一种切割面积可调式爆炸分离装置

技术领域

本发明属于火工结构分离技术领域，具体涉及一种切割面积可调式爆炸分离装置。

背景技术

分离技术中的线分离技术以其火工元件少、分离结构本身不承受大载荷、结构简单、可靠、快速、同步性高等优点而广泛应用于军事领域与民用工业生产中。聚能切割索作为一种以线性分离技术为基础行使功能的索类火工品，能够通过爆轰能量产生高密度、高速度的金属射流,该射流会沿着聚能槽轴线向外射出,形成聚能效应从而实现对平板的切割与分离。

该技术具有切割速度快、切割面大、切割效率高、切割威力大、操作方便、安全可靠且不受环境限制等优点，相较于普通切割方法具有无法比拟的优越性，例如可进行战场上飞机蒙皮破孔损伤的战场修复。在参战飞机遭受损坏时，其机体结构会受到严重影响，这些损伤直接影响着战机能否再次出动。为了确保空中优势，必须以最短的时间修复战伤飞机。修复过程需要将受损区域切割成规则的形状，然而受损区域大小不一，因此在清除和修整过程中，通常需要反复搭建适合切割该区域大小的爆炸分离装置，工作量大、耗时长且效率低。因此，迫切需要一种切割面积可调的爆炸分离装置，以提高切割效率，进而高效完成作业。

然而，应用场景改变，被切割目标的材料、厚度就会不同，进行爆破作业的切割索也会不同，进而切割索的最佳炸高(炸高是指被切割材料表面与爆炸源之间的距离)会有所不同。切割索在最佳炸高的情况下才可以发挥切割索的最大威力。通常情况下，需要设计多种炸高结构装置来探索切割索的最佳炸高，存在较大的资源浪费。因此，爆炸分离装置具备炸高可调功能十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种切割面积可调式爆炸分离装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种切割面积可调式爆炸分离装置，包括面积可调机构，爆炸室机构，升降机构和装置腔；

装置腔整体呈矩形，装置腔固定设置在被切割目标上，装置腔的截面为L型；所述升降机构包括框架型的方形升降台和升降驱动机构，方形升降台通过弹性机构自由的设置在装置腔L壁的底面上；

爆炸室机构包括两个相对设置的固定长度爆炸腔，两个相对设置的伸缩腔；

面积可调机构包括四对滑轨，每对滑轨两端设有位移片和位移片驱动机构；所述位移片设置在方形升降台上，固定长度爆炸腔和伸缩腔分别设置在滑轨上，位移片驱动机构驱动位移片移动，从而改变伸缩腔的长度以及两伸缩腔之间固定长度爆炸腔的长度，在调整好面积的固定长度爆炸腔和伸缩腔内布置聚能切割索。

进一步的，装置腔的外部顶点处设有连接耳，连接耳通过螺钉与被切割目标固定。

进一步的，升降机构还包括防尘板和支撑座；升降机构的升降驱动机构包括蜗杆，手柄，蜗轮和齿条；

支撑座放置在被切割目标表面上，且一侧与装置腔固连，支撑座的另一侧设有齿条，蜗杆和蜗轮啮合，同时蜗轮和齿条啮合，防尘板与蜗轮安装在同一阶梯轴上，同时防尘板嵌套在支撑座上，防尘板平台和方形升降台连接，方形升降台随着防尘板进行同步上下运动，从而调整了聚能切割索距离被切割目标的距离。

进一步的，升降机构还包括上固定板，上固定板安装在支撑座的顶部，用于限制防尘板的最大上升高度；

所述防尘板的主体和防尘板平台之间设有加强肋。

进一步的，“方形升降台通过弹性机构自由的设置在装置腔L壁的底面上”中的弹性机构为弹簧缓冲结构，弹簧缓冲结构设置在装置腔的四个内角处。

进一步的，所述滑轨为一次性滑轨，位移片内设与滑轨插接的凹槽，滑轨(23)和位移片插接。

进一步的，位移片驱动机构包括八个电机，丝杠，伸缩杆，盖帽，环绕壳，移动套筒和转销；

装置腔的每个侧边设有两根丝杠，每根丝杠均配有一个移动套筒，移动套筒嵌在环绕壳内，盖帽将伸缩杆一端固定在环绕壳中，环绕壳通过伸缩杆与位移片连接；八个电机两两安装在装置腔的四个直角处，与同对滑轨两端配合的移动套筒所包裹的两根丝杠转速、转向一致；电机启动，四对滑轨交错移动，从而改变围成的矩形面积。

进一步的，放置伸缩腔的滑轨设置在放置固定长度爆炸腔的滑轨上，伸缩腔的端部设置在固定长度爆炸腔内，从而实现伸缩腔在固定长度爆炸腔内的移动。

进一步的，每个伸缩腔由四个分腔组成，第一分腔头部封闭，尾部内里设有一段凸起，当伸缩腔被拉长时，第二分腔沿第一分腔内里向外运动，直至第二分腔头部的钩台卡住第一分腔尾部的凸起。

进一步的，固定爆炸腔两端与位移片焊接。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)本发明采用了一种升降机构，可实现切割索炸高的调节，调整范围包含大多数常见切割索最佳炸高；相比于常见的通过伸缩杆调节炸高，本发明中的蜗轮蜗杆的自锁特性，会使得炸高调整更为精确，也会使得调整过程更为稳定。选择合适的炸高，可以大大提高切割作业的成功率。

(2)本发明采用了一种面积可调机构与一种爆炸室机构，两机构配合，可通过电机快速调整出和预切割面积大小适配的作业形态；只需要一套装置，配备与切割面积一致的缓冲防护条和聚能切割索，就可以爆炸分割出所面积不同的空洞，比起通过反复搭建适合切割该区域大小的爆炸分离装置，来切割出不同面积空洞的工作模式，本发明省时又省力。

(3)本发明采用了一种伸缩腔。伸缩腔与固定腔的特殊连接，以及伸缩腔包含的四个空腔连接设计，使得在电机带动固定腔移动的过程中，可同步性地自动拉长或压短伸缩腔，克服了手动重复安装切割索紧固装置耗时长的缺点。

附图说明

图1为本发明的切割面积可调式爆炸分离装置三维示意图。

图2为本发明的爆炸分离装置俯视图。

图3为本发明的升降机构示意图。

图4为本发明的面积可调机构示意图。

图5为本发明的爆炸室机构示意图。

图6为本发明的伸缩腔伸缩过程原理示意图。

图7为本发明的含索结构示意图。

图8为本发明作业流程示意图。

附图标记说明：

1-面积可调机构，2-爆炸室机构，3-伸缩腔，4-升降机构，5-被切割目标，6-弹簧，7-方型升降台，8-防尘板，9-支撑架，10-上固定板，11-蜗杆，12-手柄，13-蜗轮，14-齿条，15-装置腔，16-伸缩杆，17-盖帽，18-环绕壳，19-移动套筒，20-转销，21-丝杠，22-电机，23-滑轨，24-位移片，25-固定长度爆炸腔，26-第一节分腔，27-第二节分腔，30-含索结构，29-聚能切割索，30-缓冲防护条。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

本发明的目的在于提供一种切割面积可调式爆炸分离装置。可根据实际作业要求的切割面积，将本发明调整至可切割此面积的作业形态，只需在此形态的爆炸室中装入与之形状配套的缓冲防护条与聚能切割索，就可以实现，通过一种爆炸分离装置快速进行不同切割面积的特种作业。本发明还配有升降机构，以满足炸高调节的需求，可使得所选切割索的威力被最大化使用。

如图1-8所示，一种切割面积可调式爆炸分离装置，包括升降机构4、面积可调机构1、爆炸室机构2与被切割目标5。

所述升降机构4在数量上共一个。升降机构4中的支撑座9的一面通过合叶与装置腔15固连，均放置在被切割目标5表面上，通过螺钉穿过装置腔15四个顶点的耳朵与被切割目标5固定。支撑座9的另一面保留着固定齿条14的凹槽。支撑座9的顶部安装有上固定板10，其具有限位作用，限制了升降机构4的最大上升高度，即限制了此发明装置可以调整的最大炸高。手柄12与蜗杆11通过内外螺纹配合，蜗杆11与蜗轮13旋向相同，防尘板8与蜗轮13安装在同一阶梯轴上，同时防尘板8嵌套在支撑座9上，保证旋动手柄12，蜗轮13蜗杆11相对于齿条14上下相对运动时稳定啮合，此传动保证了炸高调整过程的精确性与平稳性。防尘板8平台上固连有方形升降台7，使得方形升降台7随着防尘板8的可进行同步上下运动。由于爆炸过程会对方形升降台7产生扰动，故在装置腔15的四个内角处设置弹簧缓冲结构6，维持爆炸过程的平稳。

升降机构4可改变切割索炸高的工作原理为：转动手柄12，炸高从最小值不断地变大，方形升降台7会不断上升，由于方形升降台7支撑着八个伸缩杆16，会使伸缩杆16有一个先压缩变短后拉伸变长的过程。伸缩杆16通过转销20连接着位移片24，一次性滑轨23嵌入在位移片24的凹槽内，使得四对一次性滑轨23至被切割目标5的距离也会逐渐变大，而爆炸室机构2整个又架在位移片24与一次性滑轨23上，故也可以使得爆炸室机构2也可做上升运动，聚能切割索29放置在爆炸室机构2内部，故可改变聚能切割索29的炸高。

所述面积可调机构1在数量上共一个。此机构中共有八个电机22安装在装置腔15的四个直角处，与同对一次性滑轨23两端配合的移动套筒19所包裹的两根丝杠21转速转向需一致，即带动此两根丝杠21转动的两台电机22也需转向转速一致，电机22的放置原则应该满足该要求。与每根丝杠21都配合有一个移动套筒19，八个移动套筒19分别沿装置腔15两对边对称安置，移动套筒19嵌入在环绕壳18内，盖帽17固定伸缩杆16，使得伸缩杆16大头端牢牢固定在环绕壳18中，环绕壳18通过伸缩杆16与位移片24连接，两根成对的一次性滑轨23需插入成对称布置的两个位移片24的凹槽内。以上装配方式可以实现，电机22启动，四对一次性滑轨23交错移动，可改变其围成的矩形面积。

所述爆炸室机构2在数量上共一个。此机构由两个固定爆炸腔25与两个伸缩腔3拼接组成。每个伸缩腔3由四个分腔组成，第一分腔26头部封闭，尾部内里设有一段凸起，当伸缩腔3被拉长时，第二分腔27会沿着第一分腔26内里向外运动，直至第二分腔27头部的钩台卡住第一分腔26尾部的凸起，其他分腔皆以此方式连接运动，故只需给伸缩腔3一个力就可以实现伸缩腔3长短的改变。固定爆炸腔25两端与位移片24焊接，位移片24带动两个固定爆炸腔25移动过程中，通过伸缩腔3两端的凸台与固定爆炸腔25凹槽的配合，会给伸缩腔3两端一个拉力或者推力，即可同步性地自动拉长或压短伸缩腔3，同时两个伸缩腔3架在一次性滑轨条上，保证了拉伸或压缩过程的稳定性。即面积可调机构1中的八个位移片24带动四对一次性滑轨23的交错移动，也会保证爆炸室机构2作业形态的大小同步变化，只需要在爆炸室机构2中放入与此作业形态大小的适宜的缓冲防护条30与聚能切割索29，即可爆炸切割出面积不同的空洞。在每次实验作业结束之后，一次性滑轨23都会被聚能切割索破坏，再次作业前，需要重新更换。

如上图8为一种切割面积可调式爆炸分离装置作业流程示意图。

结合上面的附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案：

(1)启动电机22，将本发明调整至切割面积最大的作业形态；同时将炸高调整至最小值。

(2)确定所需切割面积大小需求，在被切割目标5上划出矩形分割线；

(3)准备好一根聚能切割索29，将其塑形至可覆盖被切割目标5上的矩形分割线；并把其塞入缓冲防护条30的凹槽中，口状凹槽需压紧聚能切割索29，达到聚能切割索29不会掉出缓冲防护条30的效果。

(4)将被切割目标5打出四个洞，使用螺钉与本发明装置腔15四个顶角的耳朵固定。

(5)旋转手柄12，根据支撑架9的刻度线，调整至此聚能切割索29的最佳炸高处。

(6)手持含索结构28，并再次启动电机22，将本发明调整与所需切割面积大小需求一致的工作形态，使得爆炸室机构2的垂直投影可以完整覆盖到切割目标5上的矩形分割线，半空的爆炸室机构2由大变小的过程可以将含索结构28收入腔内。

(7)通过雷管起爆聚能切割索29，即可成功切割出预期大小的空洞。

(8)含索结构28有八条一次性滑轨23支撑，四条构成内矩形，四条构成外矩形，构成内矩形的四根一次性滑轨23，作业过程中可能会被高速射流切断，故需要在每次作业后更换。

如果还需要切割其他大小的空洞，继续使用本发明装置，重复上述八步操作即可。

上述装置的联合使用，可实现切割面积与炸高的同步快速调整，取得高效成功分割不同面积空洞的实际意义。