[发明专利]一种强密封爆炸螺栓装置

说明书

一种强密封爆炸螺栓装置，在主轴上从左至右依次安装螺栓壳体、活塞、缓冲环、O型橡胶圈、非金属垫片、火炸药和点火器。活塞和缓冲环安装在螺栓壳体的容腔内，螺栓壳体上设计V型槽作为强度薄弱环节，活塞上设计有两个密封槽和一个卸爆槽，双O型橡胶圈分别安装在活塞的两个密封槽内，非金属垫片通过固化胶粘贴在活塞底端面，点火器内安装火炸药，然后与螺栓壳体通过螺纹配合连接。本发明可以防止螺栓断裂后火炸药产生的爆燃气体从V型槽处泄漏，起到非常好的密封效果。

技术领域

本发明涉及一种强密封爆炸螺栓装置。

背景技术

爆炸螺栓装置是一项重要的航天器技术，主要作为动力源，实现航天器本体和部件之间、舱段之间、航天器与运载火箭之间的分离功能，也可以按特定需求实现载荷或设备的在轨解锁与释放功能。

一般而言，爆炸螺栓装置的基本组成相似，通常由发火组件、主装药和活塞运动部件构成，其中，活塞运动部件通常采用O型橡胶圈设计，为火炸药爆炸过程建立高压环境提供密封作用，一旦橡胶圈没有起到密封作用，发生了爆炸燃气泄漏现象，则会严重影响装置的功能，甚至导致作动功能完全丧失，这对航天器系统而言，关系到任务成败，是完全不可接受的。

美国C.J.Moening先生曾对1963年至1984年大约600次世界航天器发射活动进行了调查研究，根据研究结果，有多个航天器故障与爆炸螺栓装置的密封失效有关，最终对航天器飞行任务带来严重影响。此外，1986年1月28日，美国“挑战者”号航天飞机升空后发生了爆炸，7名宇航员在这次事故中丧生。根据调查这一事故的总统委员会的报告，其爆炸原因是一个O型密封环失效所致。这个封环位于右侧固体火箭推进器的两个低层部件之间，失效的密封封环使炽热的气体点燃了外部燃料罐中的燃料。

目前，我国航天器上应用的连接解锁装置多为爆炸螺栓装置，其主要优点是可靠性高、结构简单紧凑、比能量大、作动速度快；不足的地方是密封设计要求高，且只能一次性使用，试验费用昂贵。随着我国航天技术的快速发展，航天器的可靠性问题越来越受到重视，尤其对于爆炸螺栓、切割器、分离螺母、火工锁、火工作动筒、火工作动阀等爆炸螺栓装置，其可靠性要求极高，一般要求不低于0.9995(r＝09.5)。这对爆炸螺栓装置的每个环节设计提出相应的高要求，其中，活塞的密封设计更是至关重要，一直是国内外相关行业研究人员面临的一项共性技术难点。

对于现有爆炸螺栓装置的密封设计方法，基本都是采用行业惯用的双O型橡胶圈，并按照企业标准《O形橡胶圈的选用和密封腔设计规范QJ1035.2-86》中的径向活塞密封方法，对爆炸螺栓装置的活塞进行设计，然后依靠设计师经验进行装置的密封试验验证。这种方法采用的模式为：即“密封件设计—发火试验验证—密封改进设计—再发火试验验证”，不仅需要消耗大量的试验样品，花费较多的科研经费和较长的设计周期；还会导致设计人员对自己设计的产品的密封特性没有究根揭底的认识；且当产品在实际应用过程中出现密封失效问题后，设计人员都无法判断问题源自何处。

目前，随着火炸药爆炸特性研究的深入，人们逐渐认识到爆炸螺栓装置的密封设计是一个静密封与动密封的交叉融合问题。在火炸药爆炸前，O型橡胶圈起到的静密封作用，航天器发射过程主要保证活塞部件可承受力学环境条件；在火炸药爆炸时，也需要起到静密封作用，保证密封腔内快速建立爆炸燃气压力，提供强大的动力源；在火炸药爆炸后，起到可靠动密封作用，保证活塞运动过程没有爆炸燃气泄漏，提供稳定的动力源。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种强密封爆炸螺栓装置，解决了现有爆炸螺栓密封可靠性不高、容易密封失效等问题。