一种低冲击线型爆炸解锁装置的制作方法

本发明涉及一种解锁装置，尤其涉及一种低冲击线型爆炸解锁装置。

背景技术：

目前线型解锁装置是新一代运载火箭新研解锁装置，装置通过导爆索点火后膨胀形成的侧向剪切力实现结构解锁。但是，连接装置对于冲击环境的适应风险却有待进一步验证和降低。

当解锁装置在解锁时，由于炸药产生的剧烈冲击，会使整个解锁装置以及连接装置产生剧烈振动，解锁装置从中间分离解锁，过大的冲击环境会使连接装置产生破坏，包括精密仪器的毁坏，以及人员安全造成威胁。现有的发明专利中

现有的发明专利中已经有了实现分离解锁的装置，可以实现爆炸解锁的目的，但是现有的发明专利只侧重于实现装置的分离，对于冲击环境却没有考虑，从而导致解锁时冲击过大，对人员、设备都造成了不同程度的破坏，本发明考虑了以上研究的不足，重点侧重如何降低冲击环境进行研究，得到了低冲击解锁的装置，不但比之前解锁快，而且环境冲击得到了降低。

技术实现要素：

本发明的目的是为了可以实现快速解锁的同时，最大程度的降低冲击环境而提供一种低冲击线型爆炸解锁装置。

本发明的目的是这样实现的：在连接框A和连接框B之间设置有扁平管，扁平管的中心设置有炸药且在炸药与扁平管所形成的空间内设置有与扁平管形状匹配的填充物，在扁平管外表面的两侧的中心处分别设置有凸刀结构，扁平管的两侧分别对称布置有分离板，且每个分离板以凸刀结构所在的直线为水平方向中心线对称布置，分离板的内壁与凸刀结构呈线性接触，每个分离板的外侧设置支撑结构，支撑结构由正向L型支撑和反向L型支撑以及设置在正向L型支撑和反向L型支撑之间的吸振垫组成，且正向L型支撑在反向L型支撑的上方，所述分离板、支撑结构和对应的两个连接框通过螺栓连接在一起。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.分离板截面为扁长的长方形，且在分离板外表面的应力集中处进行阶梯过渡处理，分离板内表面的应力集中处设置对称的凹槽，且凹槽形状为半圆形，凹槽的位置与阶梯过渡处理的位置齐平。

2.所述扁平管的截面形状是椭圆环形状。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的所述解锁件根据降低冲击环境的优势，进行组合设计，将有利于降低冲击环境的因素集合到一起，最大程度降低冲击环境。根据本发明所列述的结构改进方法，低冲击爆炸线型解锁装置包括几个试验环节，分别为填充物结构形状的发明设计；扁平管凸刀结构的设计理念；分离板薄厚过渡处理以及内上槽的布置；支撑结构的对称设计，及对解锁装置的支撑和保护作用；吸振垫对支撑结构的保护设计。

附图说明

图1是本发明的填充物结构形状的设计示意图；

图2a是本发明的扁平管凸刀设计示意图，图2b是图2a是中圆圈部分的放大图；

图3a是本发明的分离板内上槽(凹槽)和薄厚过渡的示意图，图3b是图3a中圆圈部分的放大图；

图4是本发明的对称支撑结构示意图；

图5a是本发明的吸振垫拆分时的示意图，图5b是图5a的圆圈部分的放大图；

图6是是本发明的吸振垫时的示意图；

图7是本发明的爆炸图；

图8是本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图

为了清楚地分析各种发明形式对冲击环境的影响，先以图1为例进行简要介绍解锁装置的内部分离动力来源，包括炸药1、填充物和扁平管。起爆器将导爆索组件引爆后，导爆索产生巨大的爆轰能量促使扁平管膨胀、扩管但不破裂，通过设计近似椭圆形填充物，使填充物与扁平管之间形成空腔，当冲击波传到空腔处，极大衰减冲击波向外传播的强度。

以下结合图2a到图8对本发明的结构形状设计进行分析，并详细说明对冲击环境的降低程度。

如图2a和图2b为局部放大图所示，在扁平管3中心处外表面设置两个凸刀4装置，该凸刀根据半径尺寸进行设计，不同类型的凸刀对于分离板5的切割速度、切割程度以及产生的能量会有差异。带有凸刀的扁平管在膨胀过程中，由于凸刀结构与分离板为线性接触，在切割过程中，凸刀4与分离板5几乎是纯剪切破坏，扁平管3的迅速膨胀使得凸刀快速将分离板5切割断裂，且没有引起分离板5过多的动能，由于断裂后分离板摆臂产生的能量很小，使连接框8受到的冲击环境变小。

如图1和图2所示，扁平管3的设计始终使自身与分离板5内壁接触，为达到此目的， 对于设有凸刀的扁平管3来说，就要保证扁平管凸刀表面与分离板5相接处。当发生冲击时，凸刀4在扁平管3的膨胀作用下冲击分离板5向外扩张，由于内上槽的存在，使得分离板在凹槽处先发生断裂，并且由于凸刀形状的原因，分离板5几乎为纯剪切破坏，如同一把锋利的“刀子”在内上槽处将分离板5割开。

如图3a和图3b所示，扁平管3的膨胀作用使分离板5剪切破坏，为了减小分离板5断裂后产生的能量，对分离板结构进行设计。首先对分离板外表面进行薄厚过渡处理，形成阶梯状结构。另外，为了使分离板5破坏加速，且又可以降低冲击强度，在应力集中处，设计内上槽，此槽型结构极大降低了扁平管3对分离板5的破坏难度。当进行冲击时，所有薄弱部位都集中在应力集中处，故应力集中处先发生断裂，由于断裂程度变小，所以产生的动能较低，对连接框8的冲击环境也减小。

如图4所示，分离板5被剪切时，由于分离板5与上下连接框8之间是螺栓连接，故在冲击分离板5时，由于分离板5的膨胀，使分离板5剧烈拖拽上下连接框8向中间靠拢，使得连接框8的冲击环境变大。基于此冲击环境，考虑模型关于中心轴L对称，因此加固对称支撑结构6。当分离板5拉拽连接框8向中间靠拢时，支撑结构6可以抵抗分离板5对连接框8的拖拽作用，使冲击变形不会过大，降低连接框8的冲击环境。

如图5a和图5b所示，支撑结构6支撑分离板和连接框结构，防止产生过大的变形，以及分离板产生过大的摆臂现象，目的在于充分降低解锁装置的冲击环境。但是，支撑结构6自身因外力作用，会向外膨胀，支撑结构上下部分会产生碰撞，使冲击环境变大。为了防止这种现象发生，在支撑结构6上下部分之间安装吸振垫7，一方面将上下部分之间隔开，避免直接接触，另一方面可以吸收因振动产生的部分能量，这样支撑结构6可以在保证支撑分离板5和连接框8的同时，又降低了冲击环境。

如图6所示，分离板5和支撑结构6通过螺栓11、12以及对应的螺母13进行连接，螺栓与支撑结构接触面之间安装防护垫片9、10，支撑结构上下部分通过吸振垫7连接，当爆炸冲击时，支撑结构会向中间靠拢，吸振片可以防止支撑结构上下结构直接接触，造成应力过大，另外，吸振片可以吸收爆炸时产生的振动能量。

如图7和图8所示，为了使得冲击环境最大程度的降低，结构设计是最主要的，也是最方便的措施，于是将各种发明设计结构形式结合在一起，可以最大程度降低连接装置的冲击环境。将填充物2形状设计成近似椭圆形截面；在扁平管3外表面安装凸刀4结构；分离板5设计薄厚过渡部位，并在应力集中部位设计内上槽；在分离板外表面加装支撑结构6；在支撑结构上下部分之间安装吸振垫7，将以上优点结合起来，进行组装设计，可以最大程度降低冲击环境。

从以上描述可以看到，各种发明设计均能使冲击环境降低，实现解锁的同时，又不对空间站产生剧烈的影响。但是，对于不同设计方法，所达到的改进冲击环境的效果却是不同的。因此，为了最大程度降低连接结构的冲击环境，需要将各种发明措施进行组合，得到最优的设计方案。

本发明公开了一种低冲击爆炸线型解锁装置，主要用于实现沿中心轴线纵向对称解锁的目的。该解锁装置包括炸药、填充物、扁平管、分离板、支撑结构、吸振垫和连接框，炸药、填充物和扁平管为解锁动力来源，分离板是实现两端连接框分离的重要解锁部件，支撑结构和吸振垫为辅助解锁装置,连接框为被解锁件。所述填充物设计成近似椭圆形截面，与外围扁平管形成空腔，衰减冲击波向外传播的强度；扁平管两侧设计凸刀结构，使得分离板直接剪切破坏，减小分离板断裂后摆臂的能量；分离板采用薄厚过渡设计，在应力集中处，布置内上槽，使分离板迅速断裂，降低冲击强度；在分离板外侧设计对称支撑结构，防止分离板断裂过程中剧烈拖拽连接框使冲击环境变大，同时避免产生不利接触；吸振垫安装在支撑结构上下接触的部位，防止支撑结构产生不利碰撞，使冲击环境增大。该解锁装置提供的是一种低冲击、解锁快、可靠性强、鲁棒性好、质量轻的解锁装置，目的是为了最大程度的降低冲击环境。

一种低冲击线型爆炸解锁装置，包括：炸药、填充物、扁平管、分离板、支撑结构、吸振垫和连接框，炸药、填充物和扁平管为解锁动力来源，分离板是实现两端连接框A、B分离的重要解锁部件，支撑结构和吸振垫为辅助解锁装置，连接框A、B为被解锁件。解锁装置部件之间通过相互配合作用，实现连接框A、B结构的分离。炸药包裹在填充物内部中心处，然后一起安装在扁平管内部，防止爆炸时，遗漏出填充物，污染环境，分离板、支撑结构和连接框通过螺栓组装在一起，然后炸药、填充物和扁平管装配在分离板和连接框形成的四边形空腔内，在爆炸解锁时，分离板上的凸刀切割分离板断裂，实现解锁分离。由于扁平管截面形状为椭圆形且为环状结构形式，为了使填充物与扁平管结构形成空腔，衰减冲击波向外传播的强度，所述填充物结构设计成近似椭圆形截面，从而达到扁平管内壁与填充物表面既接触又存在空腔的目的。在扁平管外表面两侧中心处设计两个凸刀结构，所述分离板沿中心线对称的布置在凸刀结构两侧，分离板内壁与凸刀结构表面呈线性接触，当炸药爆炸后，炸药由填充物传递到扁平管，由于扁平管的膨胀作用，凸刀结构如一把锋利的“刀子”将分离板快速切割分离，分离板结构实现纯剪切破坏模式。所述分离板截面为扁长的长方形，且外表面在应力集中处进行薄厚过渡处理，即在分离板外表面进行阶梯过渡处理。所述分离板内侧应力集中处设计对称的凹槽，凹槽形状为半圆形，减小解锁压力，即分离板内上槽(凹槽)位的置在高度上与薄厚过渡处理位置平齐，分别位于分离板内外两侧。所述分离板外侧 设计支撑结构，支撑结构关于中心轴线对称，当爆炸解锁时，由于支撑结构连接着分离板，可以降低分离板结构断裂时产生的强烈冲击，另外，支撑结构包裹着分离板，防止分离板断裂时摆臂过大，碰撞到连接结构，避免解锁装置对连接结构的破坏，从而降低冲击强度。以中心轴线左侧为例，支撑结构分为上下两部分，在上下支撑结构之间安装吸振垫，一方面可以吸收爆炸时产生的振动冲击能量，另一方面，降低在爆炸时上下支撑结构之间的碰撞强度，避免产生过大的应力接触。所述凸刀结构采用半圆形截面设计，根据半径尺寸，凸刀结构设计成不同的大小形式，凸刀直径接触面与扁平管外表面中心处接触，凸刀最外侧以线性形式与分离板内表面接触。所述分离板在应力集中处被切开后，由于切割迅速(纯剪切破坏)，所以分离板摆臂较小，故使外部连接结构的冲击环境大大降低。所述支撑结构以右侧为例，分为上下结构，上结构呈正向L型，下结构呈反向L型，上结构正向L型支撑连接框A、B，减小振动强度，下结构反向L型包裹分离板，防止分离板断裂后对连接结构的破坏。分离板、支撑结构和连接框采用螺栓连接。