一种导弹入水破冰降载装置

本发明属于导弹破冰，涉及一种导弹入水破冰降载装置。

背景技术：

1、在南极和北极这种极地地区中拥有丰富的石油、矿产、天然气等自然资源，近年来，随着极地地区战略地位的提升和世界各国在极地地区争夺的不断加剧，发展可适用于极地浮冰区的破冰导弹迫在眉睫。

2、目前，导弹破冰技术在应对极地地区的厚冰条件下面临着严峻挑战。由于极地地区的极寒天气，导致海域大部分都被冰层覆盖，因此利用导弹打击敌军的水下目标存在许多难题：首先，当导弹接收到发射指令打击水下的敌军目标时，导弹需要先穿过浮冰区，此时导弹头部极易与浮冰直接碰撞，导弹与浮冰碰撞的过程中将产生巨大的冲击载荷，从而对导弹的结构造成严重的影响，使弹体变形，甚至可能直接致使弹体损毁；此外，导弹在高速入水时会产生巨大的冲击波，由于导弹周围的浮冰的干扰，导致冲击波产生的能量无法自由消散，从而反射进入导弹附近的流场，使流体发生震荡，从而使导弹表面的流体载荷剧烈变化，进而改变导弹的入水姿态，最终使导弹偏离其原来的弹道，将无法完成打击任务；另外，导弹通常以锐角这样的小角度倾斜状态入水，当导弹穿透冰层时，由于导弹头部的下侧先与冰层接触，所以在导弹与冰层撞击的瞬间会产生巨大的非对称的作用力，从而影响导弹的入水姿态，致使导弹偏离其原来的弹道，甚至可能还会使导弹在冰面发生反弹。因此，研究导弹破冰装置对于在浮冰地区开展水下打击任务具有重要的意义

技术实现思路

1、针对上述提到的问题，本发明的主要目的是提供一种导弹入水破冰降载装置，安装在导弹头部，当导弹与冰层接触时，利用本装置将冰层撞碎，从而避免浮冰对导弹弹道及运动姿态造成的影响，同时本装置还能起到缓冲降载作用，保护导弹头部，减轻冰层对导弹结构的破坏，降低导弹头部材料的强度要求，从而使导弹在浮冰地区能够顺利开展水下打击任务。

2、本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

3、本发明公开的一种导弹入水破冰降载装置，包括破冰针、导弹防护头罩、破冰针托盘、缓冲弹簧、弹簧底座、连接销座、销轴、阻尼器、支撑杆、承力板和阻尼材料。被保护对象为导弹头部。

4、所述导弹防护头罩外部形状为满足导弹气动要求的尖锥形壳体，且导弹防护头罩上方设有通孔，通孔的直径与破冰针底部直径相同，所述导弹防护头罩固定在导弹头部，所述导弹防护头罩与导弹头部之间的空间用于布设破冰针、破冰针托盘、缓冲弹簧、弹簧底座、连接销座、销轴、阻尼器、支撑杆、承力板和阻尼材料。作为优选，所述导弹防护头罩利用卡套固定在导弹头部。

5、所述破冰针下方为圆柱体，上方为细长的尖锥体，破冰针的材料采用具有高强度和高硬度的硬质合金，破冰针设置在导弹防护头罩的顶部，且与导弹防护头罩上方的通孔配合，破冰针在破冰前由于破冰针底部直径与导弹防护头罩通孔直径相同实现密封，在破冰过程中破冰针根据撞击冰面过载与缓冲弹簧之间的力差沿导弹防护头罩上方的通孔上下移动。所述破冰针的底部设有用于与缓冲弹簧相连接的破冰针托盘。

6、所述缓冲弹簧的一端固定安装在破冰针托盘的下方，另一端固定安装在弹簧底座上，缓冲弹簧用于吸收导弹撞击冰层时产生的部分冲击力，防止导弹头部所受的冲击力过大致使导弹损毁。

7、所述阻尼器的两端分别通过销轴与连接销座固定连接，其中一个连接销座与弹簧底座固定连接，另一个连接销座与支撑杆固定连接。所述支撑杆为细长的圆柱体结构，支撑杆的底部设有承力板，所述承力板与导弹头部的形状贴合，并直接固定安装在导弹头部。所述阻尼器、支撑杆和承力板组成降载结构，通过降载结构中的阻尼器在导弹撞击冰层时吸收一部分能量，起到缓冲降载的作用。

8、进一步的，所述一种导弹入水破冰降载装置设有6个降载结构，且该6个降载结构沿弹簧底座的周向等距布置，实现载荷的均布传导，避免破冰过载传导至导弹头部的过载应力集中。

9、进一步的，由于支撑杆为细长的机构，且导弹撞击冰层时所产生的冲击力很大，若支撑杆直接与导弹头部接触，可能会导致导弹头部局部应力集中，甚至可能使支撑杆直接穿透导弹头部，使弹体损毁，所以本发明在6个支撑杆的底部还设有与导弹头部形状贴合的承力板，通过周向等距布置的承力板使有效分散导弹撞击冰层时产生的冲击力，从而减轻导弹头部受到的冲击。另一方面，通过固定的均布分布支撑杆将缓冲后的载荷作用至导弹头部上，使得导弹受到的作用力沿轴向分布的承力板均布分布，从而显著减少导弹穿透冰层产生的非对称作用力，所以本发明对导弹的入水姿态影响极小，避免发生“冰面反弹”的现象，从而保证导弹沿预先设定的弹道飞行。

10、本发明公开的一种导弹入水破冰降载装置的工作方法为：

11、导弹入水破冰降载装置破冰前由于破冰针底部直径与导弹防护头罩通孔直径相同实现气密闭合，避免气流进入导弹防护头罩内部影响导弹飞行过程中的气动参数，缓冲弹簧处于松弛状态，不对阻尼器产生载荷传导，保证导弹的运动轨迹稳定。

12、当导弹入水破冰降载装置进入破冰状态，破冰针撞击冰层会产生预破冰冲击力，当撞击薄冰面时，预破冰冲击力使冰层破碎，导弹头部随导弹入水破冰降载装置入水，避免浮冰对导弹弹道及运动姿态造成的影响；当撞击厚冰面时，破冰针撞击冰层所产生的预破冰冲击力会形成一个用于导弹防护头罩随进的破冰预通道，导弹防护头罩随进撞击破冰预通道入水，由于破冰针提前开凿破冰预通道降低导弹防护头罩受到的破冰冲击载荷，降低冰对导弹弹道及运动姿态造成的影响；此外，破冰针受到的冲击力使缓冲弹簧压缩，缓冲弹簧吸收导弹撞击冰层时产生的部分冲击力，在缓冲弹簧被压缩的同时，破冰针撞击冰层时产生的冲击力通过缓冲弹簧、弹簧底座传递给阻尼器，通过缓冲弹簧、阻尼器、支撑杆和承力板的共同作用实现冲击力的逐级消耗，进而减轻导弹撞击冰层时产生的振动和冲击，阻尼器、支撑杆和承力板组成降载结构。由于支撑杆为细长的机构，且导弹撞击冰层时所产生的冲击力很大，若支撑杆直接与导弹头部接触，可能会导致导弹头部局部应力集中，甚至可能使支撑杆直接穿透导弹头部，使弹体损毁，所以导弹入水破冰降载装置在周向等距布置降载结构分散导弹撞击冰层时产生的冲击力，通过固定的均布分布支撑杆将缓冲后的载荷作用至导弹头部上，使得导弹受到的作用力沿轴向分布的承力板均布分布，避免破冰过载传导至导弹头部的过载应力集中，从而进一步减轻导弹头部受到的冲击，且由于承力板均布分布能够降低导弹穿透冰层产生的非对称作用力，显著减少破冰过程中的非对称作用力对导弹的入水姿态影响，避免导弹发生“冰面反弹”的现象，从而保证导弹沿预先设定的弹道飞行。由于导弹头部利用阻尼器、支撑杆和承力板实现对导弹头部协同降载增稳，在提高导弹在浮冰地区打击水下目标的精度，降低导弹头部的结构强度和材料要求，进而降低导弹头部制造成本。

13、有益效果：

14、1.本发明公开的一种导弹入水破冰降载装置，在导弹头部设置高强度、高硬度的破冰针，不改变导弹头部流线型结构，并且能够依靠导弹高速入水时产生的巨大惯性带动破冰针击碎冰层，避免导弹直接撞击较厚的冰层产生的冲击力过大从而改变导弹的入水姿态及弹道，提高导弹打击水下目标的成功率。

15、2.本发明公开的一种导弹入水破冰降载装置，导弹防护头罩完全包裹导弹头部，能够避免碎冰对导弹头部的损伤，而且在导弹防护头罩与导弹头部之间还设有缓冲弹簧、阻尼器、支撑杆、承力板以及阻尼材料，能够逐级消耗导弹撞击冰层时产生的巨大冲击力，从而有效保护导弹头部，显著保证导弹的结构强度。

16、3.本发明公开的一种导弹入水破冰降载装置，导弹入水破冰降载装置在周向等距布置降载结构分散导弹撞击冰层时产生的冲击力，通过固定的均布分布支撑杆将缓冲后的载荷作用至导弹头部上，使得导弹受到的作用力沿轴向分布的承力板均布分布，避免破冰过载传导至导弹头部的过载应力集中，从而进一步减轻导弹头部受到的冲击，且由于承力板均布分布能够降低导弹穿透冰层产生的非对称作用力，显著减少破冰过程中的非对称作用力对导弹的入水姿态影响，避免导弹发生“冰面反弹”的现象，从而保证导弹沿预先设定的弹道飞行。