[發明專利]低沖擊分離螺母的機構分離可靠性分析方法

有效

• 申請號: 202110919732.0
• 申請日: 2021-08-11
• 公開（公告）號: CN113673051B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 牛磊;嚴楠;董海平;葉耀坤;馬兵
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/27;G06K9/62;G06F119/02
• 代理公司: 北京智橋聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11560
• 代理人: 金光恩

本發明公開了一種低沖擊分離螺母機構分離可靠性分析方法，該方法包括：對低沖擊分離螺母機構分離的主要失效模模式進行分析，建立所述失效模式的極限狀態函數，并確定影響分離的隨機變量及其分布類型；根據主要失效模式的極限狀態函數構建初始Kriging模型；計算擴展失效概率及相應估計值的變異系數；計算修正因子及估計值的變異系數；根據所述擴展失效概率及修正因子計算失效概率，得到多失效模式下低沖擊分離螺母機構分離的可靠度。利用本發明，可以準確地確定分離螺母機構分離的可靠性。

技術領域

本發明涉及航天器火工連接分離裝置領域，具體涉及一種低沖擊分離螺母機構分離可靠性分析方法。

背景技術

低沖擊分離螺母是火工分離裝置的一種，此類解鎖分離裝置具有體積小、承載能力強、作用時間短和同步性高等優點，因此廣泛應用于航空航天、導彈武器及水下航行器等分離系統。但是該裝置也有不可克服的缺點：一次性使用、安全性差、沖擊載荷較大。所以，保證分離螺母的工作可靠性是非常必要的。

分離螺母屬于典型的強連接-弱解鎖分離裝置，因腔內采用火藥燃燒產氣，驅動分離螺母內部機構分離，所以必須保證分離螺母內部機構分離的精度，實現規定的動作。由于分離螺母的工作環境和工作載荷大多數在空天和深海，其失效問題愈來愈突出，一旦分離螺母內部運動機構解鎖失敗，必將導致整個任務的失敗，造成不可估量的經濟社會損失。在實際工作環境中，分離螺母機構分離包括內套筒啟動階段、內套筒運動階段、螺母瓣啟動階段和螺母瓣運動階段，分離中任意階段機構受到不確定因素影響不啟動或運動不到設計要求的距離都將導致解鎖失敗。這就要求分離螺母必須有很高的可靠性，是完成各項重大任務的基礎和前提條件。

目前，業界還沒有針對分離螺母機構分離的可靠性分析研究。

發明內容

本發明提供一種低沖擊分離螺母機構分離可靠性分析方法，以解決低沖擊分離螺母機構分離可靠性分析中存在的以上問題。

為此，本發明提供如下技術方案：

一種低沖擊分離螺母機構分離可靠性分析方法，包括：

對低沖擊分離螺母機構分離的主要失效模模式進行分析，建立所述失效模式的極限狀態函數，并確定影響分離的隨機變量及其分布類型；

根據主要失效模式的極限狀態函數構建初始Kriging模型；

計算擴展失效概率及相應估計值的變異系數；

計算修正因子及估計值的變異系數；

根據所述擴展失效概率及修正因子計算失效概率，得到多失效模式下低沖擊分離螺母機構分離的可靠度。

可選地，所述主要失效模式包括以下任意一種或多種：內套筒啟動階段失效模式、內套筒運動階段失效模式、螺母瓣啟動階段失效模式、螺母瓣運動階段失效模式。

可選地，所述內套筒啟動階段失效模式的極限狀態函數為：g₁＝F_shear+F_f,oring1+F_f,oring2+F_f,nut-F_s；式中，F_s為點火器輸出推力，F_shear剪切銷剪切力、F_f,oring密封圈摩擦力、F_f,nut為內套筒與螺母瓣之間的摩擦力。

可選地，所述內套筒運動階段失效模式的極限狀態函數為：g₂＝x_sle-x_unlock1；式中，x_sle為內套筒位移函數；x_unlock1為解除對螺母瓣的約束臨界位移。

可選地，所述螺母瓣啟動階段失效模式的極限狀態函數為：