[发明专利]基于橡胶结构的动密封装置及其设计方法

说明书

本发明公开了一种基于橡胶结构的动密封装置及其设计方法，该动密封装置主要为密封盒，所述密封盒包括金属壳体、压缩橡胶块、钢丝绳、螺丝，金属壳体与螺丝连接，金属壳体通过螺丝与压缩橡胶块连接，钢丝绳穿过金属壳体和压缩橡胶块之间；所述密封盒适用于有燃气发生器的发射筒，所述发射筒包括上腔体、下腔体、活塞尾座、密封盒、燃气发生器、内筒，上腔体、下腔体都与活塞尾座相连，上腔体、下腔体都与密封盒两端相连，密封盒位于活塞尾座内部，下腔体内部设有燃气发生器，上腔体、下腔体、活塞尾座都与内筒相连；本发明在理论与数值计算下，密封盒设计一次性成功，不但节约了研制成本，还大大加快了研制进度。

技术领域

本发明涉及一种动密封装置及其设计方法，特别是涉及一种基于橡胶结构的动密封装置及其设计方法。

背景技术

固弹机构需要利用燃气发生器进行解锁，因而需要打穿尾座固定导弹，尾座作为隔离导弹一侧与燃气一侧的重要部套，其被打穿意味着漏气，意味着导弹发动机不可避免的被高温、高压燃气所影响，因此需设计出一种新的动密封形式使导弹发动机受到燃气的影响降到最低。

该新的动密封形式利用金属壳体压缩橡胶来进行密封，形成密封盒，密封盒的设计思路简单，实现起来并不容易，一方面，橡胶尺寸的设计是被压缩之后的变形状态，由于工厂生产出来的都是未变形的橡胶尺寸，因此需要设计变形前的橡胶形状，具有一定的挑战性；另一方面，橡胶为不可压的超弹性体，若设计的初设尺寸过大，则密封盒内有限空间装不下橡胶或者橡胶直接被压坏，若设计的初设尺寸过小，则压缩后的橡胶不能填满密封盒内部空间，必然有燃气从底部通过未填满的缝隙进入导弹一侧，使密封特性失效，因此，橡胶结构设计的尺寸精度非常重要，若进行粗略预估设计，先给定预估的尺寸，进行生产，不满足要求后对尺寸进行修改，再进行生产，如此循环直至满足要求，这种原始的设计方法不但浪费材料，增加成本，而且设计周期非常缓慢，会影响到整个导弹的研制进程。因此，本专利同时研究了一种橡胶结构设计方法，从已知橡胶压缩后的尺寸反推出橡胶未变形的状态。

为了更好的说明本发明的技术方案，下面对所涉及的相关数学基础做一定介绍：

一、径向基函数(RBF)代理模型

径向基函数的基本形式如下式(1)所示：

式(2)中，m为设计点个数，基函数权向系数向量且β应满足差值条件，如下式(3)所示：

f_i＝y_i,i＝1,2,…,m……(4)

其中，y_i为精确值，f_i为预测值。于是有，如下式(5)(6)所示：

Aβ＝Y……(7)

β＝A^-1Y……(8)

式中A，下式(9)所示：

φ为径向函数。

二、模糊聚类法

在缩减设计空间时，模糊聚类法用于对样本点和响应值的隶属度进行分类，完成数据的模糊聚类划分，通过聚类的放缩与删减，最终得到全局最优解所在的重点区域。模糊c-均值聚类方法(Fuzzy c-means Clustering Method,FCM)是由Bezkek于1981年提出的,它是目前广泛采用的一种模糊聚类算法。考虑一个含有m个数据点的集合n_dim代表数据点的维数，此集合依据一定的准则用模糊聚类的方法分成c(2≤c≤c_max)个模糊子集，这里c是指一给定的聚类个数，c_max为聚类个数的最大值，所用的准则是优化一个用来表征聚类的性能指标的目标函数J_con(U,v)，其基本形式，如下式(11)所示：