分離連接裝置是應用于火箭、導彈和航天器上的關鍵機構,其主要功能包括連接、解鎖和分離。
設計原理
分離連接裝置的設計旨在確保在飛行過程中按照預定程序完成解鎖和分離操作,以去除已完成任務的組件,如助推器、火箭的下部級、運載器和航天器的整流罩等。為了實現安全可靠的分離并避免分離體再次接觸,同時確保分離體獲得所需的分離速度,分離連接裝置必須提供足夠的分離力。這些力量可以通過多種方法產生,包括壓縮彈簧、正(或反)推火箭、作動筒、推力反向裝置和上面級的發動機。連接-解鎖裝置通常作為一個整體設計,可分為爆炸螺栓型和爆炸索型兩大類。
分類
爆炸螺栓
爆炸螺栓是一種帶有火藥的金屬制品,外形類似普通的螺栓。在分離前,它們通過預制的機械分離面將分離體連接成一個整體。為了達到結構緊湊和輕量化的目的,通常使用受力式爆炸螺栓,這是一種位于分離面上的承重連接件,由銷釘穿過的螺桿和螺栓構成。解鎖時,安裝在螺栓頭部內部的火藥點燃后,螺桿會像活塞一樣在高壓下運動,從而剪斷銷釘,使得螺桿與螺栓頭部解鎖。如果分離面由多個爆炸螺栓連接,則所有螺栓應同步工作。
爆炸索
爆炸索是由火藥及其柔性裝填套管組成的切斷裝置。使用爆炸索時,兩個分離體可以沒有預先制造的機械分離面,而是連續的結構,如蒙皮。爆炸索纏繞在待分離的位置上,依靠火藥引爆后產生的爆炸力直接切斷蒙皮,實現解鎖。為了提高可靠性,通常采用包含多根爆炸索的特殊構件作為連接-解鎖裝置。爆炸索密封在柔性金屬管(或氣囊)內,引爆后利用金屬管膨脹產生的力切斷構件,而管子本身不會受損,能夠容納碎片和雜質,防止對周圍設備造成破壞和污染。這種構件可以根據結構需求選擇不同的形式(圖a、b)。解鎖的過程如下:爆炸索1引爆后,管子(或氣囊)2因高壓氣體的作用膨脹,導致構件在減弱面A處破裂,或者使鉚釘3斷裂。這種解鎖技術相比爆炸螺栓更加可靠,由于裝藥的連續性和高爆速,同步性也更好。
其他類型
除了上述兩種類型的分離連接裝置外,還存在其他的型式,如爆炸螺母、球銷機構以及航天器上常見的包帶夾塊式裝置等。
參考資料 >