CN116026185A - 一种具有高外内承载比的平面分瓣式复合材料易碎盖 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有高外内承载比的平面分瓣式复合材料易碎盖，属于导弹发射及防护技术领域，本发明包括法兰框、增强架、分离子瓣、分瓣薄弱区和环向薄弱区；薄弱区通过将复合材料层合板胶接制成；增强架设计为能够承载较大外载荷，在较小内载荷下即发生分离的结构。本发明的易碎盖，在导弹未发射时，能够承受较大外界压强不发生损坏，在导弹发射时能够在较小载荷下，以分瓣开盖形式打开，为导弹让出前进通道，是一种结构紧凑，广泛适用新的战略需求的易碎盖。

Description

一种具有高外内承载比的平面分瓣式复合材料易碎盖

技术领域

本发明涉及一种具有高外内承载比的平面分瓣式复合材料易碎盖，属于导弹发射及防护技术领域。

背景技术

导弹发射箱盖的设计是影响导弹快速反应能力的重要因素之一，在导弹贮存时发射箱内充有一定的惰性气体避免弹头电子元件受到腐蚀，箱盖需在一定的压差下保持气密性；在导弹发射时需满足快速发射条件。传统的导弹发射箱盖多为金属盖，其打开方式采用机械式开启或爆炸螺栓开启盖(详见US Pat.3970006,1976；US Pat.4333381,1982)，其制作材料为金属。金属盖一般质量较大，不仅增加整体质量，还需要专门的传动机构和伺服控制机构，长期存放易产生故障，且两种开盖方式存在诸多问题，如机械盖开启时间长，而爆破盖存在维护成本高，维修复杂等。

复合材料具有轻质高强、耐腐蚀性好、可设计性强等优点，已被广泛应用于航空航天、车辆、医疗等领域。使用复合材料制备导弹发射箱盖可以很好的解决传统发射箱盖质量大、反应时间长、维护成本高等问题。

为提高导弹发射效率，满足部队快速作战要求，国内已有其他学者做过研究。国内的一种整体冲破式复合材料薄膜盖(详见CN 1844839A,2006)，利用导弹发射前引擎产生的气流冲击薄膜盖，薄膜盖以预定轨迹整体破坏。国内的定向抛出复合材料易碎盖(详见CN104864773A,2015)，通过设置分离区和连体区，使易碎盖抛出体在气流的冲击下实现定向抛出。以上国内的两种易碎盖未考虑水下使用时大外载荷要求，仅能满足水面上使用条件，并且易碎盖破坏的整个抛出体质量较大，可能对操作人员及其他设备造成干扰。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，公开了一种具有高外内承载比的平面分瓣式复合材料易碎盖，本发明的易碎盖通过设置特殊的增强架结构，使易碎盖获得较大的最大外内载比；采用分瓣开盖模式，减轻抛出体质量，并使易碎盖开盖后能为弹体让出前进通道。制作工艺简单且质量稳定，结构紧凑，解决了现有技术中无法承受大外载荷、流程复杂、质量稳定性较难控制的问题。

本发明是这样实现的：

一种具有高外内承载比的平面分瓣式复合材料易碎盖，其特征在于，所述的易碎盖包括法兰框、分离子瓣、环向薄弱区；所述的分离子瓣中间设置有分瓣薄弱区，俯视下，所述的分瓣薄弱区呈旋转对称，旋转角为90°；所述的分瓣薄弱区处下表面粘接有增强架，所述的增强架共有四个，增强架的结构区域包括增强架头部、增强架配合槽以及增强架根部，增强架头部与相邻增强架的增强架配合槽配合在一起，增强架根部安装在法兰框预留的增强架安装槽中，安装时各个增强架中间位置为分瓣薄弱区胶层；所述的分瓣薄弱区处下表面粘接有仅能够承受外载荷的增强架，增强架能够分担极大比例外载荷，防止易碎盖被分瓣冲破，相较于无增强架易碎盖，其可承受最大外载荷能够提高两倍以上，而在内载荷下，增强架发生分离，易碎盖分瓣薄弱区破坏后分瓣开盖，增强架对易碎盖可承受的最大内载荷无影响。

进一步，所述的易碎盖采用的材料为高强玻璃纤维双向平纹布增强环氧树脂复合材料，所述的分瓣薄弱区与环向薄弱区均采用胶接形式将多个分离子瓣以及法兰框粘接为一体。所述的分瓣薄弱区上侧为分离子瓣以及将其相互粘接的分瓣薄弱区胶层，下侧为防止分瓣薄弱区在外载荷下过早破坏的增强架。

进一步，所述的分瓣薄弱区上侧为分离子瓣，利用分瓣薄弱区胶层将多个分离子瓣相互粘接；增强架位于分瓣薄弱区下侧，防止分瓣薄弱区在外载荷下过早破坏。

进一步，所述的法兰框为阶梯型，分离子瓣通过胶接安装在阶梯上，增强架安装槽也设置在在阶梯处。

进一步，所述的环向薄弱区包含法兰框、环向薄弱区胶层、分离子瓣、增强架，在增强架与法兰框安装区域，环向薄弱区胶层下侧为增强架，而在其他区域，环向薄弱区胶层下侧为法兰框。

一种具有高外内承载比的平面分瓣式复合材料易碎盖，其特征在于，所述的易碎盖的制作方法为：

1)裁剪出所需尺寸和数量的高强玻璃纤维双向平纹布；

2)清理模具，在模具表面放置五张聚酯易碎塑料纸；

3)配制环氧树脂；

4)在一张聚酯易碎塑料纸上按设定的铺层顺序铺设分离子瓣部分，逐层铺设并浸胶；

5)在三张聚酯易碎塑料纸上按设定的铺层顺序分别铺设三个法兰部分，第一部分厚度与分离子瓣相同，第二部分厚度与增强架安装槽深度相同，第三部分厚度为安装槽底部厚度，逐层铺设并浸胶；

6)在一张聚酯易碎塑料纸上按设定的铺层顺序铺设增强架部分，逐层铺设并浸胶；

7)盖上模具，常温固化24小时，再加热50摄氏度固化5小时；

8)热处理、冷却、脱模；

9)将分瓣子盖部分切割为预设五块独立分瓣子盖，再使用AB胶粘接为一体；

10)将法兰部分切割三个圆环，并切割出增强架安装槽，将切割后部分按照预设方案使用AB胶粘接为一体；

11)将增强架部分切割出四个独立增强架部分，增强架根部打磨为圆弧形；

12)组装四个增强架，随后安装在法兰框预留安装槽内；

13)将粘接后分瓣子盖整体用AB胶与增强架和法兰框粘接为一体，完成薄弱区制作；

14)清理溢出AB胶，易碎盖制作完成。

本发明与现有技术的有益效果在于：

本发明设计的一种具有高外内承载比的平面分瓣式复合材料易碎盖，易碎盖在承受大外载荷时，增强架和阶梯型法兰框的存在保证易碎盖不发生破坏。而在顶破时，增强架能够在极小载荷下分离，使得分瓣薄弱区在较小载荷下即发生破坏，从而使易碎盖能够在较小内载荷下分瓣开盖。易碎盖所能承受的最大外载荷大于其最大内载荷约两倍以上。

本发明可根据发射条件，调整铺层方式和层数、薄弱区粘接方式、增强架尺寸和位置，使易碎盖适用于不同发射条件。

附图说明

图1为本发明一种具有高外内承载比的平面分瓣式复合材料易碎盖的仰视图；

图2为本发明易碎盖中分瓣薄弱区细观结构示意图；

图3为本发明易碎盖中环向薄弱区细观结构示意图；

图4为本发明增强架主要功能区域示意图；

图5为本发明法兰框沿径向剖面示意图；

图6为本发明增强架与法兰框组合示意图；

图7为本发明易碎盖顶破示意图；

其中，1-法兰框，2-分离子瓣，3-分瓣薄弱区，4-环向薄弱区，5-增强架，6-分瓣薄弱区胶层，7-环向薄弱区胶层，8-增强架头部，9-增强架配合槽，10-增强架根部，11-增强架安装槽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚，明确，以下列举实例对本发明进一步详细说明。应当指出此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施中的阶梯切割平面整体冲破式易碎盖，其制备过程包括以下步骤：

1)裁剪出82张400×400mm、50张50×300mm的0.2mm厚高强玻璃纤维双向平纹布；

2)清理模具，在模具表面放置五张聚酯易碎塑料纸；

3)配制环氧树脂；

4)使用400×400mm纤维布在一张聚酯易碎塑料纸上按[(0/90)/(±45)]₄的铺层顺序铺设分离子瓣部分，逐层铺设并浸胶；

5)使用400×400mm纤维布在三张聚酯易碎塑料纸上按[(0/90)/(±45)]_n的铺层顺序分别铺设三个法兰部分，第一部分使用8张纤维布，厚度1.6mm，与分离子瓣相同，第二部分使用50张纤维布，厚度10mm，第三部分为安装槽底部，使用16张纤维布，厚度3mm，逐层铺设并浸胶；

6)使用50×300mm在一张聚酯易碎塑料纸上按0₅₀铺设增强架部分，逐层铺设并浸胶；

7)盖上模具，常温固化24小时，再加热50摄氏度固化5小时；

8)热处理、冷却、脱模；

9)将分瓣子盖部分切割为预设五块独立分瓣子盖，圆弧半径为180mm，中心方形分瓣子盖尺寸为80×80mm，再使用AB胶粘接为一体；

10)将法兰部分切割三个圆环，1.6mm厚板切割为外径190mm内径180.5mm圆环，10mm厚板切割为外径190mm内径170mm圆环，并切割出4个增强架安装槽，槽为非对称型式，槽中心均偏离圆环中心对称线40mm，槽宽为10mm，外边缘圆弧半径180mm，3mm厚板切割为外径190mm内径170mm圆环，将1.6mm厚圆环在上，10mm厚圆环在中间，3mm厚圆环在下，三个圆环使用AB胶粘接为一体；

11)将增强架部分切割出四个独立增强架部分，增强架头部长度与配合槽宽度均为10mm，增强架头部厚度与配合槽深度均为5mm，增强架宽度与最大厚度为10mm，增强架根部打磨为与增强架安装槽相同弧度；

12)组装四个增强架，随后安装在法兰框预留安装槽内；

13)将粘接后分瓣子盖整体用AB胶与增强架和法兰框粘接为一体，各增强架中间位置为分瓣薄弱区胶层所在区域，薄弱区制作完成；

14)清理溢出AB胶，易碎盖制作完成。

按照本发明的方法制备的一种具有高外内承载比的平面分瓣式复合材料易碎盖如图1～7所示。本发明的易碎盖包括法兰框1、分离子瓣2、分离子瓣2之间的分瓣薄弱区3、分离子瓣2和法兰框1中间的环向薄弱区4，其特征在于，所述的分瓣薄弱区3处下表面粘接有仅能够承受外载荷的增强架5，增强架5能够分担极大比例外载荷，防止易碎盖被分瓣冲破，相较于无增强架易碎盖，其可承受最大外载荷能够提高两倍以上，而在内载荷下，增强架5发生分离，易碎盖分瓣薄弱区3破坏后分瓣开盖，增强架5对易碎盖可承受的最大内载荷无影响。

如图2～6所示，所述的增强架5共有四个，增强架5主要结构区域有增强架头部8、增强架配合槽9以及增强架根部10，增强架头部8与另一个增强架的增强架配合槽9配合在一起，增强架根部10安装在法兰框1预留的增强架安装槽11中，安装时各个增强架中间位置为分瓣薄弱区胶层6。所述的分瓣薄弱区3上侧为分离子瓣2以及将其相互粘接的分瓣薄弱区胶层6，下侧为防止分瓣薄弱区3在外载荷下过早破坏的增强架5。所述的法兰框1设计为阶梯型，分离子瓣2通过胶接安装在阶梯上，并且在阶梯处设计有增强架安装槽11。所述的环向薄弱区4包含法兰框1、环向薄弱区胶层7、分离子瓣2、增强架5，在增强架5与法兰框1安装区域，环向薄弱区胶层7下侧为增强架5，而在其他区域，环向薄弱区胶层7下侧为法兰框1。

利用上述方法制备的一种具有高外内承载比的平面分瓣式复合材料易碎盖在顶破试验中安装方式如图7所示，其中具有增强架的一面朝发射筒内。当弹头在作动筒的作用下顶向易碎盖时，增强架无法承担内载荷，易碎盖发生破坏，分离子瓣沿着分瓣薄弱区预置缺陷轨迹分瓣，环向薄弱区处沿预置缺陷断裂，增强架粘接在分离子瓣上一起抛出。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有高外内承载比的平面分瓣式复合材料易碎盖，其特征在于，所述的易碎盖包括法兰框(1)、分离子瓣(2)、环向薄弱区(4)；所述的分离子瓣(2)中间设置有分瓣薄弱区(3)，俯视下，所述的分瓣薄弱区(3)呈旋转对称，旋转角为90°；

所述的分瓣薄弱区(3)处下表面粘接有增强架(5)，所述的增强架(5)共有四个，增强架(5)的结构区域包括增强架头部(8)、增强架配合槽(9)以及增强架根部(10)，增强架头部(8)与相邻增强架的增强架配合槽(9)配合在一起，增强架根部(10)安装在法兰框(1)预留的增强架安装槽(11)中，安装时各个增强架中间位置为分瓣薄弱区胶层(6)；

所述的分瓣薄弱区处下表面粘接有仅能够承受外载荷的增强架，增强架能够分担极大比例外载荷，防止易碎盖被分瓣冲破，相较于无增强架易碎盖，其可承受最大外载荷能够提高两倍以上，而在内载荷下，增强架发生分离，易碎盖分瓣薄弱区破坏后分瓣开盖，增强架对易碎盖可承受的最大内载荷无影响。

2.根据权利要求1所述的一种具有高外内承载比的平面分瓣式复合材料易碎盖，其特征在于，所述的易碎盖采用的材料为高强玻璃纤维双向平纹布增强环氧树脂复合材料，所述的分瓣薄弱区(3)与环向薄弱区(4)均采用胶接形式将多个分离子瓣(2)以及法兰框(1)粘接为一体。

3.根据权利要求1所述的一种具有高外内承载比的平面分瓣式复合材料易碎盖，其特征在于，所述的分瓣薄弱区(3)上侧为分离子瓣(2)，利用分瓣薄弱区胶层(6)将多个分离子瓣(2)相互粘接；增强架(5)位于分瓣薄弱区(3)下侧，防止分瓣薄弱区(3)在外载荷下过早破坏。

4.根据权利要求1所述的一种具有高外内承载比的平面分瓣式复合材料易碎盖，其特征在于，所述的法兰框(1)为阶梯型，分离子瓣(2)通过胶接安装在阶梯上，增强架安装槽(11)也设置在在阶梯处。

5.根据权利要求1所述的一种具有高外内承载比的平面分瓣式复合材料易碎盖，其特征在于，所述的环向薄弱区(4)包含法兰框(1)、环向薄弱区胶层(7)、分离子瓣(2)、增强架(5)，在增强架(5)与法兰框(1)安装区域，环向薄弱区胶层(7)下侧为增强架(5)，而在其他区域，环向薄弱区胶层(7)下侧为法兰框(1)。

6.根据权利要求1～5任一所述的一种具有高外内承载比的平面分瓣式复合材料易碎盖，其特征在于，所述的易碎盖的制作方法为：

1)裁剪出所需尺寸和数量的高强玻璃纤维双向平纹布；

2)清理模具，在模具表面放置五张聚酯易碎塑料纸；

3)配制环氧树脂；

4)在一张聚酯易碎塑料纸上按设定的铺层顺序铺设分离子瓣部分，逐层铺设并浸胶；

5)在三张聚酯易碎塑料纸上按设定的铺层顺序分别铺设三个法兰部分，第一部分厚度与分离子瓣相同，第二部分厚度与增强架安装槽深度相同，第三部分厚度为安装槽底部厚度，逐层铺设并浸胶；

6)在一张聚酯易碎塑料纸上按设定的铺层顺序铺设增强架部分，逐层铺设并浸胶；

7)盖上模具，常温固化24小时，再加热50摄氏度固化5小时；

8)热处理、冷却、脱模；

9)将分瓣子盖部分切割为预设五块独立分瓣子盖，再使用AB胶粘接为一体；

10)将法兰部分切割三个圆环，并切割出增强架安装槽，将切割后部分按照预设方案使用AB胶粘接为一体；

11)将增强架部分切割出四个独立增强架部分，增强架根部打磨为圆弧形；

12)组装四个增强架，随后安装在法兰框预留安装槽内；

13)将粘接后分瓣子盖整体用AB胶与增强架和法兰框粘接为一体，完成薄弱区制作；

14)清理溢出AB胶，易碎盖制作完成。

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