一种新型高效轻质航天爆炸螺栓盒的制作方法

本发明属于航天运载火箭以及导弹的级间连接传力结构，涉及一种新型高效轻质航天爆炸螺栓盒，其可有效提升约25％结构效率，同时使结构减重约10％。

背景技术：

对于中小型运载火箭及多级导弹而言，其级间段连接及分离多选用爆炸螺栓等点式分离装置。爆炸螺栓类分离装置是通过爆炸螺栓内置火工药品反应爆炸，产生爆炸冲击使连接结构的预置薄弱处发生拉伸、弯曲或剪切破坏，进而实现两级结构的解锁分离。此外，点式分离装置在未执行分离功能之前须满足一定的承载能力，从而保证运载火箭或导弹的级间连接刚度。爆炸螺栓类点式分离装置的承载能力主要通过爆炸螺栓与其对应的爆炸螺栓盒完成：次级结构将拉力加载于爆炸螺栓，爆炸螺栓再将拉力载荷通过爆炸螺栓盒传递至上级结构中筒壳段的蒙皮上。

上述拉力载荷在上述爆炸螺栓盒中的传递路径分为两条：其中一部分拉力通过爆炸螺栓盒结构整体沿箭体轴向发生小幅刚体滑移，由螺栓盒底板经由背板传递至连接螺钉或铆钉中。此部分拉力使连接螺钉或铆钉发生剪切变形，由于结构刚体滑移，因此每个链接螺栓所产生的剪切力基本相同。另一部分拉力通过爆炸螺栓盒本身的结构变形，由螺栓盒底板经过肋板传递至背板上的连接螺钉或铆钉中。此部分拉力使连接螺钉或铆钉发生拉伸变形，而传统爆炸螺栓盒的肋板设计使得不同位置的链接螺钉或铆钉的拉力相差很大：靠近背板末端的螺钉或铆钉拉力远高于底板附近的螺钉或铆钉。由于第二条路径传递的拉力占总拉力载荷的大部分，因此传统爆炸螺栓盒对连接螺钉或铆钉的利用效率有限，往往螺栓盒背板末端螺钉或铆钉已经失效，而底板附近的螺钉或铆钉尚未塑形变形。因此，传统爆炸螺栓盒的结构效率有限，不能充分利用连接螺钉或铆钉的性能，通常采用增大连接螺钉或铆钉尺寸或数量的方法来保证爆炸螺栓类点式分离装置的承载能力与结构安全性能，而这种方法对需要轻量化设计的弹箭体结构明显不利。

基于上述问题，本发明通过合理设计爆炸螺栓盒肋板拓扑形式，改变了螺栓拉力通过肋板传递到背板的传力路径，使得背板与筒壳段蒙皮结构的连接螺钉或铆钉受力更均匀，从而提高了爆炸螺栓盒的承力极限，改善了结构效率与安全性能，同时令结构轻量化。

技术实现要素：

本发明的目的是为了改善螺栓拉力在爆炸螺栓盒肋板中的传递路径，使得背板与筒壳段蒙皮结构的连接螺钉或铆钉受力更均匀，从而提高了爆炸螺栓盒的承力极限，改善了结构效率与安全性能，同时令结构轻量化。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种新型高效轻质航天爆炸螺栓盒，包括螺栓盒底板，螺栓盒背板，螺栓盒肋板以及爆炸螺栓连接台。其中，根据级间结构具体形式，背板与底板间有一定夹角或垂直。其中，肋板置于背板与底板之间并连接二者，爆炸螺栓力从底板传递至背板。

其中，所述的螺栓连接台开有爆炸螺栓连接孔。

其中，所述的螺栓盒背板开有若干用于连接背板与级间结构的螺钉或铆钉的通孔，同时开有减重孔和减重槽，同时背板末端有厚度削弱层。

其中，所述的螺栓盒肋板开有力传导约束孔。

本发明通过合理设计爆炸螺栓盒肋板拓扑形式，改变螺栓拉力通过肋板传递到背板的传力路径，使背板与筒壳段蒙皮结构的连接螺钉或铆钉受力更均匀，提高爆炸螺栓盒的承力极限，改善结构效率与安全性能，同时令结构轻量化。

附图说明

图1为本发明背板视角的结构示意图。

图2为本发明肋板视角的结构示意图。

图中：1螺栓盒底板；2螺栓盒背板；3螺栓盒肋板；4螺栓连接台；5爆炸螺栓连接孔；6连接螺钉/铆钉通孔；7背板末端削弱层；8力传导约束孔A；9力传导约束孔B；10背板减重孔；11背板减重槽。

具体实施方式

本发明的一种新型高效轻质爆炸螺栓盒结构，包括螺栓盒底板1，螺栓盒背板2，螺栓盒肋板3以及爆炸螺栓连接台4。其中，根据级间结构具体形式锥段或柱段，背板2与底板1间有一定夹角或垂直。其中，肋板3置于背板2与底板1之间并连接二者，将爆炸螺栓力从底板1传递至背板2。

其中，根据级间结构装配需求确定螺栓连接台4的具体形式，并根据爆炸螺栓尺寸在螺栓连接台4开爆炸螺栓连接孔5。

其中，根据爆炸螺栓盒与筒壳段的装配需求在螺栓盒背板2开连接螺钉或铆钉的通孔6，同时在不影响结构安全性的前提下，可在背板中间开减重孔10和减重槽11。同样在保证背板力学性能的条件下，背板末端可设置厚度削弱层7，用以减弱该处连接螺钉或铆钉的拉力，其具体尺寸可根据当前结构材料、结构尺寸与结构承载力要求等具体工程指标通过数值优化方法确定。

其中，螺栓盒肋板3开有力传导约束孔8和9。肋板力传导约束孔8和9可根据当前结构形式，通过数值优化方法确定具体形式与尺寸，从而确保肋板3将爆炸螺栓拉力传递至背板2的合理位置，从而使每个连接螺钉或铆钉的拉力均匀。图1为本发明背板视角的结构示意图；图2为本发明肋板视角的结构示意图。