应的凹槽，展开定位后不需要弹簧继续提供推力，伸出端到位后，伞端展开到位；骨架收拢时结构紧凑，极大地提高了收纳比；收拢时伞端与伸出端均有绑带约束，防止意外展开。
如图6A和图6B所示，所述的表面薄膜1在收拢时采用基于Z字折叠和叶出模式的锥形面折叠方法进行轴向收拢，通过这种方法，可以在不破坏圆锥面的情况下，将圆锥面沿轴向收拢，降低其高度，然后再将薄膜沿周向盘绕折叠，即可将锥面完全收拢与骨架外侧。所述表面薄膜1由聚酰亚胺制成。
如图7所示，所述的内部索网15分为连接索与支撑索，连接索连接伸出杆连接盘7与弹性薄膜支撑圈2，用于对弹性薄膜支撑圈2进行定位；支撑索连接弹头连接盘9与伞端长杆4，中间通过每一级弹性薄膜支撑圈2，用于支撑表面薄膜1的型面，保持型面精度，防止凹陷，连接索与支撑索形成张拉体系用于维持装置展开后的内部张力平衡。
图7A、图7B、图7C、图7D为索网支撑结构展开示意图。
本发明的工作原理：装置发射后离开弹筒，约束绷带解锁，开始展开，展开分为伞端和伸出端两部分，伸出端到位早于伞端到位，二者均采用弹簧弹力进行驱动，提供展开动力以及克服装置内力展开到位并锁定的力。表面薄膜采用Z字折叠和叶出模式结合的的锥形面折叠方法收拢在装置外圈，展开时跟随可展开骨架进行三级展开，最终形成索—膜—梁张拉结构。
综上所述，本发明为可展开模拟弹体装置，采用弹簧作为驱动力，分为三级展开确保展开锁定的可靠性；通过径向伞状展开，轴向四级伸出展开方式，极大地提高了刚性结构径向、轴向的收纳比，轴向收纳比可达0.28，径向收纳比可达0.21；采用基于Z字折叠和叶出模式的锥形面折叠方法，实现了圆锥型面的收纳；通过加装索网和弹性金属支撑圈，提高展开后的型面精度，防止发生形变。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种可展开模拟弹体装置，其特征是：至少包括：可展开骨架（14）、表面薄膜（1）、弹性薄膜支撑圈（2）、内部索网（15）；弹性薄膜支撑圈（2）由多组不同直径组成，按直径从小到大依次通过连接索连接在可展开骨架（14）的每一级伸出杆连接盘上，锥体形状的表面薄膜（1）包裹在弹性薄膜支撑圈（2）外，可展开骨架（14）为依靠弹性势能展开的无源可展开伞状结构；弹性薄膜支撑圈（2）及其上连接的轴向支撑索用于在展开时将表面薄膜（1）撑起，防止锥形型面发生凹陷；模拟弹体装置工作状态下呈锥形。
2.根据权利要求1所述的一种可展开模拟弹体装置，其特征是：所述的可展开骨架（14）包括：骨架基座（3）、伞端活动盘（6）、伸出杆连接盘（7)、伸出端伸出杆(8)、弹头连接盘(9)、伞端长杆(4)、伞端短杆(5)；伞端活动盘(6)、伞端长杆（4）、伞端短杆（5）组成伞端展开机构；伸出杆连接盘（7）、伸出端伸出杆（8）组成伸出端四级展开机构；伞端展开机构和伸出端四级展开机构组合构成可展开模拟弹体装置的骨架。
3.根据权利要求2所述的一种可展开模拟弹体装置，其特征是：所述的伞端展开机构的伞端活动盘（6）和骨架基座（3）沿盘边有间隔分布的连接孔，伞端短杆（5）分别通过连接孔连接在骨架基座（3）上，形成底部基座支撑体，多个伞端长杆（4）一端连接在伞端活动盘（6）的连接孔上，另一端与伞端短杆（5）的中间连接，在伞端活动盘（6）和骨架基座（3）中心有通孔，伞端主轴（13）底部连接在骨架基座（3）中心位置，另一端穿过伞端活动盘（6）的中心孔，与一个伸出端四级展开机构的伸出杆连接盘（7）中心底部连接。
4.根据权利要求1所述的一种可展开模拟弹体装置，其特征是：所述的内部索网（15）分为连接索与支撑索，连接索连接伸出杆连接盘（7）与弹性薄膜支撑圈（2），用于对弹性薄膜支撑圈（2）进行定位；支撑索连接弹头连接盘（9）与伞端长杆（4），中间通过每一级弹性薄膜支撑圈（2），用于支撑表面薄膜（1）的型面，保持型面精度，防止凹陷，连接索与支撑索形成张拉体系用于维持装置展开后的内部张力平衡。
5.根据权利要求2所述的一种可展开模拟弹体装置，其特征是：所述的伸出杆连接盘（7）有4个，将整体结构沿轴向分为5层，弹头连接盘（9）位于可展开骨架（14）顶端，伸出端伸出杆（8）为双杆结构，双杆并排由两个伸出杆连接盘（7）定位；共有四段八根伸出端伸出杆（8），每根伸出杆与弹头方向的连接盘固连，与弹尾方向的连接盘滑动副连接，每两段伸出端伸出杆（8）轴心连线以十字交叉通过伸出杆连接盘（7）以免相互阻碍，与伸出杆连接盘（7）滑动连接的一端通过限位孔。
6.根据权利要求2所述的一种可展开模拟弹体装置，其特征是：所述的伸出杆连接盘（7）为盘状结构，中间有十字分布的8个通过孔，其中有两个孔位为限位孔，限位孔位置根据每一段伸出杆位置确定，只有连接盘展开后对应的两根杆需要被限位，四个盘每个盘限位对应的两根杆限位孔结构相同，孔内包含锁定块（10）和施力弹簧（11），限位孔固定安装在连接盘外壳（12）开孔内；伸出杆连接盘（7）的锁定块（10）位于对应孔位的两侧内部，锁定块（10）是通过调节螺栓的旋入程度，调节锁定力度，每个盘内设有两组。
7.根据权利要求2所述的一种可展开模拟弹体装置，其特征是：所述的伞端展开机构在底部，伸出端四级展开机构在顶部，伞端展开机构用于骨架的锥体展开，伸出端四级展开机构用于伸出端伸出，伞端与伸出端展开机构均有绑带，其中伞端设有两级，在装置展开时，先断开伞端一级绑带，使伞端打开一定角度，然后断开伸出端绑带使伸出端四级展开机构先于伞端展开机构展开到位，最后断开伞端二级绑带，将装置展开到位；伸出端伸出杆（8）尾部设有与伸出杆连接盘（7）相同孔位锁定块（10）对应的凹槽，展开定位后不需要弹簧继续提供推力，伸出端到位后，伞端展开到位；骨架收拢时结构紧凑，极大地提高了收纳比；收拢时伞端与伸出端均有绑带约束，防止意外展开。
8.根据权利要求1所述的一种可展开模拟弹体装置，其特征是：所述的表面薄膜（1）在收拢时采用基于Z字折叠和叶出模式的锥形面折叠方法进行轴向收拢，通过这种方法，可以在不破坏圆锥面的情况下，将圆锥面沿轴向收拢，降低其高度，然后再将薄膜沿周向盘绕折叠，即可将锥面完全收拢与骨架外侧。
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