面向弹体内部组件存活需求的主被动多级缓冲吸能结构

摘要

本发明公开了一种面向弹体内部组件存活需求的主被动多级缓冲吸能结构，包括托盘、第一被动吸能结构、第二被动吸能结构和主动吸能结构。第一被动吸能结构包括拉杆和套设于拉杆外侧的胀管；第二被动吸能结构包括与拖盘焊接相连的第一吸能环和可拆卸地安装于二级导弹上的第二吸能环；主动吸能结构包括缸体、活塞、杆体和磁力线圈。相比于现有技术，本发明的主被动多级缓冲吸能结构在定位导弹打击目标的瞬间进行缓冲吸能，能够保证定位导弹核心组件的存活率，以回传打击目标的相关信息。

权利要求

1.一种面向弹体内部组件存活需求的主被动多级缓冲吸能结构，用于安装在定位导弹的一级导弹底部与二级导弹底部之间，其特征在于，包括：托盘，用于连接所述定位导弹的通信组件；

第一被动吸能结构，包括拉杆和套设于所述拉杆外侧的胀管；所述拉杆沿所述托盘的轴向穿过所述托盘，所述拉杆的第一端用于与所述一级导弹的底部相连，所述拉杆的第二端设有尖端朝向所述托盘的锥形段；所述托盘与所述锥形段分别位于所述胀管的两侧，用于沿轴向挤压所述胀管；

主动吸能结构，包括缸体、活塞、杆体和磁力线圈；所述缸体用于容纳磁流变液，且用于与所述二级导弹的底部相连；所述杆体的第一端与所述托盘相连，所述杆体的第二端与所述活塞相连；所述活塞滑动设置于所述缸体内，所述活塞上设有用于通过磁流变液的磁流通孔；所述磁力线圈缠绕布置于所述缸体外侧；

第二被动吸能结构，所述第二被动吸能结构包括第一吸能环和第二吸能环；所述第一吸能环安装于所述托盘上，所述第二吸能环用于安装在所述二级导弹上；所述第一吸能环上设有第一吸能齿，所述第二吸能环上设有第二吸能齿，所述第一吸能齿与所述第二吸能齿相邻设置，所述第一吸能齿的齿尖与所述第二吸能齿的齿尖相互错开；所述第一吸能环与所述第二吸能环相互靠近时，所述第一吸能齿与所述第二吸能齿挤压相互变形。

2.根据权利要求1所述的面向弹体内部组件存活需求的主被动多级缓冲吸能结构，其特征在于，所述第一吸能环与所述托盘焊接相连，所述第二吸能环为抱箍，以可拆卸地安装于所述二级导弹上；所述第二吸能环内侧设有用于和所述二级导弹限位接触的限位卡槽，所述限位卡槽包括一个圆环状的端面和一个圆柱面，所述端面与所述圆柱面相连；所述端面用于与所述二级导弹的底部端面限位相抵，所述圆柱面用于套设在所述二级导弹的底部侧面外侧。

3.根据权利要求1所述的面向弹体内部组件存活需求的主被动多级缓冲吸能结构，其特征在于，多个所述第一被动吸能结构组成一组被动吸能结构，多组所述被动吸能结构以所述托盘的轴线为中心沿圆周方向均布。

4.根据权利要求3所述的面向弹体内部组件存活需求的主被动多级缓冲吸能结构，其特征在于，一组所述被动吸能结构中的所述第一被动吸能结构排成一排且等间距分布。

5.根据权利要求1所述的面向弹体内部组件存活需求的主被动多级缓冲吸能结构，其特征在于，所述托盘包括柱体和第一裙边，所述柱体远离所述主动吸能结构的一端设有容置腔，所述容置腔用于容纳所述定位导弹的通信组件，所述第一裙边固定于所述柱体的外侧面上且与所述柱体同轴，所述拉杆穿过所述第一裙边。

6.根据权利要求1所述的面向弹体内部组件存活需求的主被动多级缓冲吸能结构，其特征在于，所述拉杆的第一端与所述一级导弹螺纹连接，所述胀管的第一端与所述托盘焊接相连，所述胀管的第二端与所述锥形段的锥形面相抵。

7.根据权利要求1所述的面向弹体内部组件存活需求的主被动多级缓冲吸能结构，其特征在于，所述缸体包括底罩和顶盖，所述底罩与所述顶盖通过紧固件可拆卸式连接，使所述底罩与所述顶盖之间形成用于容纳磁流变液的内腔，所述底罩与所述顶盖之间设有第一密封圈；所述顶盖上设有供所述杆体穿过的密封通孔，所述杆体与所述密封通孔之间设有第二密封圈。

8.根据权利要求1所述的面向弹体内部组件存活需求的主被动多级缓冲吸能结构，其特征在于，所述缸体的外侧面上设有线槽，所述磁力线圈缠绕布置于所述线槽内。

9.根据权利要求1所述的面向弹体内部组件存活需求的主被动多级缓冲吸能结构，其特征在于，所述杆体的第一端与所述托盘螺纹连接，所述杆体的第二端与所述活塞螺纹连接。

说明书

面向弹体内部组件存活需求的主被动多级缓冲吸能结构

技术领域

[0001] 本发明涉及缓冲吸能技术领域，特别是涉及一种面向弹体内部组件存活需求的主被动多级缓冲吸能结构。

背景技术

[0002] 随着战争形态不断向数字化、无人化、远程化、智能化的方向发展，打击精准度无疑是未来战争的重要指标。在导弹打击过程中，受气候环境、标定误差等因素的影响，实际落点和期望落点往往存在一定的偏差。此外，如果敌方对我方卫星的目标定位、导航制导等功能进行干扰，势必会造成导弹打击精准度的进一步下降。在这种强干扰环境下，如果使用可回传毁伤效果和落点位置等信息的定位弹对打击目标的位置坐标和运动状态进行再标定，实现对后续导弹的弹道修正，可明显提高打击效果，对于我国在未来战争中获得主动权具有重要意义。

[0003] 我国以及西方主要国家对缓冲吸能装置的研究成果在航空航天、特种装备等领域得到了广泛应用，具有很高的技术成熟度，但相关应用场景中的冲击载荷均为常规量级，而导弹触地瞬时的过载量级远大于此。在定位导弹高速撞击目标时，其内置的用于回传位置坐标和瞬时过载等信息的核心组件将承受极大的力学冲击。因此，如何实现高效的能量耗散，保证定位导弹核心组件的存活率，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种面向弹体内部组件存活需求的主被动多级缓冲吸能结构，在定位导弹打击目标的瞬间进行缓冲吸能，保证定位导弹核心组件的存活率，以回传打击目标的相关信息。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

[0006] 本发明公开了一种面向弹体内部组件存活需求的主被动多级缓冲吸能结构，用于安装在定位导弹的一级导弹底部与二级导弹底部之间，包括：

[0007] 托盘，用于连接所述定位导弹的通信组件；

[0008] 第一被动吸能结构，包括拉杆和套设于所述拉杆外侧的胀管；所述拉杆沿所述托盘的轴向穿过所述托盘，所述拉杆的第一端用于与所述一级导弹的底部相连，所述拉杆的第二端设有尖端朝向所述托盘的锥形段；所述托盘与所述锥形段分别位于所述胀管的两侧，用于沿轴向挤压所述胀管；

[0009] 主动吸能结构，包括缸体、活塞、杆体和磁力线圈；所述缸体用于容纳磁流变液，且用于与所述二级导弹的底部相连；所述杆体的第一端与所述托盘相连，所述杆体的第二端与所述活塞相连；所述活塞滑动设置于所述缸体内，所述活塞上设有用于通过磁流变液的磁流通孔；所述磁力线圈缠绕布置于所述缸体外侧；

[0010] 第二被动吸能结构，所述第二被动吸能结构包括第一吸能环和第二吸能环；所述第一吸能环安装于所述托盘上，所述第二吸能环用于安装在所述二级导弹上；所述第一吸能环上设有第一吸能齿，所述第二吸能环上设有第二吸能齿，所述第一吸能齿与所述第二吸能齿相邻设置，所述第一吸能齿的齿尖与所述第二吸能齿的齿尖相互错开；所述第一吸能环与所述第二吸能环相互靠近时，所述第一吸能齿与所述第二吸能齿挤压相互变形。

[0011] 优选地，所述第一吸能环与所述托盘焊接相连，所述第二吸能环为抱箍，以可拆卸地安装于所述二级导弹上；所述第二吸能环内侧设有用于和所述二级导弹限位接触的限位卡槽，所述限位卡槽包括一个圆环状的端面和一个圆柱面，所述端面与所述圆柱面相连；所述端面用于与所述二级导弹的底部端面限位相抵，所述圆柱面用于套设在所述二级导弹的底部侧面外侧。

[0012] 优选地，多个所述第一被动吸能结构组成一组所述被动吸能结构，多组所述被动吸能结构以所述托盘的轴向为中心沿圆周方向均布。

[0013] 优选地，一组所述第一被动吸能结构排成一排且等间距分布。

[0014] 优选地，所述托盘包括柱体和第一裙边，所述柱体远离所述主动吸能结构的一端设有容置腔，所述容置腔用于容纳所述定位导弹的通信组件，所述第一裙边固定于所述柱体的外侧面上且与所述柱体同轴，所述拉杆穿过所述第一裙边。

[0015] 优选地，所述拉杆的第一端用于与所述一级导弹螺纹连接，所述胀管的第一端与所述托盘焊接相连，所述胀管的第二端与所述锥形段的锥形面相抵。

[0016] 优选地，所述缸体包括底罩和顶盖，所述底罩与所述顶盖通过紧固件可拆卸式连接，使所述底罩与所述顶盖之间形成用于容纳磁流变液的内腔，所述底罩与所述顶盖之间设有第一密封圈；所述顶盖上设有供所述杆体穿过的密封通孔，所述杆体与所述密封通孔之间设有第二密封圈。

[0017] 优选地，所述缸体的外侧面上设有线槽，所述磁力线圈缠绕布置于所述线槽内。

[0018] 优选地，所述杆体的第一端与所述托盘螺纹连接，所述杆体的第二端与所述活塞螺纹连接。

[0019] 本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

[0020] 本发明的缓冲吸能结构具有多项参数可调、缓冲吸能范围广、缓冲作动形成短、空间占比小、主被动缓冲吸能效果强等特点，在被动结构缓冲吸能的同时，磁流变液主动缓冲吸能装置能根据弹体自身飞行预先调节磁力线圈磁通量的大小，进而实时调节内置磁流变液阻尼特性，具有精确控制过载数值的能力，相较于现有技术，具备了主动缓冲吸能与被动缓冲吸能的双重优势。

附图说明

[0021] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0022] 图1为本实施例面向弹体内部组件存活需求的主被动多级缓冲吸能结构与一级导弹、二级导弹的位置关系示意图；

[0023] 图2为本实施例面向弹体内部组件存活需求的主被动多级缓冲吸能结构整体示意图；

[0024] 图3为托盘与第一被动吸能结构的位置关系一个视角的示意图；

[0025] 图4为托盘一个视角的示意图；

[0026] 图5为托盘另一个视角的示意图；

[0027] 图6为托盘与第一被动吸能结构的位置关系另一个视角的示意图；

[0028] 图7为活塞的示意图；

[0029] 图8为杆体与活塞的位置关系示意图；

[0030] 图9为顶盖一个视角的示意图；

[0031] 图10为顶盖另一个视角的示意图；

[0032] 图11为底罩的示意图；

[0033] 图12为托盘与主动吸能结构的位置关系示意图；

[0034] 图13为主动吸能结构的示意图；

[0035] 图14为磁力线圈的示意图；

[0036] 图15为第二被动吸能结构的示意图；

[0037] 图16为第二吸能环的示意图。

[0038] 附图标记说明：1‑一级导弹；2‑二级导弹；3‑面向弹体内部组件存活需求的主被动多级缓冲吸能结构；401‑第一拉杆；402‑第二拉杆；403‑第三拉杆；404‑第四拉杆；408‑第一胀管；407‑第二胀管；406‑第三胀管；405‑第四胀管；5‑托盘；501‑第一拉杆通孔；502‑第二拉杆通孔；503‑第三拉杆通孔；504‑第四拉杆通孔；505‑第一杆体螺纹孔；506‑容置腔；6‑第一吸能环；601‑第一吸能齿；7‑第二吸能环；701‑紧固板；702‑限位卡槽；703‑第二齿槽；8‑活塞；801‑磁流通孔；802‑第二杆体螺纹孔；9‑杆体；10‑顶盖；1001‑密封通孔；1002‑第三密封槽；1003‑沉头通孔；1004‑第二密封槽；11‑底罩；1101‑内腔；1102‑第一密封槽；1104‑第一螺纹孔；1105‑线槽；1106‑第二裙边；1107‑第二螺纹孔；12‑磁力线圈；13‑通信组件。

具体实施方式

[0039] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0040] 本发明的目的是提供一种面向弹体内部组件存活需求的主被动多级缓冲吸能结构，在定位导弹打击目标的瞬间进行缓冲吸能，保证定位导弹核心组件的存活率，以回传打击目标的相关信息。

[0041] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。除特别说明外，本实施例中所指的两个结构相连可以是直接固定相连，即两个结构直接接触，也可以是间接固定相连，即两个结构之间设有中间结构，只要能实现两个结构的相对固定即可。本实施例中，一级导弹1的底部和二级导弹2的底部均为其远离弹头的一端，根据公知常识可知，二级导弹2设置于一级导弹1内部。

[0042] 参照图1～图16，本实施例提供一种面向弹体内部组件存活需求的主被动多级缓冲吸能结构3，用于安装在定位导弹的一级导弹1底部与二级导弹2底部之间，包括托盘5、第一被动吸能结构、主动吸能结构和第二被动吸能结构。

[0043] 其中，托盘5用于连接定位导弹的通信组件13，通过对托盘5进行缓冲，即可实现对定位导弹内通信组件13的缓冲。

[0044] 第一被动吸能结构包括拉杆和套设于拉杆外侧的胀管，拉杆用于通过拉伸形变的方式吸能，胀管用于通过膨胀形变的方式吸能，拉杆和胀管优选为金属材质。拉杆沿托盘5的轴向穿过托盘5，托盘5上设有供拉杆穿过的拉杆通孔。拉杆的第一端用于与一级导弹1的底部相连，优选为螺纹连接，拉杆的第二端设有尖端朝向托盘5的锥形段。托盘5与锥形段分别位于胀管的两侧，用于沿轴向挤压胀管。

[0045] 主动吸能结构包括缸体、活塞8、杆体9和磁力线圈12。缸体用于容纳磁流变液，且用于与二级导弹2的底部相连。杆体9的第一端与托盘5相连，杆体9的第二端与活塞8相连。活塞8滑动设置于缸体内，活塞8上设有用于通过磁流变液的磁流通孔801。磁力线圈12缠绕布置于缸体外侧。通过调节磁力线圈12产生的磁通量的大小，可调整磁流变液的粘性系数，针对不同量级的冲击载荷实现吸收效能的实时调节。

[0046] 第二被动吸能结构包括第一吸能环6和第二吸能环7。第一吸能环6安装于托盘5上，第二吸能环7用于安装在二级导弹2上。第一吸能环6上设有第一吸能齿601，相邻两个第一吸能齿601之间为第一齿槽。第二吸能环7上设有第二吸能齿，相邻两个第二吸能齿之间为第二齿槽703。第一吸能齿601与第二吸能齿相邻设置，第一吸能齿601的齿尖与第二吸能齿的齿尖相互错开。第一吸能环6与第二吸能环7相互靠近时，第一吸能齿601与第二吸能齿挤压相互变形。

[0047] 本实施例的面向弹体内部组件存活需求的主被动多级缓冲吸能结构3的工作原理如下：

[0048] 该结构的缓冲吸能过程主要分为两个阶段，以降低托盘5和托盘5上的通信组件13的动能。

[0049] 在第一阶段，第一被动吸能结构吸能：当一级导弹1与目标表面接触时，二级导弹2在惯性作用下相对于一级导弹1继续沿原方向运动。此时，拉杆受到拉力作用并发生拉伸形变，以吸收能量。同时，拉杆上的锥形段与托盘5分别从两侧对胀管进行挤压，使胀管发生膨胀形变，以吸收能量。

[0050] 在第二阶段，第二被动吸能结构和主动吸能结构共同吸能：第一被动吸能结构的拉杆被拉断后，二级导弹2相对于一级导弹1向前运动。此时，一方面，杆体9带动活塞8向远离二级导弹2的方向移动，缸体内部的磁流变液流过活塞8上的磁流通孔801，通过磁流变液与活塞8之间的阻尼吸收能量。另一方面，第一吸能齿601与第二吸能齿相互接触并发生挤压变形，以吸收能量。

[0051] 上述过程中，拉杆和胀管和吸能齿的吸能方式为被动吸能。磁流变液的阻尼系数可通过磁力线圈12产生的磁通量进行调节，为主动吸能。因此，本实施例的缓冲吸能结构能实现主被动多级缓冲吸能。

[0052] 本实施例中，相邻两个第二吸能齿的间距是相邻两个第一吸能齿601间距的两倍，第二吸能齿的齿尖对准第一吸能齿601的齿槽。根据实际需要的不同，本领域技术人员也可选择其它布置方式。

[0053] 需要说明的是，根据不同作战任务过程，可以预估托盘5上通信组件13的过载峰值，通过调节拉杆的特征参数(例如轴向、径向尺寸)、胀管装置的材料参数等技术手段，实现不同过载缓冲吸能特性的被动式缓冲功能。同时，可以通过弹体内置的控制系统对磁力线圈12产生的磁通量的大小进行控制，调节磁流变液的粘性系数，进而实现不同过载缓冲吸能特性的主动式缓冲功能。另外，通过调节第一吸能齿601与第二吸能齿的尺寸参数，实现不同过载缓冲吸能特性的被动式缓冲功能。通过主被动式缓冲装置的组合，实现全工况下通信组件13的缓冲保护功能，以及时回传位置坐标和瞬时过载等信息。

[0054] 本实施例中，第一吸能环6与托盘5焊接相连，第二吸能环7为抱箍，抱箍的开口端设有紧固板701，紧固板701上设有紧固件通孔，用于安装紧固件(例如螺栓、螺母组件)。通过紧固件的锁紧使抱箍相邻两个开口端的紧固板701紧贴，从而将抱箍可拆卸地安装于二级导弹2上。第二吸能环7内侧设有用于和二级导弹2限位接触的限位卡槽702，限位卡槽702包括一个圆环状的端面和一个圆柱面，端面与圆柱面相连。端面用于与二级导弹2的底部端面限位相抵，圆柱面用于套设在二级导弹2的底部侧面外侧。根据实际需要的不同，本领域技术人员也可选择第一吸能环6、第二吸能环7的其它连接方式。

[0055] 为了更均匀地吸收能量，本实施例中，多个第一被动吸能结构组成一组被动吸能结构，多组被动吸能结构以托盘5的轴向为中心沿圆周方向均布，一组第一被动吸能结构排成一排且等间距分布。被动吸能结构优选为分为四组，每组优选为包括七个被动吸能结构。七个被动吸能结构中，由中间至两边，拉杆包括长度和半径逐渐减小的第一拉杆401、第二拉杆402、第三拉杆403和第四拉杆404，拉杆通孔包括由中间至两边孔径逐渐减小的第一拉杆通孔501、第二拉杆通孔502、第三拉杆通孔503和第四拉杆通孔504。胀管包括长度和外径逐渐减小的第一胀管408、第二胀管407、第三胀管406和第四胀管405。这种设置方式，使位于中间的被动吸能结构的吸能作用最强。在吸能过程中，对于一组被动吸能结构，多个被动吸能结构由外至内逐个失效，不会同时失效，从而保证吸能过程的平滑性。

[0056] 本实施例中，托盘5包括柱体和第一裙边。柱体远离主动吸能结构的一端设有容置腔506，容置腔506用于容纳定位导弹的通信组件13。第一裙边固定于柱体的外侧面上且与柱体同轴，拉杆穿过第一裙边。根据实际需要的不同，本领域技术人员也可选择其它形状的托盘5。

[0057] 本实施例中，拉杆的第一端设置外螺纹，用于与一级导弹1螺纹连接，胀管的第一端与托盘5焊接相连，胀管的第二端与锥形段的锥形面相抵。根据实际需要的不同，本领域技术人员也可选择拉杆第一端、胀管第一端的其它固定方式，例如通过螺钉进行固定。

[0058] 本实施例中，杆体9的第一端与托盘5螺纹连接，托盘5上设有供杆体9的第一端安装的第一杆体螺纹孔505，杆体9的第二端与活塞8螺纹连接，活塞8上设有供杆体9的第二端安装的第二杆体螺纹孔802。根据实际需要的不同，本领域技术人员也可选择杆体9的其它固定方式，例如焊接。

[0059] 本实施例中，缸体包括底罩11和顶盖10，底罩11与顶盖10通过紧固件可拆卸式连接，顶盖10上设有供该紧固件安装的沉头通孔1003，底罩11上设有供该紧固件安装的第一螺纹孔1104。使底罩11与顶盖10之间形成用于容纳磁流变液的内腔1101，底罩11与顶盖10之间设有第一密封圈，第一密封圈包括两个。底罩11上设有用于安装第一密封圈的第一密封槽1102，第一密封槽1102包括两个，顶盖10上设有用于安装第一密封圈的第二密封槽1004，第二密封槽1004包括两个。顶盖10上设有供杆体9穿过的密封通孔1001，杆体9与密封通孔1001之间设有第二密封圈，密封通孔1001内设于用于安装第二密封圈的第三密封槽
1002。底罩11远离顶盖10的一端设有第二裙边1106，第二裙边1106用于和二级导弹2通过紧固件可拆卸式连接，第二裙边1106上设有供该紧固件安装的第二螺纹孔1107。根据实际需要的不同，本领域技术人员也可选择其它形式的缸体，只要能够容纳磁流变液，在活塞8相对于缸体运动时能够提供阻尼即可。第一密封圈和第二密封圈的数量可以根据需要进行选择，只要能够实现密封即可。

[0060] 为了便于缠绕磁力线圈12，同时防止磁力线圈12移位，本实施例中，缸体的外侧面上设有线槽1105，磁力线圈12缠绕布置于线槽1105内。

[0061] 本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。