一种降低分离冲击的大吨位爆炸螺栓摩擦耗能式保护装置的制作方法

本发明属于航空航天结构设计，尤其涉及一种降低分离冲击的大吨位爆炸螺栓摩擦耗能式保护装置。

背景技术：

1、作为国内最大直径固体商业运载火箭，为了适应多种尺寸、不同承载需求的卫星发射需求，应用了一种抗大锥角下脉动压力的固体运载整流罩设计技术，由于该整流罩直径较大，且受大锥角脉动压力的影响，整流罩分离面临更高的推力需求，常用吨位的爆炸螺栓无法满足整流罩分离需求，因此需要大吨位级的爆炸螺栓才能实现整流罩正常分离。大吨位级的爆炸螺栓工作时会产生较大的冲击力，螺杆以高速飞出。为防止螺杆撞击发生意外破坏，需要设置螺杆捕获缓冲装置，传统的捕获缓冲装置虽具有一定的缓冲功能，但是降冲击效果不满足型号要求。

技术实现思路

1、本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种降低分离冲击的大吨位爆炸螺栓摩擦耗能式保护装置，利用螺栓端帽与吸能筒内螺纹发生相对摩擦运动，剪切吸能筒内壁螺纹，消耗动能，从而实现降低火箭箭体冲击力。

2、为了解决上述技术问题，本发明公开了一种降低分离冲击的大吨位爆炸螺栓摩擦耗能式保护装置，包括：螺栓端帽、外壳体和螺纹式吸能内壳；

3、螺栓端帽与爆炸螺栓的一端连接；

4、螺纹式吸能内壳位于外壳体内，形成组合体；组合体与火箭壳体上的爆炸螺栓盒连接；

5、爆炸螺栓的另一端旋入爆炸螺栓盒内。

6、在上述降低分离冲击的大吨位爆炸螺栓摩擦耗能式保护装置中，爆炸螺栓为30吨位爆炸螺栓。

7、在上述降低分离冲击的大吨位爆炸螺栓摩擦耗能式保护装置中，螺栓端帽，包括：柱段a和锥段；

8、柱段a的高度为9mm，柱段a的外径为φ38.3mm；柱段a的内壁上设置有m24×1.5螺纹，螺纹长度为25mm，螺纹底部有3mm螺纹退刀槽；

9、锥段远离柱段a的一端为六方结构；其中，六方结构的高度为13mm，六方结构的对边距离17mm；锥段通过六方结构连接爆炸螺栓；

10、螺栓端帽的总高为38mm；螺栓端帽材料为7050铝合金。

11、在上述降低分离冲击的大吨位爆炸螺栓摩擦耗能式保护装置中，外壳体，包括：柱段b、两个侧耳、两个螺栓孔a和两个螺栓孔b；

12、两个侧耳分别位于柱段b两侧；两个螺栓孔a分别设置在两个侧耳上；两个螺栓孔b分别设置在两个侧耳上；

13、柱段b的外径为φ56mm，高73mm；柱段b的内径为φ46mm，高67mm；

14、两个侧耳之间的端面距离为75mm；两个侧耳突出柱段b上端面的距离在10～12mm之间；

15、螺栓孔a的直径大于螺栓孔b的直径；

16、螺栓孔a距柱段b上端面13mm，螺栓孔b距柱段b上端面31mm；

17、外壳体材料为7050铝合金。

18、在上述降低分离冲击的大吨位爆炸螺栓摩擦耗能式保护装置中，螺栓孔a为m12×1.5螺纹孔，螺栓孔b为m4螺纹孔。

19、在上述降低分离冲击的大吨位爆炸螺栓摩擦耗能式保护装置中，螺纹式吸能内壳为圆柱形结构，螺纹式吸能内壳的外径为φ46mm，内径为m40×3螺纹，高度为47.5mm，螺纹式吸能内壳材料为7050铝合金。

20、在上述降低分离冲击的大吨位爆炸螺栓摩擦耗能式保护装置中，当爆炸螺栓工作时，产生冲击力，断裂后的爆炸螺栓带着螺栓端帽向下运动，螺栓端帽落入螺纹式吸能内壳内，与螺纹式吸能内壳的内螺纹发生摩擦运动，摩擦剪切破坏螺纹式吸能内壳的内螺纹并消耗动能，从而实现缓冲功能，并降低对火箭壳体的冲击。

21、在上述降低分离冲击的大吨位爆炸螺栓摩擦耗能式保护装置中，爆炸螺栓一端旋入螺栓端帽并涂胶防松。

22、在上述降低分离冲击的大吨位爆炸螺栓摩擦耗能式保护装置中，在装配时，有：

23、将组合体放到火箭壳体的爆炸螺栓盒处，装配时保证组合体的中心孔与爆炸螺栓盒上的爆炸螺栓安装孔同轴，螺栓孔a和两个螺栓孔b与爆炸螺栓盒上相应的连接孔对齐；

24、两个连接螺栓a和两个连接螺栓b分别穿过两个螺栓孔a和两个螺栓孔b，将组合体与爆炸螺栓盒连接；

25、将爆炸螺栓与螺栓端帽连接；

26、将连接有螺栓端帽的爆炸螺栓穿过组合体的中心孔、旋入爆炸螺栓盒上的爆炸螺栓安装孔内，完成装配。

27、在上述降低分离冲击的大吨位爆炸螺栓摩擦耗能式保护装置中，连接螺栓a起抗剪作用，连接螺栓b起限位作用。

28、本发明具有以下优点：

29、(1)本发明公开了一种降低分离冲击的大吨位爆炸螺栓摩擦耗能式保护装置，通过结构件间摩擦耗能设计思路，螺栓端帽尾端在螺纹式吸能内壳内部，捕获效果稳定可靠，采用摩擦螺纹缓冲耗能方式降低了整流罩分离过程中对火箭箭体的冲击作用，有效降低了固体运载火箭整流罩分离时大吨位爆炸螺栓产生的冲击力，解决了运载火箭大吨位爆炸螺栓的捕获降冲击难题。

30、(2)本发明公开了一种降低分离冲击的大吨位爆炸螺栓摩擦耗能式保护装置，与现有运载火箭整流罩分离缓冲结构相比，本发明采用螺栓端帽+螺纹式吸能内壳+外壳体的组合式结构形式，具有结构尺寸小，轻质化等优点。

31、(3)本发明公开了一种降低分离冲击的大吨位爆炸螺栓摩擦耗能式保护装置，螺纹式吸能内壳安装在外壳体内，可实现快速拆卸和安装。

32、(4)本发明公开了一种降低分离冲击的大吨位爆炸螺栓摩擦耗能式保护装置，经过了地面试验、整流罩分离试验和飞行试验考核，试验结果满足火箭飞行的各项指标要求。

技术特征：

1.一种降低分离冲击的大吨位爆炸螺栓摩擦耗能式保护装置，其特征在于，包括：螺栓端帽(1)、外壳体(2)和螺纹式吸能内壳(3)；

2.根据权利要求1所述的降低分离冲击的大吨位爆炸螺栓摩擦耗能式保护装置，其特征在于，爆炸螺栓为30吨位爆炸螺栓。

3.根据权利要求1所述的降低分离冲击的大吨位爆炸螺栓摩擦耗能式保护装置，其特征在于，螺栓端帽(1)，包括：柱段a(101)和锥段(102)；

4.根据权利要求1所述的降低分离冲击的大吨位爆炸螺栓摩擦耗能式保护装置，其特征在于，外壳体(2)，包括：柱段b(201)、两个侧耳(202)、两个螺栓孔a(4)和两个螺栓孔b(5)；

5.根据权利要求4所述的降低分离冲击的大吨位爆炸螺栓摩擦耗能式保护装置，其特征在于，螺栓孔a(4)为m12×1.5螺纹孔，螺栓孔b(5)为m4螺纹孔。

6.根据权利要求1所述的降低分离冲击的大吨位爆炸螺栓摩擦耗能式保护装置，其特征在于，螺纹式吸能内壳(3)为圆柱形结构，螺纹式吸能内壳(3)的外径为φ46mm，内径为m40×3螺纹，高度为47.5mm，螺纹式吸能内壳(3)材料为7050铝合金。

7.根据权利要求1所述的降低分离冲击的大吨位爆炸螺栓摩擦耗能式保护装置，其特征在于，当爆炸螺栓工作时，产生冲击力，断裂后的爆炸螺栓带着螺栓端帽(1)向下运动，螺栓端帽(1)落入螺纹式吸能内壳(3)内，与螺纹式吸能内壳(3)的内螺纹发生摩擦运动，摩擦剪切破坏螺纹式吸能内壳(3)的内螺纹并消耗动能，从而实现缓冲功能，并降低对火箭壳体的冲击。

8.根据权利要求1所述的降低分离冲击的大吨位爆炸螺栓摩擦耗能式保护装置，其特征在于，爆炸螺栓一端旋入螺栓端帽(1)并涂胶防松。

9.根据权利要求4所述的降低分离冲击的大吨位爆炸螺栓摩擦耗能式保护装置，其特征在于，在装配时，有：

10.根据权利要求9所述的降低分离冲击的大吨位爆炸螺栓摩擦耗能式保护装置，其特征在于，连接螺栓a起抗剪作用，连接螺栓b起限位作用。

技术总结
本发明公开了一种降低分离冲击的大吨位爆炸螺栓摩擦耗能式保护装置，包括：螺栓端帽、外壳体和螺纹式吸能内壳；螺栓端帽与爆炸螺栓的一端连接；螺纹式吸能内壳位于外壳体内，形成组合体；组合体与火箭壳体上的爆炸螺栓盒连接；爆炸螺栓的另一端旋入爆炸螺栓盒内。本发明利用螺栓端帽与吸能筒内螺纹发生相对摩擦运动，剪切吸能筒内壁螺纹，消耗动能，从而实现降低火箭箭体冲击力。

技术研发人员：潘忠文,徐秋发,刘伟,刘彬,苏晗,王群,谭指,徐林栋,谢金鑫,林川,高影,王世勋,朱振涛,章凌,王斌,张雪峰,曲斌瑞,匡格平,彭飞,高竹青,蔡奕霖,胡兆财
受保护的技术使用者：北京宇航系统工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14