一种应用于大承载爆炸螺栓的复合隔冲装置

技术领域

本发明涉及大承载爆炸螺栓技术领域，更具体地说，涉及一种应用于大承载爆炸螺栓的复合隔冲装置。

背景技术

爆炸螺栓在卫星中应用广泛，星箭分离时、机构展开时、串联卫星分体时，均需要爆炸螺栓完成解锁动作。爆炸螺栓发挥着压紧和释放的功能，承载的重量越大，所需要的解锁力也越大，使得火药装填越多，进而造成爆炸产生的冲击越大的问题。冲击会造成螺杆以较大的冲量撞向星体结构，可能会造成星上敏感单机(晶振等)的损坏，导致卫星任务的失败。

因此，对大承载爆炸螺栓解锁时的大量级冲击进行衰减，是保障卫星安全和任务成功的基础，降低传递至敏感单机上的冲击响应峰值，保证敏感载荷免受伤害。

综上所述，现有的隔冲手段均为单种材料，通过材料塑性变形吸收冲击能力，具有隔冲性能差、隔冲频段低等缺点，因此，提供一种高性能隔冲吸冲装置成为业内亟需解决的问题。

前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于大承载爆炸螺栓的复合隔冲装置，该复合隔冲装置降低了大承载爆炸螺栓点火解锁时产生的冲击，缓解了冲击对卫星结构和单机的影响，保证其能高效吸收冲击能量。

本发明提供一种应用于大承载爆炸螺栓的复合隔冲装置，包括大承载爆炸螺栓组件及复合隔冲装置；所述大承载爆炸螺栓包括螺栓头、分离螺杆、收集盒和加载螺母，所述螺栓头和所述分离螺杆连接；在所述收集盒的底部设有通孔，所述分离螺杆穿过所述通孔，通过所述加载螺母和所述分离螺杆螺纹连接，用于施加连接压紧预紧力，所述加载螺母位于所述收集盒内部；所述复合隔冲装置放置于所述收集盒内，所述复合隔冲装置包括下面板、上面板、欧拉梁、楔形块、剪切橡胶组件、缓冲件和楔形块收集筒；所述下面板穿过所述加载螺母的螺柱段压在所述加载螺母的加载面上，所述楔形块安装在所述分离螺杆的端部；所述欧拉梁的两端分别连接有所述上面板和所述下面板，所述下面板、所述上面板以及所述欧拉梁之间形成有基本框架，所述楔形块、所述剪切橡胶组件以及所述楔形块收集筒位于所述基本框架内；所述楔形块收集筒一端和所述楔形块连接，所述楔形块收集筒另一端和所述上面板连接；所述剪切橡胶组件位于所述楔形块收集筒内与所述楔形块收集筒内壁连接；所述剪切橡胶组件内设置有所述缓冲件。

采用上述技术方案，大承载爆炸螺栓的螺栓头内安装有起爆药和活塞；螺栓头内的起爆药点燃产生高压气体推动活塞运动切断分离螺杆；当卫星使用爆炸螺栓压紧结构时，大承载爆炸螺栓的螺栓头与压紧面连接固定，收集盒的上端面与卫星结构连接固定。使用时，大承载爆炸螺栓点火起爆后分离螺杆与螺栓头分离，分离螺杆带动加载螺母冲击复合隔振装置，推动下面板运动压缩欧拉梁，欧拉梁吸收初始的冲量；在分离螺杆运动一段距离后，安装在分离螺杆上的楔形块与剪切橡胶组件接触，压缩剪切橡胶组件和缓冲件，吸收大部分的冲击能量；复合隔冲装置，通过多级吸冲缓解冲击对卫星影响；通过非线性欧拉梁吸收初始冲击后，通过剪切橡胶组件进一步缓冲，最后通过缓冲件变形吸收冲击能量实现多级降低冲击；从而实现对不同频段能量吸收，具备对不同承载能力爆炸螺栓的适应能力。

进一步地，所述剪切橡胶组件包括缓冲支架和连接块，所述连接块上设有和所述楔形块配合的楔形槽，在所述连接块的周向设置有多个所述缓冲支架，所述缓冲支架另一端和所述楔形块收集筒内壁连接。

采用上述技术方案，通过在连接块周向缓冲支架的设置，将冲击能力往周向方向传递，避免能量沿轴向直接传递到卫星结构上，从而大幅度降低冲击响应。

进一步地，所述缓冲支架和所述连接块的表面呈锐角设置。进一步提高了缓冲的效果。

进一步地，所述大承载爆炸螺栓还包括垫片，所述垫片穿过分离螺杆位于所述收集盒底面和所述加载螺母之间。垫片穿过分离螺杆，通过加载螺母施加连接压紧预紧力，进一步提高连接强度和稳定性。

进一步地，所述缓冲件为弹簧或者多孔聚四氟乙烯缓冲块。

进一步地，所述复合隔冲装置还包括胶垫，所述橡胶垫连接在所述上面板的上面。橡胶垫可以进一步提高缓冲效果。

进一步地，所述复合隔冲装置还包括耳片在所述楔形块收集筒下边缘侧壁上安装有多个所述耳片。

采用上述技术方案，当分离螺杆运动一段距离后，安装在分离螺杆上的楔形块与剪切橡胶组件接触，压缩剪切橡胶组件和缓冲件，安装在楔形块收集筒内的耳片会卡住上冲的楔形块，避免分离螺杆回弹影响解锁分离。

进一步地，所述欧拉梁为非线性梁，在所述上面板和所述下面板之间设置有多个所述欧拉梁。欧拉梁厚度是影响缓冲装置刚度关键因素，非线性特点使该结构能够吸收更多能量。

进一步地，多个所述欧拉梁两片为一组，周向均匀分布四组，所述欧拉梁沿径向安装。

进一步地，所述楔形块收集筒下边缘侧壁周向均匀安装四个所述耳片。

本发明提供的应用于大承载爆炸螺栓的复合隔冲装置，复合隔冲装置通过多级吸冲缓解冲击对卫星影响；通过非线性欧拉梁吸收初始冲击后，通过剪切橡胶组件进一步缓冲，最后通过缓冲件变形吸收冲击能量实现多级降低冲击；通过调整欧拉梁厚度实现刚度调整，从而实现对不同频段能量吸收，具备对不同承载能力爆炸螺栓的适应能力；通过剪切橡胶组件将冲击能力往周向方向传递，避免能量沿轴向直接传递到卫星结构上，从而大幅度降低冲击响应；复合隔冲装置单独装配完毕后与爆炸螺栓等组件安装简单，只需要放置在收集盒中即可；复合隔冲装置设置有耳片避免分离螺杆回弹影响解锁分离。

附图说明

图1为本发明实施例提供的应用于大承载爆炸螺栓的复合隔冲装置的结构示意图。

图2为图1中应用于大承载爆炸螺栓的复合隔冲装置的大承载爆炸螺栓的平面示意图。

图3为图1中应用于大承载爆炸螺栓的复合隔冲装置的复合隔冲装置的平面示意图。

图4为图1中应用于大承载爆炸螺栓的复合隔冲装置的大承载爆炸螺栓和复合隔冲装置结合的平面示意图。

1、大承载爆炸螺栓组件11、螺栓头 12、分离螺杆

13、收集盒 131、通孔14、垫片

15、加载螺母 2、复合隔冲装置21、包括下面板

22、上面板 23、欧拉梁 24、楔形块

25、剪切橡胶组件 251、缓冲支架252、连接块

253、楔形槽26、缓冲件 27、胶垫

28、楔形块收集筒 29、耳片 3、基本框架

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

实施例1

图1为本发明实施例提供的应用于大承载爆炸螺栓的复合隔冲装置的结构示意图，图2为图1中应用于大承载爆炸螺栓的复合隔冲装置的大承载爆炸螺栓的平面示意图，图3为图1中应用于大承载爆炸螺栓的复合隔冲装置的复合隔冲装置的平面示意图，图4为图1中应用于大承载爆炸螺栓的复合隔冲装置的大承载爆炸螺栓和复合隔冲装置结合的平面示意图。请参照图1、图2、图3、图4，本发明实施例提供的应用于大承载爆炸螺栓的复合隔冲装置，包括大承载爆炸螺栓组件1及复合隔冲装置2；所述大承载爆炸螺栓1包括螺栓头11、分离螺杆12、收集盒13和加载螺母15，所述螺栓头11和所述分离螺杆12连接；在所述收集盒13的底部设有通孔131，所述分离螺杆12穿过所述通孔131，通过所述加载螺母15和所述分离螺杆12螺纹连接，用于施加连接压紧预紧力，所述加载螺母15位于所述收集盒13内部；所述复合隔冲装置2放置于所述收集盒13内，所述复合隔冲装置2包括下面板21、上面板22、欧拉梁23、楔形块24、剪切橡胶组件25、缓冲件26和楔形块收集筒28；所述下面板21穿过所述加载螺母15的螺柱段压在所述加载螺母15的加载面上，所述楔形块24安装在所述分离螺杆12的端部；所述欧拉梁23的两端分别连接有所述上面板22和所述下面板21，所述下面板21、所述上面板22以及所述欧拉梁23之间形成有基本框架3，所述楔形块24、所述剪切橡胶组件25以及所述楔形块收集筒28位于所述基本框架3内；所述楔形块收集筒28一端和所述楔形块24连接，所述楔形块收集筒28另一端和所述上面板22连接；所述剪切橡胶组件25位于所述楔形块收集筒28内与所述楔形块收集筒28内壁连接；所述剪切橡胶组件25内设置有所述缓冲件26。

需要说明的是，大承载爆炸螺栓1的螺栓头11内安装有起爆药和活塞；螺栓头11内的起爆药点燃产生高压气体推动活塞运动切断分离螺杆12；当卫星使用爆炸螺栓压紧结构时，大承载爆炸螺栓1的螺栓头11与压紧面连接固定，收集盒13的上端面与卫星结构连接固定。

使用时，大承载爆炸螺栓1点火起爆后分离螺杆12与螺栓头11分离，分离螺杆12带动加载螺母15冲击复合隔振装置2，推动下面板21运动压缩欧拉梁23，欧拉梁23吸收初始的冲量；需要说明的是，欧拉梁23的厚度是影响缓冲装置刚度关键因素；此外，在分离螺杆12运动一段距离后，安装在分离螺杆12上的楔形块24与剪切橡胶组件25接触，压缩剪切橡胶组件25和缓冲件26，吸收大部分的冲击能量。

本发明的应用于大承载爆炸螺栓的复合隔冲装置，主要考虑大承载爆炸螺栓1解锁点火后会产生大量级冲击，设计复合隔冲装置2，通过多级吸冲缓解冲击对卫星影响；复合隔冲装置2通过非线性欧拉梁23吸收初始冲击后，通过剪切橡胶组件25进一步缓冲，最后通过缓冲件26变形吸收冲击能量实现多级降低冲击；复合隔冲装置2通过调整欧拉梁23厚度实现刚度调整，从而实现对不同频段能量吸收，具备对不同承载能力爆炸螺栓的适应能力；另一方面，复合隔冲装置2单独装配完毕后与爆炸螺栓等组件安装简单，只需要放置在收集盒13中即可。

如图3所示，本发明的剪切橡胶组件25包括缓冲支架251和连接块252，所述连接块252上设有和所述楔形块24配合的楔形槽253，在所述连接块252的周向设置有多个所述缓冲支架251，所述缓冲支架251另一端和所述楔形块收集筒28内壁连接。具体地，所述缓冲支架251和所述连接块252的表面呈锐角设置；进一步提高了缓冲的效果。

需要说明的是，连接块252周向缓冲支架251的设置，将冲击能力往周向方向传递，避免能量沿轴向直接传递到卫星结构上，从而大幅度降低冲击响应。

如图2所示，本发明的大承载爆炸螺栓1还包括垫片14，所述垫片14穿过分离螺杆12位于所述收集盒13底面和所述加载螺母15之间。

垫片14穿过分离螺杆12，通过加载螺母15施加连接压紧预紧力，进一步提高连接强度和稳定性。

进一步地，本发明的缓冲件26为弹簧或者多孔聚四氟乙烯缓冲块。

进一步地，本发明的复合隔冲装置2还包括胶垫27，所述橡胶垫27连接在所述上面板22的上面；橡胶垫27可以进一步提高缓冲效果。

进一步参照图3、图4，本发明的复合隔冲装置2还包括耳片29在所述楔形块收集筒28下边缘侧壁上安装有多个所述耳片29；具体地，在楔形块收集筒28下边缘侧壁周向均匀安装四个所述耳片29。

需要说明的是，当分离螺杆12运动一段距离后，安装在分离螺杆12上的楔形块24与剪切橡胶组件25接触，压缩剪切橡胶组件25和缓冲件26，安装在楔形块收集筒28内的耳片29会卡住上冲的楔形块24，避免分离螺杆12回弹影响解锁分离。

进一步地，欧拉梁23为非线性梁，在所述上面板22和所述下面板21之间设置有多个所述欧拉梁23，多个所述欧拉梁23两片为一组，周向均匀分布四组，所述欧拉梁23沿径向安装。

需要说明的是，欧拉梁23厚度是影响缓冲装置刚度关键因素，非线性特点使该结构能够吸收更多能量。

基于上文的描述可知，本发明优点在于：

1、本发明的应用于大承载爆炸螺栓的复合隔冲装置，通过多级吸冲缓解冲击对卫星影响。

2、本发明的应用于大承载爆炸螺栓的复合隔冲装置，通过非线性欧拉梁吸收初始冲击后，通过剪切橡胶组件进一步缓冲，最后通过缓冲件吸收冲击能量实现多级降低冲击。

3、本发明的应用于大承载爆炸螺栓的复合隔冲装置，通过调整欧拉梁厚度实现刚度调整，从而实现对不同频段能量吸收，具备对不同承载能力爆炸螺栓的适应能力。

4、本发明的应用于大承载爆炸螺栓的复合隔冲装置，通过剪切橡胶组件将冲击能力往周向方向传递，避免能量沿轴向直接传递到卫星结构上，从而大幅度降低冲击响应。

5、本发明的应用于大承载爆炸螺栓的复合隔冲装置，单独装配完毕后与爆炸螺栓等组件安装简单，只需要放置在收集盒中即可。

6、本发明的应用于大承载爆炸螺栓的复合隔冲装置，设置有耳片避免分离螺杆回弹影响解锁分离。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。