CN102589367B - 直推式火工螺母及其工作方法 - Google Patents

直推式火工螺母及其工作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102589367B
CN102589367B CN 201210004162 CN201210004162A CN102589367B CN 102589367 B CN102589367 B CN 102589367B CN 201210004162 CN201210004162 CN 201210004162 CN 201210004162 A CN201210004162 A CN 201210004162A CN 102589367 B CN102589367 B CN 102589367B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nut
cambered surface
sleeve
clasp nut
hot work
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN 201210004162
Other languages
English (en)
Other versions
CN102589367A (zh
Inventor
陈佳
黄盛�
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics filed Critical Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority to CN 201210004162 priority Critical patent/CN102589367B/zh
Publication of CN102589367A publication Critical patent/CN102589367A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102589367B publication Critical patent/CN102589367B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

本产品为一种直推式火工螺母及其工作方法,属于航天领域。它由头部到尾部依此包括起爆器(1)、壳体(2)、弧面活塞(3)、套筒(4)、开合螺母(5)、弧面螺套(6)、固定环(7)、被连接件(8)、连接螺栓(9)。其中起爆器(1)和连接螺栓(9)均可采用现有标准产品。相比较目前航天领域常用的各型号火工螺母,该型号火工螺母重量轻、构造简单,分离释放过程直接、可靠。在实际工程应用中,使用该型号火工螺母可以有效降低结构重量,减少研制成本,提高结构连接和释放的可靠性。

Description

直推式火工螺母及其工作方法
所属技术领域
航天领域,适用于航天器机构释放装置。 
背景技术
释放装置就是解除原先连接关系或紧固约束的装置,从而为展开或分离做好准备。
目前实现航天器机构释放功能的装置主要采用火工装置,火工装置是利用火药燃烧或爆炸产生的能量来实现释放功能,主要由起爆器和功能组件组成。目前常用的火工装置主要包括:爆炸螺栓、火工螺母、切割器、火工锁,其中爆炸螺栓、切割器和火工锁释放时均需要很大的分离力,因此要采用较大的爆炸能,释放时造成的冲击较大。而火工螺母释放时所需分离力较小,可以有效缓和分离冲击,因此在航天器释放装置中广泛应用。 
火工螺母一般用分成两半的开合螺母与连接螺栓连接,通过燃气作用打开螺母而释放螺栓与螺母之间的连接关系。参照《航天器结构与机构》一书中给出的较常用的套筒式火工螺母和活塞式火工螺母,两者功能组件中均包含两个推动组件,其中第一个推动组件首先通过燃气推动解除开合螺母的径向位移约束,第二个推动组件则随后通过燃气推动将开合螺母胀开,从而实现螺母与连接螺栓之间的脱开。 
火工螺母作为释放装置,其能否正常工作将直接影响到整个航天发射任务的成败,因此对其工作可靠性要求极高。由于常用的套筒式火工螺母和活塞式火工螺母均含有两个推动组件,故其结构以及做功过程相对复杂,导致研制成本和结构重量上升,同时也不利于提高装置的工作可靠性。 
发明内容
目前常用的套筒式和活塞式火工螺母功能组件中均包括了两个推动组件,两个推动组件分别实现解除开合螺母径向约束和开合螺母的胀开。同一火工螺母中包括两个或多个推动组件会增加火工螺母结构的复杂度和研制成本,更为重要的是降低了释放装置工作的可靠性。为降低火工螺母结构复杂度和研制成本,提高工作可靠性,有必要对只含有单个推动组件的火工螺母设计方案进行研究,即只通过单个推动组件的推动作用实现解除开合螺母径向位移约束及胀开开合螺母的最终目的。 
本产品为一新型火工螺母,只含有一个推动组件,该火工螺母与螺栓配合后用于固定或释放被连接件,其特征在于:该直推式火工螺母由前端到后端依次包括起爆器、功能组合体,两者之间通过对接口密封对接;上述功能组合体最外层为壳体,壳体内部由前向后依次包括弧面活塞、套筒、开合螺母、弧面螺套和固定环;上述开合螺母由上下两瓣带螺纹的衬块组成,衬块外侧具有凸台,且凸台上带有剪切凸块;衬块两端面均具有内切斜面,工作过程中分别与弧面活塞、弧面螺套的弧面切合,在燃气推力作用下胀开开合螺母;上述套筒位于壳体和开合螺母之间,套筒的内侧具有凸台,通过与开合螺母外侧的凸台相配合将两个衬块套住,衬块再将螺栓夹住,实现被连接件之间的连接;另外,套筒内侧的内凸台上具有与开合螺母上的剪切凸块配合的剪切凹槽;上述固定环通过螺纹套住并固定壳体的后端,固定环环向打有多个螺栓孔,通过螺钉固定于被连接件一侧。 
根据上述的直推式火工螺母的工作方法,其特征在于包括以下过程: 
a)、连接状态:连接状态下,弧面活塞位于壳体与起爆器的对接口端,螺栓受拉伸载荷的作用;该状态下,套筒内侧的凸台将开合螺母外侧的凸台套住,为开合螺母的两瓣衬块提供径向位移约束,从而将螺栓夹住,弧面螺套与衬块内切斜面切合为开合螺母提供拉伸载荷的支反力;而开合螺母衬块上的剪切凸块也与套筒的剪切凹槽相配合,从而为开合螺母提供环向位移约束;综上所述,在连接状态下,火工螺母壳体内部的各组件处于压紧状态,其位移自由度均已被约束。
b)、释放过程:起爆器接收到起爆信号后开始工作,其产生的高压燃气通过起爆器与壳体的对接口进入壳体内部;高压燃气进入壳体内部后最先作用于弧面活塞,进而直接对与之接触的套筒产生向后的推力;在推力作用下,套筒上的剪切凹槽将开合螺母的剪切凸块冲断,弧面活塞和套筒沿推力方向的位移约束被解除;弧面活塞和套筒在推力作用下向后部移动,移动一定距离后,套筒内侧的凸台与开合螺母外侧的凸台错位,套筒对开合螺母衬块的径向位移约束被解除,而此时弧面活塞的弧面也刚好与开合螺母一端的内切斜面切合;开合螺母两端的内切面分别与弧面活塞、弧面螺套的弧面切合,在推力作用下,径向位移约束已解除的开合螺母衬块被两端弧面胀开,螺栓被松开,进而实现被连接件的释放。 
该火工螺母设计方案相比较之前常用的各型号火工螺母更为简捷、直观。首先,新方案可以有效降低火工螺母的结构复杂度,减少组件数量;其次,新方案火工螺母的工作过程简单、直接,可以进一步提高释放装置的工作可靠性;最后,通过简化组件,使得新方案火工螺母的结构重量较以往方案有所下降,可以实现航天器结构减重,进而提高运载效率。 
附图说明
图1是本发明的立体示意图; 
图2是本发明的立体分离示意图;
图3是本发明的正视图;
图4是套筒与开合螺母配合示意图;
图5是发明连接状态下的剖视图;
图6是开合螺栓径向约束解除状态下的剖视图;
图7是开合螺栓胀开状态下的剖视图;
附图中标号名称:1.起爆器,2.壳体,3.弧面活塞,4.套筒,5.开合螺母,6.弧面螺套,7.固定环,8.被连接件,9.连接螺栓,10.剪切凸块,11.剪切凹槽。
具体实施方式
 参照图2,本发明火工螺母组件的装配顺序依次为:2→3→4→5→6→7→8→9→1。其中壳体内表面与弧面活塞外表面之间通过密封圈密封,防止燃气外漏;开合螺母通过剪切凸块与套筒上的剪切凹槽配合定位(见图4);连接螺栓与开合螺母之间、壳体和固定环之间以及起爆器与壳体之间均通过螺纹连接;固定环通过螺钉与被连接件连接。除被连接件外,火工螺母其它组件均采用高强钢制作。 
    图5为火工螺母的连接状态,该状态下连接螺栓受拉载荷作用。弧面活塞两侧的接触面分别与壳体底部以及套筒接触;套筒右端凸台为开合螺母提供径向位移约束,并通过剪切凹槽与开合螺栓上的剪切凸块的配合防止开合螺栓发生横向滑移(见图4);开合螺母右侧与弧面螺套接触,由于其径向自由度已被套筒约束,因此不会发生胀开。综上所述,在连接状态下,火工螺母壳体内部的各组件均处于压紧状态,其位移自由度均已被约束。 
图6为火工螺母释放过程的第一阶段。该阶段中,起爆器接收到起爆信号开始工作,其产生的燃气在瞬间对弧面活塞产生很大的推动力,在推动力作用下开合螺母上的剪切凸块被套筒冲断,弧面活塞和套筒的横向位移约束被解除,燃气推动弧面活塞和套筒右移,当套筒移动一定距离后,套筒对开合螺母径向位移的约束被完全解除,此时弧面活塞右部的弧面部分已与开合螺母左端内斜斜面切合。 
图7为火工螺母释放过程的第二阶段。通过第一阶段的工作,火工螺母的弧面活塞和套筒的横向自由度以及开合螺母的径向自由度已被完全释放,弧面活塞的弧面部分已与开合螺母内切斜面切合。第二阶段,弧面活塞在燃气推动下继续右移,开合螺母在左侧弧面活塞和右侧弧面螺套弧面的挤压作用下胀开,开合螺母与连接螺栓之间的脱开实现了两个被连接件之间的连接释放。 

Claims (2)

1.一种直推式火工螺母,与螺栓(9)配合后用于固定或释放被连接件(8),其特征在于:
该直推式火工螺母由前端到后端依次包括起爆器(1)、功能组合体,两者之间通过对接口密封对接;
上述功能组合体最外层为壳体(2),壳体(2)内部由前向后依次包括弧面活塞(3)、套筒(4)、开合螺母(5)、弧面螺套(6)和固定环(7);
上述开合螺母(5)由上下两瓣带螺纹的衬块组成,衬块外侧具有凸台,且凸台上带有剪切凸块(10);衬块两端面均具有内切斜面,工作过程中分别与弧面活塞(3)、弧面螺套(6)的弧面切合,在燃气推力作用下胀开开合螺母;
上述套筒(4)位于壳体(2)和开合螺母(5)之间,套筒的内侧具有凸台,通过与开合螺母外侧的凸台相配合将两个衬块套住,衬块再将螺栓(9)夹住,实现被连接件(8)之间的连接;另外,套筒内侧的内凸台上具有与开合螺母上的剪切凸块(10)配合的剪切凹槽(11);
上述固定环(7)通过螺纹套住并固定壳体(2)的后端,固定环环向打有多个螺栓孔,通过螺钉固定于被连接件(8)一侧。
2. 根据权利要求1所述的直推式火工螺母的工作方法,其特征在于包括以下过程:
a)、连接状态
连接状态下,弧面活塞(3)位于壳体(2)与起爆器(1)的对接口端,螺栓(9)受拉伸载荷的作用;该状态下,套筒(4)内侧的凸台将开合螺母(5)外侧的凸台套住,为开合螺母的两瓣衬块提供径向位移约束,从而将螺栓夹住,弧面螺套(6)与衬块内切斜面切合为开合螺母提供拉伸载荷的支反力;而开合螺母衬块上的剪切凸块(10)也与套筒的剪切凹槽(11)相配合,从而为开合螺母提供环向位移约束;综上所述,在连接状态下,火工螺母壳体内部的各组件处于压紧状态,其位移自由度均已被约束;
 b)、释放过程
起爆器(1)接收到起爆信号后开始工作,其产生的高压燃气通过起爆器(1)与壳体(2)的对接口进入壳体内部;
高压燃气进入壳体(2)内部后最先作用于弧面活塞(3),进而直接对与之接触的套筒(4)产生向后的推力;
在推力作用下,套筒(4)上的剪切凹槽(11)将开合螺母(5)的剪切凸块(10)冲断,弧面活塞(3)和套筒沿推力方向的位移约束被解除;
弧面活塞(1)和套筒(4)在推力作用下向后部移动,移动一定距离后,套筒内侧的凸台与开合螺母(5)外侧的凸台错位,套筒对开合螺母衬块的径向位移约束被解除,而此时弧面活塞(3)的弧面也刚好与开合螺母一端的内切斜面切合;
开合螺母(5)两端的内切面分别与弧面活塞(3)、弧面螺套(6)的弧面切合,在推力作用下,径向位移约束已解除的开合螺母衬块被两端弧面胀开,螺栓(9)被松开,进而实现被连接件(8)的释放。
CN 201210004162 2012-01-09 2012-01-09 直推式火工螺母及其工作方法 Expired - Fee Related CN102589367B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201210004162 CN102589367B (zh) 2012-01-09 2012-01-09 直推式火工螺母及其工作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201210004162 CN102589367B (zh) 2012-01-09 2012-01-09 直推式火工螺母及其工作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102589367A CN102589367A (zh) 2012-07-18
CN102589367B true CN102589367B (zh) 2013-12-18

Family

ID=46478365

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201210004162 Expired - Fee Related CN102589367B (zh) 2012-01-09 2012-01-09 直推式火工螺母及其工作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102589367B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102528735A (zh) * 2012-01-10 2012-07-04 南京航空航天大学 批量橡胶垫圈快速套入装置及其方法
CN105973079A (zh) * 2016-05-05 2016-09-28 北京理工大学 一种电磁式分离装置
CN107145646B (zh) * 2017-04-19 2021-07-09 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种计算飞机尾撬支反力的方法
CN109737833A (zh) * 2019-02-19 2019-05-10 北京星际荣耀空间科技有限公司 一种基于分离螺母的非火工分离装置
CN113911210B (zh) * 2021-09-30 2022-12-06 东风汽车集团股份有限公司 一种全框式副车架羊角支架连接件及车辆
CN113927534A (zh) * 2021-11-16 2022-01-14 中北大学 一种水下拔销装置
CN115979092A (zh) * 2022-11-21 2023-04-18 四川航天川南火工技术有限公司 一种低冲击低过载的燃气阻尼式火工驱动装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4187759A (en) * 1977-09-16 1980-02-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Separation nut system
US5671650A (en) * 1995-07-13 1997-09-30 Aerospatiale Societe Nationale Industrielle Slotted nut type releasing device for a microsatellite, with full mechanical and pyrotechnical redundancy
CN102155883A (zh) * 2010-12-27 2011-08-17 北京理工大学 一种小型、快速分离的火工解锁螺栓
CN202522149U (zh) * 2012-01-09 2012-11-07 南京航空航天大学 直推式火工螺母

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4187759A (en) * 1977-09-16 1980-02-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Separation nut system
US5671650A (en) * 1995-07-13 1997-09-30 Aerospatiale Societe Nationale Industrielle Slotted nut type releasing device for a microsatellite, with full mechanical and pyrotechnical redundancy
CN102155883A (zh) * 2010-12-27 2011-08-17 北京理工大学 一种小型、快速分离的火工解锁螺栓
CN202522149U (zh) * 2012-01-09 2012-11-07 南京航空航天大学 直推式火工螺母

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
分离螺母的关键设计参数分析;高滨等;《航天返回与遥感》;20040228(第1期) *
陈烈民.《航天器结构与机构》.《航天器结构与机构》.2005,第294-300页. *
高滨等.分离螺母的关键设计参数分析.《航天返回与遥感》.2004,(第1期),

Also Published As

Publication number Publication date
CN102589367A (zh) 2012-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102589367B (zh) 直推式火工螺母及其工作方法
CN202522149U (zh) 直推式火工螺母
CN101602406A (zh) 带有非正常紧急着陆安全防护装置的飞机
CN109373811B (zh) 一种采用随行装药的多级作动弹射装置
CN103183132A (zh) 弹射用动力源单元体和航母燃气蒸汽弹射器及弹射方法
CN103253384A (zh) 基于形状记忆合金弹簧的低冲击解锁装置及其使用方法
CN111071492B (zh) 一种利用气能回收涡轮制动的火箭及其回收减速方法
CN105422317A (zh) 一种用于发动机的起动箱式多次起动系统及起动方法
CN106005414A (zh) 一种基于火炮发射的救援物资运载器
CN209991873U (zh) 一种基于爆炸螺栓的非火工分离装置
CN108519028B (zh) 爆炸分离螺栓
CN105109710B (zh) 一种用于连接和解锁卫星的同步分离装置
CN114264199B (zh) 一种基于通用芯级的组合体回收火箭总体构型
CN202814225U (zh) 一种弹射座椅的信号传输系统
RU159373U1 (ru) Транспортно-пусковой контейнер
CN108016343A (zh) 一种报废通用弹药机动销毁系统及方法
CN112429278A (zh) 一种火工弹射回收机构
GB2199122A (en) An army mortar shell
CN219265132U (zh) 运载火箭的分离装置和运载火箭
CN102631757B (zh) 基于高压气体的子母弹子弹弹射装置
CN215952364U (zh) 一种爆炸螺栓的模块化装药结构
CN205317096U (zh) 一种爆炸索顶开装置
GB2523079A (en) Hydraulic accumulator
US3115320A (en) Ejection seat catapult
CN209321202U (zh) 可重复使用的机械分离机构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20131218

Termination date: 20150109

EXPY Termination of patent right or utility model