CN115215712A - 一种解锁功能冗余的柔性导爆索切割分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明一种解锁功能冗余的柔性导爆索切割分离装置，包括：分离环壳体、保护罩、柔性导爆索、集束起爆接头和起爆装置；保护罩固定安装在分离环壳体的内壁上，分离环壳体与保护罩之间设置有多根柔性导爆索；集束起爆接头固定安装在分离环壳体的内壁上；起爆装置固定安装在集束起爆接头上；柔性导爆索的两端通过集束起爆接头连接起爆装置，集束起爆接头用于使柔性导爆索两个自由端的轴线平行；集束起爆接头和起爆装置配合使用，用于实现柔性导爆索的轴向起爆。本发明结构合理，安装简单，实现了两根柔性导爆索的同时轴向起爆，提升了产品的分离可靠性。

Description

一种解锁功能冗余的柔性导爆索切割分离装置

技术领域

本发明属于导爆索分离结构技术领域，特别是一种解锁功能冗余的柔性导爆索切割分离装置。

背景技术

线式分离装置具有分离同步性好、可靠性高、连接刚度连续等优点，常用于大型弹箭体结构的级间分离。柔性导爆索分离装置作为线性分离装置的一种，因其结构简单、安装操作方便、环境适应性高等优点得到广泛使用。

柔性导爆索作为分离火工动力源，直接关系到分离可靠性。但是，目前常用的柔性导爆索分离装置，普遍采用一根柔性导爆索作为分离火工动力源。存在解锁功能上的单点故障模式，只能在设计上靠起爆环节的冗余设计提高可靠性。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种解锁功能冗余的柔性导爆索切割分离装置，消除了解锁功能的单点故障模式，提高了分离可靠性。相对以往柔性导爆索分离装置，本发明具有良好的贮存性、工艺性、环境适应性和更高的可靠性。

本发明的技术解决方案是：

一种解锁功能冗余的柔性导爆索切割分离装置，包括：分离环壳体、保护罩、柔性导爆索、集束起爆接头和起爆装置；

保护罩固定安装在分离环壳体的内壁上，分离环壳体与保护罩之间设置有多根柔性导爆索；

集束起爆接头固定安装在分离环壳体的内壁上；起爆装置固定安装在集束起爆接头上；

柔性导爆索的两端通过集束起爆接头连接起爆装置，集束起爆接头用于使柔性导爆索两个自由端的轴线平行；

集束起爆接头和起爆装置配合使用，用于实现柔性导爆索的轴向起爆。

优选地：柔性导爆索两个自由端的轴线均沿分离环壳体的径向方向。

优选地：所述分离环壳体的外壁上加工有多道环形凹槽作为削弱槽。

优选地：所述削弱槽的截面为V字型或者U字型。

优选地：两削弱槽之间分离环壳体的最大厚度取值范围为削弱槽对称面位置处的分离环壳体厚度的1到2倍。

优选地：所述削弱槽包括：分离槽和止裂槽；

分离槽用于在柔性导爆索爆炸做功下，将分离环壳体分离为多段壳体；

止裂槽用于防止柔性导爆索爆炸所产生的裂纹在分离环壳体上扩展。

优选地：所述分离槽和止裂槽间隔设置。

优选地：所述保护罩外壁上加工有多道环形凹槽作为装药槽，装药槽用于放置柔性导爆索。

优选地：所述装药槽的位置与分离槽的位置对应。

优选地：所述柔性导爆索包括由外至内依次设置的聚乙烯挤塑包覆层，纤维编织层和金属圆管，金属圆管内填充有猛性炸药。

优选地：所述猛性炸药的材料为黑索金。

优选地：所述集束起爆接头包括：起爆接口、导爆索安装孔、螺钉孔、起爆接头座、台阶结构和光滑过渡孔；

起爆接头座通过螺钉孔固定安装在分离环壳体的内壁上；

起爆接头座上设置有起爆接口，起爆接口上加工有导爆索安装孔，起爆接头座上加工有光滑过渡孔；导爆索安装孔与光滑过渡孔相连通；

光滑过渡孔用于改变柔性导爆索自由端的走向；

柔性导爆索的自由端依次穿过光滑过渡孔和导爆索安装孔，并连接起爆装置；起爆装置固定连接起爆接口。

与现有技术相比，本发明的优点主要体现在以下几个方面：

1)本发明采用了两根柔性导爆索作为分离装置的做功火工品，结构上设计了五道削弱槽和保护罩两道装药槽，消除了柔性导爆索分离装置解锁功能上的单点故障模式，避免由于没有冗余或代替的操作程序作为补救措施而导致系统、分系统、单机产品故障，提高了分离可靠性。

2)本发明集束起爆接头结构，结构合理，安装简单，实现了两根柔性导爆索的同时轴向起爆，减少起爆装置数量，提升了产品的点火可靠性。

附图说明

图1为解锁功能冗余的柔性导爆索分离装置图；

图2为解锁功能冗余的柔性导爆索分离装置截面示意图；

图3为分离环壳体截面示意图；

图4为分离环壳体分离槽位置示意图；

图5为分离环壳体截面示意图；

图6为保护罩结构示意图；

图7为柔性导爆索截面示意图；

图8为集束起爆接头的结构示意图；

图9(a)为集束起爆接头的剖视图；

图9(b)为集束起爆接头的仰视图；

图10(a)为集束起爆接头安装示意图；

图10(b)为台阶结构与保护罩配合示意图。

具体实施方式

为了消除现有柔性导爆索分离装置解锁功能的单点故障模式，本发明采用了两根柔性导爆索作为分离装置的做功火工品，结构上设计了五道削弱槽、保护罩两道装药槽和轴向集束起爆接头等。本发明结构合理，安装简单，实现了两根柔性导爆索的同时轴向起爆，提升了产品的分离可靠性。

如图1和2所示，本发明解锁功能冗余的柔性导爆索分离装置，由分离环壳体1、保护罩2、柔性导爆索3、集束起爆接头4和起爆装置5组成。分离环壳体1和保护罩2通过周向均布的多个紧固件6连接。保护罩2外壁加工有多个环状凹槽作为装药槽，装药槽用于放置柔性导爆索3。本发明实施例中，分离环壳体1和保护罩2之间设置有两根柔性导爆索3。柔性导爆索3的两端通过集束起爆接头4连接起爆装置5，集束起爆接头4和起爆装置5配合实现柔性导爆索3的轴向起爆。

起爆接头结构的起爆方式分为垂直起爆方式和轴向起爆方式。垂直起爆方式起爆点位于导爆索的侧面，呈90°方向对导爆索提供爆轰刺激能量。根据爆轰物理的经典理论——拐角效应，垂直起爆方式存在设计隐患，因为爆轰波从有限区域向周围发散传播时，爆轰波先主要朝起爆方向前进，然后才向侧向扩展，且沿起爆方向的爆轰传播速度要大于沿侧向的速度。当某些局部侧向速度小于一定值时，会导致爆轰熄灭，形成不爆轰区域，即死区。采用轴向起爆方式能够有效避免爆轰波的拐角效应造成的工作不可靠。分离装置如图1-图3所示。

分离环壳体1型面除了分离厚度需要满足承载要求外，还要预置制多个削弱槽(可以选用V型或者U型)。分离环壳体1一般为铝合金金属材料。本发明中在分离环壳体1的外表面预制5道V型削弱槽，削弱槽包括：分离槽和止裂槽。如图4所示，其中101和102均是分离槽，实现分离环壳体1分离面的冗余设计，其余3道槽为止裂槽。在分离环壳体1外表面预置分离槽对应的壳体内位置通过保护罩2安装柔性导爆索3。分离槽是导爆索做功将分离环壳体实现分离的位置；止裂槽是防止爆炸所产生的裂纹在壳体中扩展。

本发明工作原理如下：

通过起爆装置5将柔性导爆索3引爆，柔性导爆索3做功使分离环壳体1在预制两个分离槽的位置断裂，实现分离。

分离环壳体1型面设计，兼顾承载和分离的双重功能。如图5所示，图中主要参数的定义及设计依据如下：

H为分离面削弱槽对应分离环壳体1的厚度，这个值主要由结构承载能力确定。

H1为两削弱槽之间分离环壳体1的厚度，按照1～2倍的H确定。

D为两道削弱槽的槽间距，设计选取范围6～13mm。

R为削弱槽的槽底倒角，倒角半径的选取范围为0.6～2mm。

C为V型削弱槽的开口角度，选取范围为60°～120°。

保护罩2在分离环壳体1内侧，设置两个装药槽(第一装药槽201和第二装药槽202)，装药槽用来安装和固定柔性导爆索3的位置，同时保护分离环壳体内部仪器不受损害，保护罩2上加工有多个周向均布的连接孔203，保护罩2通过连接孔203和紧固件6连接分离环壳体1，如图6所示。保护罩2材料可以选用强度和韧度兼顾的铝合金等金属材料或者玻璃钢复合材料，要求在爆炸过程中不损坏，且不会产生多余物。

柔性导爆索3是做功元件，通过保护罩2固定在分离环壳体1内侧，与分离环壳体1上预置的分离槽位置对应。柔性导爆索3采用延展性好的金属作为圆管壳体材料，管内装药为猛炸药，并具有增加强度功能的纤维编织层和具有密封防潮和表面防护功能的聚乙烯挤塑包覆层，截面结构示意见图7，由外至内依次为聚乙烯挤塑包覆层301，纤维编织层302，金属圆管303和黑索金304。该产品本身具有良好的安装工艺性、贮存性和环境适应性。

柔性导爆索3和集束起爆接头4构成了解锁功能冗余的柔性导爆索分离装置的火工品系统。

集束起爆接头4可实现两根柔性导爆索的同时起爆，结构示意图如图8所示，由起爆接口401、导爆索安装孔402、螺钉孔403、起爆接头座404和台阶结构405组成。如图10(a)所示，集束起爆接头404通过螺钉孔403与分离环壳体1相连，柔性导爆索3沿着两个导爆索安装孔402从起爆接口401穿出。台阶结构405能够保证集束起爆接头4与保护罩2的安装配合，如图10(b)所示。

集束起爆接头4结构剖面如图9(a)所示，起爆接口401的外螺纹与起爆装置5连接，柔性导爆索3沿着光滑过渡孔406穿出，光滑过渡孔406能保护柔性导爆索3不受损伤，保证柔性导爆索3的正常引爆和工作。如图9(b)所示，起爆接口401上有两个导爆索安装孔402，可实现两根柔性导爆索共同起爆，减少了分离火工品数量，提高了分离可靠性。

本发明一种解锁功能冗余的柔性导爆索分离装置，柔性导爆索和分离面参数均采用冗余设计，具有更高的分离可靠性。

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。在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (12)

1.一种解锁功能冗余的柔性导爆索切割分离装置，其特征在于，包括：分离环壳体(1)、保护罩(2)、柔性导爆索(3)、集束起爆接头(4)和起爆装置(5)；

保护罩(2)固定安装在分离环壳体(1)的内壁上，分离环壳体(1)与保护罩(2)之间设置有多根柔性导爆索(3)；

集束起爆接头(4)固定安装在分离环壳体(1)的内壁上；起爆装置(5)固定安装在集束起爆接头(4)上；

柔性导爆索(3)的两端通过集束起爆接头(4)连接起爆装置(5)，集束起爆接头(4)用于使柔性导爆索(3)两个自由端的轴线平行；

集束起爆接头(4)和起爆装置(5)配合使用，用于实现柔性导爆索(3)的轴向起爆。

2.根据权利要求1所述的一种解锁功能冗余的柔性导爆索切割分离装置，其特征在于：柔性导爆索(3)两个自由端的轴线均沿分离环壳体(1)的径向方向。

3.根据权利要求1所述的一种解锁功能冗余的柔性导爆索切割分离装置，其特征在于：所述分离环壳体(1)的外壁上加工有多道环形凹槽作为削弱槽。

4.根据权利要求3所述的一种解锁功能冗余的柔性导爆索切割分离装置，其特征在于：所述削弱槽的截面为V字型或者U字型。

5.根据权利要求3所述的一种解锁功能冗余的柔性导爆索切割分离装置，其特征在于：两削弱槽之间分离环壳体(1)的最大厚度取值范围为削弱槽对称面位置处的分离环壳体(1)厚度的1到2倍。

6.根据权利要求3所述的一种解锁功能冗余的柔性导爆索切割分离装置，其特征在于：所述削弱槽包括：分离槽和止裂槽；

分离槽用于在柔性导爆索(3)爆炸做功下，将分离环壳体(1)分离为多段壳体；

止裂槽用于防止柔性导爆索(3)爆炸所产生的裂纹在分离环壳体(1)上扩展。

7.根据权利要求6所述的一种解锁功能冗余的柔性导爆索切割分离装置，其特征在于：所述分离槽和止裂槽间隔设置。

8.根据权利要求6或7所述的一种解锁功能冗余的柔性导爆索切割分离装置，其特征在于：所述保护罩(2)外壁上加工有多道环形凹槽作为装药槽，装药槽用于放置柔性导爆索(3)。

9.根据权利要求8所述的一种解锁功能冗余的柔性导爆索切割分离装置，其特征在于：所述装药槽的位置与分离槽的位置对应。

10.根据权利要求1所述的一种解锁功能冗余的柔性导爆索切割分离装置，其特征在于：所述柔性导爆索(3)包括由外至内依次设置的聚乙烯挤塑包覆层(301)，纤维编织层(302)和金属圆管(303)，金属圆管(303)内填充有猛性炸药。

11.根据权利要求10所述的一种解锁功能冗余的柔性导爆索切割分离装置，其特征在于：所述猛性炸药的材料为黑索金(304)。

12.根据权利要求1～7或10～11任意之一所述的一种解锁功能冗余的柔性导爆索切割分离装置，其特征在于：所述集束起爆接头(4)包括：起爆接口(401)、导爆索安装孔(402)、螺钉孔(403)、起爆接头座(404)、台阶结构(405)和光滑过渡孔(406)；

起爆接头座(404)通过螺钉孔(403)固定安装在分离环壳体(1)的内壁上；

起爆接头座(404)上设置有起爆接口(401)，起爆接口(401)上加工有导爆索安装孔(402)，起爆接头座(404)上加工有光滑过渡孔(406)；导爆索安装孔(402)与光滑过渡孔(406)相连通；

光滑过渡孔(406)用于改变柔性导爆索(3)自由端的走向；

柔性导爆索(3)的自由端依次穿过光滑过渡孔(406)和导爆索安装孔(402)，并连接起爆装置(5)；起爆装置(5)固定连接起爆接口(401)。

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