一种平板型泡沫易碎盖及其制备方法与流程

本发明涉及导弹或无人机发射结构设计领域，尤其是涉及一种平板型泡沫易碎盖及其制备方法。

背景技术：

1、导弹或无人机发射箱用于贮存、运输和发射飞行器，箱内充满惰性气体，在正常贮存、运输环节的密封条件下，导弹或无人机发射筒内可以保持恒定的湿度和气体成分，能有效避免锈蚀等破坏的发生，箱盖对内部结构产品起到隔离保护作用，并承载一定的内、外部载荷；在导弹或无人机发射时，箱盖需要确保在特定的压强范围内实现特定的打开形态，及时打开保证导弹或无人机的正常发射，这些使用要求就使得箱盖在能承受一定外界压力的同时，还要易于从内部破坏；因此，导弹或无人机发射箱盖的设计是影响其发射效率的重要因素之一。

2、传统的发射箱易碎盖为金属材质，其开盖方式采用机械式开启或爆炸螺栓开启；金属盖一般质量较大，这不仅增加整体重量，还需要专门的传动机构和伺服控制机构，长期存放易产生故障，且两种开盖方式存在诸多问题，如机械盖开启时间长，爆破盖维护成本高，维修复杂等。目前常用的易碎盖通常采用复合材料，由复合材料主体、薄弱区结构和边框法兰等组成，复合材料主体上设有薄弱区，易碎盖主体和框架之间采用树脂进行胶接；其中预置缺陷的方法包括刻痕、切缝以及降低纱线密度等方法，然而，由于易碎盖主体采用了连续纤维，即使采用机械加工的手段设置了应力沟槽，但依然存在不能按预先设置的薄弱区破坏；同时，成型-切割开槽-再粘接的方式工艺相对复杂，工艺效率低，工艺成本高。

3、如发明cn116294798a公开了一种具备自动复位功能的易碎盖及其制备方法，其中，包括易碎盖本体、法兰框、固定压环和柔性层；所述易碎盖本体为正方形结构，沿其两条对角线设置有子瓣薄弱区，子瓣薄弱区采用预制缺陷设计，子瓣薄弱区将易碎盖本体分隔为四个易碎盖子瓣；其生产过程包括铺覆预浸料-固化成型-切割-预制缺陷-制备柔性层-组装，包含了成型、切割、开槽、组装等工艺过程，工艺复杂，制作成本高，一致性差；同时，由于柔性层的存在导致其设计难度大，难以量化计算，只能依靠试验获得结构参数；且柔性层有应力集中，多次使用易导致易碎盖复位后密封出现问题，影响飞行器在发射箱内的密封贮存。

4、因此，针对上述问题本发明急需提供一种平板型泡沫易碎盖及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种平板型泡沫易碎盖及其制备方法，通过加强板的设计以解决现有技术中存在的工艺复杂、制作成本高等问题。

2、本发明提供的一种平板型泡沫易碎盖的制备方法，包括如下步骤：

3、1）建立易碎盖的虚拟模型，易碎盖包括泡沫板，泡沫板的上表面和下表面分别通过螺栓连接有与泡沫板匹配的方形金属压框，以穿过易碎盖的中心的直线为中心线，将方形金属压框内部区域划分为多个区域，在多个区域粘接加强板，相邻两个加强板间设有第一预留弱化间隙，相邻的多个加强板的顶角间设有第二预留弱化间隙，加强板与相邻一侧方形金属压框间设有第三预留弱化间隙；

4、2）调整加强板的厚度，对易碎盖的虚拟模型进行加载试验，使得易碎盖最大应力发生在易碎盖的第二预留弱化间隙处，获得加强板的厚度；

5、3）根据加强板的厚度、泡沫板材料的破坏应力及易碎盖的打开压强计算获得泡沫板的厚度，根据虚拟模型的设计、加强板与泡沫板的厚度，制备易碎盖。

6、优选地，第一预留弱化间隙与第三预留弱化间隙的宽度均为2-5mm。

7、优选地，各加强板的材质为碳纤维板、玻璃纤维板中的一种。

8、优选地，泡沫板与各加强板之间通过环氧胶进行粘接。

9、优选地，泡沫板的厚度满足如下公式：，其中，b为易碎盖的短边长度，c为易碎盖的矩形平板系数，k为泡沫板的刚度协调系数，q为易碎盖的打开压强，σ为泡沫板材料的破坏应力。

10、一种基于如上所述的平板型泡沫易碎盖的制备方法获得的平板型泡沫易碎盖，其特征在于：包括泡沫板，泡沫板的上表面和下表面分别通过螺栓连接有与泡沫板匹配的方形金属压框；以穿过易碎盖的中心的直线为中心线，将方形金属压框内部区域划分为多个区域，多个区域内分别粘接有三角形的加强板，相邻两个加强板间设有第一预留弱化间隙，相邻的四个加强板的顶角间设有第二预留弱化间隙，加强板与相邻一侧方形金属压框间设有第三预留弱化间隙。

11、优选地，各加强板的材质为碳纤维板、玻璃纤维板中的一种。

12、优选地，平板型泡沫板的材质为硬质泡沫。

13、优选地，各金属压框的材质为铝合金。

14、优选地，泡沫板与方形金属压框、泡沫板与各加强板之间通过环氧胶粘接。

15、本发明提供的一种平板型泡沫易碎盖及其制备方法与现有技术相比具有以下进步：

16、本发明提供了一种平板型泡沫易碎盖及其制备方法，易碎盖主体采用低模量、低成本的泡沫材料，泡沫板采用最简单的平板形式，无任何削弱槽、异性面等复杂精确加工需求，实现了极大的工艺精简和成本压缩，且能达到理想的易碎盖破坏打开技术指标要求；泡沫板表面采用加强板进行分片刚度补强实现，在易碎盖结构受内压过程中，将应力集中区控制于易碎盖几何中心位置，保证易碎盖破坏起始位置发生于该处，并沿设计破坏路径破坏打开；同时，通过调整泡沫平板厚度以及加强板的刚度及厚度，可以实现破坏打开压强的大范围精准调控。

技术特征：

1.一种平板型泡沫易碎盖的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的平板型泡沫易碎盖的制备方法，其特征在于：泡沫板（1）的厚度满足如下公式：,其中，b为易碎盖的短边长度，c为易碎盖的矩形平板系数，k为泡沫板（1）的刚度协调系数，q为易碎盖的打开压强，σ为泡沫板（1）材料的破坏应力。

3.根据权利要求2所述的平板型泡沫易碎盖的制备方法，其特征在于：第一预留弱化间隙（4）与第三预留弱化间隙（6）的宽度均为2-5mm。

4.根据权利要求3所述的平板型泡沫易碎盖的制备方法，其特征在于：各加强板（3）的材质为碳纤维板、玻璃纤维板中的一种。

5.根据权利要求4所述的平板型泡沫易碎盖的制备方法，其特征在于：泡沫板（1）与各加强板（3）之间通过环氧胶进行粘接。

6.一种基于如权利要求1-5中任一所述的平板型泡沫易碎盖的制备方法获得的平板型泡沫易碎盖，其特征在于：包括泡沫板（1），泡沫板（1）的上表面和下表面分别通过螺栓连接有与泡沫板（1）匹配的方形金属压框（2）；以穿过易碎盖的中心的直线为中心线，将方形金属压框（2）内部区域划分为多个区域，多个区域内分别粘接有三角形的加强板（3），相邻两个加强板（3）间设有第一预留弱化间隙（4），相邻的四个加强板（3）的顶角间设有第二预留弱化间隙（5），加强板（3）与相邻一侧方形金属压框（2）间设有第三预留弱化间隙（6）。

7.根据权利要求6所述的平板型泡沫易碎盖，其特征在于：各加强板（3）的材质为碳纤维板、玻璃纤维板中的一种。

8.根据权利要求7所述的平板型泡沫易碎盖，其特征在于：平板型泡沫板（1）的材质为硬质泡沫。

9.根据权利要求8所述的平板型泡沫易碎盖，其特征在于：各金属压框（2）的材质为铝合金。

10.根据权利要求9所述的平板型泡沫易碎盖，其特征在于：泡沫板（1）与各加强板（3）之间通过环氧胶粘接。

技术总结本发明涉及导弹或无人机发射结构设计领域，尤其是涉及一种平板型泡沫易碎盖及其制备方法，包括如下步骤：1)建立易碎盖的虚拟模型，易碎盖包括泡沫板，泡沫板的上表面和下表面分别粘结有方形金属压框，将方形金属压框内部区域划分为多个区域，在多个区域粘接加强板；2）调整加强板的厚度，对易碎盖的虚拟模型进行加载试验，使得易碎盖最大应力发生在易碎盖的第二预留弱化间隙处，获得加强板的厚度；3）根据加强板的厚度、泡沫板材料的破坏应力及易碎盖的打开压强计算获得泡沫板的厚度，根据加强板与泡沫板的厚度，制备易碎盖。本发明泡沫板采用最简单的平板形式，无任何削弱槽、异性面等复杂精确加工需求，实现了极大的工艺精简和成本压缩。技术研发人员：方勇,王海,宫建朝,吴禹錡,高娅,唐占文受保护的技术使用者：四川爱思达航天科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5