[發明專利]一種強密封爆炸螺栓裝置

有效

• 申請號: 201710430885.2
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107191459B
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 葉耀坤;丁鋒;祁玉峰;李委托;王文龍;孫國鵬;陳祥偉;從強;史文華;李瀟;王波
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: F16B35/02
• 分類號: F16B35/02;F16B35/00;F42B15/36
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張曉飛

一種強密封爆炸螺栓裝置，在主軸上從左至右依次安裝螺栓殼體、活塞、緩沖環、O型橡膠圈、非金屬墊片、火炸藥和點火器。活塞和緩沖環安裝在螺栓殼體的容腔內，螺栓殼體上設計V型槽作為強度薄弱環節，活塞上設計有兩個密封槽和一個卸爆槽，雙O型橡膠圈分別安裝在活塞的兩個密封槽內，非金屬墊片通過固化膠粘貼在活塞底端面，點火器內安裝火炸藥，然后與螺栓殼體通過螺紋配合連接。本發明可以防止螺栓斷裂后火炸藥產生的爆燃氣體從V型槽處泄漏，起到非常好的密封效果。

技術領域

本發明涉及一種強密封爆炸螺栓裝置。

背景技術

爆炸螺栓裝置是一項重要的航天器技術，主要作為動力源，實現航天器本體和部件之間、艙段之間、航天器與運載火箭之間的分離功能，也可以按特定需求實現載荷或設備的在軌解鎖與釋放功能。

一般而言，爆炸螺栓裝置的基本組成相似，通常由發火組件、主裝藥和活塞運動部件構成，其中，活塞運動部件通常采用O型橡膠圈設計，為火炸藥爆炸過程建立高壓環境提供密封作用，一旦橡膠圈沒有起到密封作用，發生了爆炸燃氣泄漏現象，則會嚴重影響裝置的功能，甚至導致作動功能完全喪失，這對航天器系統而言，關系到任務成敗，是完全不可接受的。

美國C.J.Moening先生曾對1963年至1984年大約600次世界航天器發射活動進行了調查研究，根據研究結果，有多個航天器故障與爆炸螺栓裝置的密封失效有關，最終對航天器飛行任務帶來嚴重影響。此外，1986年1月28日，美國“挑戰者”號航天飛機升空后發生了爆炸，7名宇航員在這次事故中喪生。根據調查這一事故的總統委員會的報告，其爆炸原因是一個O型密封環失效所致。這個封環位于右側固體火箭推進器的兩個低層部件之間，失效的密封封環使熾熱的氣體點燃了外部燃料罐中的燃料。

目前，我國航天器上應用的連接解鎖裝置多為爆炸螺栓裝置，其主要優點是可靠性高、結構簡單緊湊、比能量大、作動速度快；不足的地方是密封設計要求高，且只能一次性使用，試驗費用昂貴。隨著我國航天技術的快速發展，航天器的可靠性問題越來越受到重視，尤其對于爆炸螺栓、切割器、分離螺母、火工鎖、火工作動筒、火工作動閥等爆炸螺栓裝置，其可靠性要求極高，一般要求不低于0.9995(r＝09.5)。這對爆炸螺栓裝置的每個環節設計提出相應的高要求，其中，活塞的密封設計更是至關重要，一直是國內外相關行業研究人員面臨的一項共性技術難點。

對于現有爆炸螺栓裝置的密封設計方法，基本都是采用行業慣用的雙O型橡膠圈，并按照企業標準《O形橡膠圈的選用和密封腔設計規范QJ1035.2-86》中的徑向活塞密封方法，對爆炸螺栓裝置的活塞進行設計，然后依靠設計師經驗進行裝置的密封試驗驗證。這種方法采用的模式為：即“密封件設計—發火試驗驗證—密封改進設計—再發火試驗驗證”，不僅需要消耗大量的試驗樣品，花費較多的科研經費和較長的設計周期；還會導致設計人員對自己設計的產品的密封特性沒有究根揭底的認識；且當產品在實際應用過程中出現密封失效問題后，設計人員都無法判斷問題源自何處。

目前，隨著火炸藥爆炸特性研究的深入，人們逐漸認識到爆炸螺栓裝置的密封設計是一個靜密封與動密封的交叉融合問題。在火炸藥爆炸前，O型橡膠圈起到的靜密封作用，航天器發射過程主要保證活塞部件可承受力學環境條件；在火炸藥爆炸時，也需要起到靜密封作用，保證密封腔內快速建立爆炸燃氣壓力，提供強大的動力源；在火炸藥爆炸后，起到可靠動密封作用，保證活塞運動過程沒有爆炸燃氣泄漏，提供穩定的動力源。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種強密封爆炸螺栓裝置，解決了現有爆炸螺栓密封可靠性不高、容易密封失效等問題。