一種低沖擊線型爆炸解鎖裝置的制作方法

本發明涉及一種解鎖裝置，尤其涉及一種低沖擊線型爆炸解鎖裝置。

背景技術：

目前線型解鎖裝置是新一代運載火箭新研解鎖裝置，裝置通過導爆索點火后膨脹形成的側向剪切力實現結構解鎖。但是，連接裝置對于沖擊環境的適應風險卻有待進一步驗證和降低。

當解鎖裝置在解鎖時，由于炸藥產生的劇烈沖擊，會使整個解鎖裝置以及連接裝置產生劇烈振動，解鎖裝置從中間分離解鎖，過大的沖擊環境會使連接裝置產生破壞，包括精密儀器的毀壞，以及人員安全造成威脅。現有的發明專利中

現有的發明專利中已經有了實現分離解鎖的裝置，可以實現爆炸解鎖的目的，但是現有的發明專利只側重于實現裝置的分離，對于沖擊環境卻沒有考慮，從而導致解鎖時沖擊過大，對人員、設備都造成了不同程度的破壞，本發明考慮了以上研究的不足，重點側重如何降低沖擊環境進行研究，得到了低沖擊解鎖的裝置，不但比之前解鎖快，而且環境沖擊得到了降低。

技術實現要素：

本發明的目的是為了可以實現快速解鎖的同時，最大程度的降低沖擊環境而提供一種低沖擊線型爆炸解鎖裝置。

本發明的目的是這樣實現的：在連接框A和連接框B之間設置有扁平管，扁平管的中心設置有炸藥且在炸藥與扁平管所形成的空間內設置有與扁平管形狀匹配的填充物，在扁平管外表面的兩側的中心處分別設置有凸刀結構，扁平管的兩側分別對稱布置有分離板，且每個分離板以凸刀結構所在的直線為水平方向中心線對稱布置，分離板的內壁與凸刀結構呈線性接觸，每個分離板的外側設置支撐結構，支撐結構由正向L型支撐和反向L型支撐以及設置在正向L型支撐和反向L型支撐之間的吸振墊組成，且正向L型支撐在反向L型支撐的上方，所述分離板、支撐結構和對應的兩個連接框通過螺栓連接在一起。

本發明還包括這樣一些結構特征：

1.分離板截面為扁長的長方形，且在分離板外表面的應力集中處進行階梯過渡處理，分離板內表面的應力集中處設置對稱的凹槽，且凹槽形狀為半圓形，凹槽的位置與階梯過渡處理的位置齊平。

2.所述扁平管的截面形狀是橢圓環形狀。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明的所述解鎖件根據降低沖擊環境的優勢，進行組合設計，將有利于降低沖擊環境的因素集合到一起，最大程度降低沖擊環境。根據本發明所列述的結構改進方法，低沖擊爆炸線型解鎖裝置包括幾個試驗環節，分別為填充物結構形狀的發明設計；扁平管凸刀結構的設計理念；分離板薄厚過渡處理以及內上槽的布置；支撐結構的對稱設計，及對解鎖裝置的支撐和保護作用；吸振墊對支撐結構的保護設計。

附圖說明

圖1是本發明的填充物結構形狀的設計示意圖；

圖2a是本發明的扁平管凸刀設計示意圖，圖2b是圖2a是中圓圈部分的放大圖；

圖3a是本發明的分離板內上槽(凹槽)和薄厚過渡的示意圖，圖3b是圖3a中圓圈部分的放大圖；

圖4是本發明的對稱支撐結構示意圖；

圖5a是本發明的吸振墊拆分時的示意圖，圖5b是圖5a的圓圈部分的放大圖；

圖6是是本發明的吸振墊時的示意圖；

圖7是本發明的爆炸圖；

圖8是本發明的整體結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細描述。

結合圖

為了清楚地分析各種發明形式對沖擊環境的影響，先以圖1為例進行簡要介紹解鎖裝置的內部分離動力來源，包括炸藥1、填充物和扁平管。起爆器將導爆索組件引爆后，導爆索產生巨大的爆轟能量促使扁平管膨脹、擴管但不破裂，通過設計近似橢圓形填充物，使填充物與扁平管之間形成空腔，當沖擊波傳到空腔處，極大衰減沖擊波向外傳播的強度。

以下結合圖2a到圖8對本發明的結構形狀設計進行分析，并詳細說明對沖擊環境的降低程度。

如圖2a和圖2b為局部放大圖所示，在扁平管3中心處外表面設置兩個凸刀4裝置，該凸刀根據半徑尺寸進行設計，不同類型的凸刀對于分離板5的切割速度、切割程度以及產生的能量會有差異。帶有凸刀的扁平管在膨脹過程中，由于凸刀結構與分離板為線性接觸，在切割過程中，凸刀4與分離板5幾乎是純剪切破壞，扁平管3的迅速膨脹使得凸刀快速將分離板5切割斷裂，且沒有引起分離板5過多的動能，由于斷裂后分離板擺臂產生的能量很小，使連接框8受到的沖擊環境變小。

如圖1和圖2所示，扁平管3的設計始終使自身與分離板5內壁接觸，為達到此目的， 對于設有凸刀的扁平管3來說，就要保證扁平管凸刀表面與分離板5相接處。當發生沖擊時，凸刀4在扁平管3的膨脹作用下沖擊分離板5向外擴張，由于內上槽的存在，使得分離板在凹槽處先發生斷裂，并且由于凸刀形狀的原因，分離板5幾乎為純剪切破壞，如同一把鋒利的“刀子”在內上槽處將分離板5割開。

如圖3a和圖3b所示，扁平管3的膨脹作用使分離板5剪切破壞，為了減小分離板5斷裂后產生的能量，對分離板結構進行設計。首先對分離板外表面進行薄厚過渡處理，形成階梯狀結構。另外，為了使分離板5破壞加速，且又可以降低沖擊強度，在應力集中處，設計內上槽，此槽型結構極大降低了扁平管3對分離板5的破壞難度。當進行沖擊時，所有薄弱部位都集中在應力集中處，故應力集中處先發生斷裂，由于斷裂程度變小，所以產生的動能較低，對連接框8的沖擊環境也減小。

如圖4所示，分離板5被剪切時，由于分離板5與上下連接框8之間是螺栓連接，故在沖擊分離板5時，由于分離板5的膨脹，使分離板5劇烈拖拽上下連接框8向中間靠攏，使得連接框8的沖擊環境變大。基于此沖擊環境，考慮模型關于中心軸L對稱，因此加固對稱支撐結構6。當分離板5拉拽連接框8向中間靠攏時，支撐結構6可以抵抗分離板5對連接框8的拖拽作用，使沖擊變形不會過大，降低連接框8的沖擊環境。

如圖5a和圖5b所示，支撐結構6支撐分離板和連接框結構，防止產生過大的變形，以及分離板產生過大的擺臂現象，目的在于充分降低解鎖裝置的沖擊環境。但是，支撐結構6自身因外力作用，會向外膨脹，支撐結構上下部分會產生碰撞，使沖擊環境變大。為了防止這種現象發生，在支撐結構6上下部分之間安裝吸振墊7，一方面將上下部分之間隔開，避免直接接觸，另一方面可以吸收因振動產生的部分能量，這樣支撐結構6可以在保證支撐分離板5和連接框8的同時，又降低了沖擊環境。

如圖6所示，分離板5和支撐結構6通過螺栓11、12以及對應的螺母13進行連接，螺栓與支撐結構接觸面之間安裝防護墊片9、10，支撐結構上下部分通過吸振墊7連接，當爆炸沖擊時，支撐結構會向中間靠攏，吸振片可以防止支撐結構上下結構直接接觸，造成應力過大，另外，吸振片可以吸收爆炸時產生的振動能量。

如圖7和圖8所示，為了使得沖擊環境最大程度的降低，結構設計是最主要的，也是最方便的措施，于是將各種發明設計結構形式結合在一起，可以最大程度降低連接裝置的沖擊環境。將填充物2形狀設計成近似橢圓形截面；在扁平管3外表面安裝凸刀4結構；分離板5設計薄厚過渡部位，并在應力集中部位設計內上槽；在分離板外表面加裝支撐結構6；在支撐結構上下部分之間安裝吸振墊7，將以上優點結合起來，進行組裝設計，可以最大程度降低沖擊環境。

從以上描述可以看到，各種發明設計均能使沖擊環境降低，實現解鎖的同時，又不對空間站產生劇烈的影響。但是，對于不同設計方法，所達到的改進沖擊環境的效果卻是不同的。因此，為了最大程度降低連接結構的沖擊環境，需要將各種發明措施進行組合，得到最優的設計方案。

本發明公開了一種低沖擊爆炸線型解鎖裝置，主要用于實現沿中心軸線縱向對稱解鎖的目的。該解鎖裝置包括炸藥、填充物、扁平管、分離板、支撐結構、吸振墊和連接框，炸藥、填充物和扁平管為解鎖動力來源，分離板是實現兩端連接框分離的重要解鎖部件，支撐結構和吸振墊為輔助解鎖裝置,連接框為被解鎖件。所述填充物設計成近似橢圓形截面，與外圍扁平管形成空腔，衰減沖擊波向外傳播的強度；扁平管兩側設計凸刀結構，使得分離板直接剪切破壞，減小分離板斷裂后擺臂的能量；分離板采用薄厚過渡設計，在應力集中處，布置內上槽，使分離板迅速斷裂，降低沖擊強度；在分離板外側設計對稱支撐結構，防止分離板斷裂過程中劇烈拖拽連接框使沖擊環境變大，同時避免產生不利接觸；吸振墊安裝在支撐結構上下接觸的部位，防止支撐結構產生不利碰撞，使沖擊環境增大。該解鎖裝置提供的是一種低沖擊、解鎖快、可靠性強、魯棒性好、質量輕的解鎖裝置，目的是為了最大程度的降低沖擊環境。

一種低沖擊線型爆炸解鎖裝置，包括：炸藥、填充物、扁平管、分離板、支撐結構、吸振墊和連接框，炸藥、填充物和扁平管為解鎖動力來源，分離板是實現兩端連接框A、B分離的重要解鎖部件，支撐結構和吸振墊為輔助解鎖裝置，連接框A、B為被解鎖件。解鎖裝置部件之間通過相互配合作用，實現連接框A、B結構的分離。炸藥包裹在填充物內部中心處，然后一起安裝在扁平管內部，防止爆炸時，遺漏出填充物，污染環境，分離板、支撐結構和連接框通過螺栓組裝在一起，然后炸藥、填充物和扁平管裝配在分離板和連接框形成的四邊形空腔內，在爆炸解鎖時，分離板上的凸刀切割分離板斷裂，實現解鎖分離。由于扁平管截面形狀為橢圓形且為環狀結構形式，為了使填充物與扁平管結構形成空腔，衰減沖擊波向外傳播的強度，所述填充物結構設計成近似橢圓形截面，從而達到扁平管內壁與填充物表面既接觸又存在空腔的目的。在扁平管外表面兩側中心處設計兩個凸刀結構，所述分離板沿中心線對稱的布置在凸刀結構兩側，分離板內壁與凸刀結構表面呈線性接觸，當炸藥爆炸后，炸藥由填充物傳遞到扁平管，由于扁平管的膨脹作用，凸刀結構如一把鋒利的“刀子”將分離板快速切割分離，分離板結構實現純剪切破壞模式。所述分離板截面為扁長的長方形，且外表面在應力集中處進行薄厚過渡處理，即在分離板外表面進行階梯過渡處理。所述分離板內側應力集中處設計對稱的凹槽，凹槽形狀為半圓形，減小解鎖壓力，即分離板內上槽(凹槽)位的置在高度上與薄厚過渡處理位置平齊，分別位于分離板內外兩側。所述分離板外側 設計支撐結構，支撐結構關于中心軸線對稱，當爆炸解鎖時，由于支撐結構連接著分離板，可以降低分離板結構斷裂時產生的強烈沖擊，另外，支撐結構包裹著分離板，防止分離板斷裂時擺臂過大，碰撞到連接結構，避免解鎖裝置對連接結構的破壞，從而降低沖擊強度。以中心軸線左側為例，支撐結構分為上下兩部分，在上下支撐結構之間安裝吸振墊，一方面可以吸收爆炸時產生的振動沖擊能量，另一方面，降低在爆炸時上下支撐結構之間的碰撞強度，避免產生過大的應力接觸。所述凸刀結構采用半圓形截面設計，根據半徑尺寸，凸刀結構設計成不同的大小形式，凸刀直徑接觸面與扁平管外表面中心處接觸，凸刀最外側以線性形式與分離板內表面接觸。所述分離板在應力集中處被切開后，由于切割迅速(純剪切破壞)，所以分離板擺臂較小，故使外部連接結構的沖擊環境大大降低。所述支撐結構以右側為例，分為上下結構，上結構呈正向L型，下結構呈反向L型，上結構正向L型支撐連接框A、B，減小振動強度，下結構反向L型包裹分離板，防止分離板斷裂后對連接結構的破壞。分離板、支撐結構和連接框采用螺栓連接。