CN102767996B

CN102767996B - 低冲击包带连接解锁装置

Info

Publication number: CN102767996B
Application number: CN201210266549.6A
Authority: CN
Inventors: 康士朋; 任海辽; 唐杰; 张醒; 吴昊
Original assignee: CHINA GREAT WALL INDUSTRY Corp; Shanghai Aerospace System Engineering Institute
Current assignee: CHINA GREAT WALL INDUSTRY Corp; Shanghai Aerospace System Engineering Institute
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2032-07-30
Also published as: WO2014019330A1; CN102767996A

Abstract

本发明涉及一种低冲击包带连接解锁装置，其中两个条带各自围成半圆周时，通过一个分离火工元件对应连接这两个条带的第一端，通过另一个分离火工元件对应连接条带的第二端；多个夹块均匀有间隔地分布设置在两个条带围成的圆周内侧，通过拧紧分离火工元件，给条带施加足够的预紧力，使条带能够在卫星及火箭的对接框外围箍紧，并通过夹块的V型面同时啮合卫星及火箭的对接框，实现卫星和火箭的可靠连接；通过引爆至少一个分离火工元件使之断裂，能够实现两个条带的解锁分离。在两个条带的两个连接处的外侧还分别设置有限位簧片来连接解锁后的两个条带。本发明在实现星箭可靠连接的基础上，能够降低星箭分离时的冲击力，减小分离冲击对卫星的影响。

Description

低冲击包带连接解锁装置

技术领域

本发明涉及一种运载火箭的星箭连接解锁装置，特别涉及一种能够适用于中国航天CZ-2、CZ-4等运载火箭的低冲击Ф937包带连接解锁装置。

背景技术

星箭连接解锁装置是运载火箭、上面级等有效载荷运载器的重要组成部分，国内外常用的星箭连接解锁装置是包带连接解锁装置，基于可靠性、连接刚度高等优势，包带连接解锁装置已经广泛应用于国内外航天领域，是目前国内外航天器首选连接解锁方式。

传统包带连接解锁装置参见图1、图2、图3所示，通常由条带100、夹块200、分离火工元件300（一般为图3所示的爆炸螺栓）以及拉簧500、限位簧片400等组成。其中，两个条带100各自围成半圆周后使其开口相对布置，两个条带100围成的圆周内侧均匀间隔设有多个夹块200，通过夹块200内侧的V型面将卫星和火箭的对接框600和700的外围同时啮合；在条带100端部的紧带柱130处通过设置分离火工元件300，将这两个条带100上对应的端部进行连接。火箭飞行前，通过拧紧分离火工元件300给条带100施加足够的预紧力，使条带100能够在对接框600和700的外围箍紧，达到可靠连接卫星与火箭的目的。

到达卫星入轨点时，控制系统引爆分离火工元件300，在夹块200随着条带100张开的同时，由拉簧500将条带100拉向火箭，此时，包带连接解锁装置在分离火工元件300的冲击力作用下产生分离冲击，实现星箭的连接解锁和分离。限位簧片400设置在两个条带100连接处的圆周外侧，用来限制条带100张开时的最大直径，避免碰坏卫星体上的其他部件。

Ф937包带连接解锁装置是指星箭接口直径为Ф930mm的星箭连接解锁装置，一般用于中型、大型卫星发射任务。分离火工元件作为包带连接解锁装置的重要部分，其产品性能会极大影响包带连接解锁装置星箭分离时刻的冲击。传统的Ф937包带连接解锁装置中使用轴向承载能力为6t的分离火工元件，其含药量高、分离冲击大。

随着卫星技术的发展，对星箭分离冲击提出了更高的要求，传统结构的包带式星箭连接解锁装置由于解锁冲击大，对于卫星的分离姿态和星上敏感设备及管路等影响严重，而与当今卫星发展趋势提出的低冲击要求不相符，影响了卫星技术的发展。因此，需要进行低冲击包带连接解锁装置的研制。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于运载火箭星箭连接领域的低冲击Ф937包带连接解锁装置，在满足Ф937包带连接解锁装置使用要求前提下，通过对分离火工元件选型进行优化，采用轴向承载能力为3t的分离火工元件替换原有为6t的分离火工元件，来降低由于包带连接解锁装置解锁而产生的分离冲击，从而减小了分离冲击带给卫星产品的影响。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种低冲击包带连接解锁装置，主要包含两根条带，多个夹块，和两个分离火工元件；每个所述分离火工元件的轴向承载能力为3t；

其中，两个所述条带在卫星及火箭的对接框的外围各自围成一个半圆周，以使两个条带各自的第一端相对，且这两个条带各自的第二端也相对时，通过第一个分离火工元件连接这两个条带的第一端，通过第二个分离火工元件连接这两个条带的第二端；

每个所述夹块的一侧开设有V型面，并且通过该夹块上与V型面相对的一侧与条带的内侧固定连接，多个所述夹块均匀有间隔地分布设置在两个所述条带围成的圆周内侧；

通过拧紧所述分离火工元件，给条带施加足够的预紧力，以使条带能够在卫星及火箭的对接框外围箍紧，并通过所述夹块的V型面同时啮合卫星及火箭的对接框，实现卫星和火箭的可靠连接；通过引爆至少一个分离火工元件使之断裂，能够实现两个条带的解锁分离。

每个所述条带的第一端和第二端分别设置有环状的空隙，在所述空隙内对应设置有紧带柱；还在每个条带的空隙位置开设有贯通的开口，在每个紧带柱上与开口对应的位置开设有贯通的连接孔；以使任意一个所述分离火工元件的一端能够穿过条带的开口及紧带柱的连接孔，实现两个条带的对应连接。

每个所述分离火工元件依次设置有连接部分，限位部分，和起爆部分；其中，所述连接部分上环绕开设有凹槽作为解锁时的断裂位置；

第一个所述分离火工元件上设置连接部分的一端，能够依次穿过第一个条带第一端的开口，第一个条带第一端的紧带柱的连接孔，第二个条带第一端的紧带柱的连接孔，以及第二个条带第一端的开口，此时，通过该分离火工元件的限位部分在第一个条带的紧带柱的连接孔处的限位作用，使得该分离火工元件上设置限位部分及起爆部分的另一端被留在第一个条带第一端的开口以外；通过相匹配的锁紧螺母与分离火工元件的连接部分紧固，实现两个条带第一端的连接；第二个分离火工元件对这两个条带第二端及这两个条带第二端的锁紧柱进行连接时的结构相同。

优选的，每个所述分离火工元件设置有冗余的多个点火器。

所述低冲击包带连接解锁装置还包含两个限位簧片，每个所述限位簧片上设置有两组连接段，每组连接段包含连接呈“］”型的顶面、侧面和底面；在两组连接段的侧面之间还设置有拉伸段，该拉伸段为W型；

其中，第一个所述限位簧片中第一组连接段的顶面和底面，对应与第一个条带第一端的紧带柱的顶面和底面固定连接；该限位簧片的第二组连接段的顶面和底面则与第二个条带第一端的紧带柱的顶面和底面对应连接；并且，该限位簧片的两组连接段的侧面及拉伸段均位于两个条带第一端连接位置的圆周外侧；第二个限位簧片与这两个条带第二端的紧带柱进行连接时的结构相同；

并且，任意一个所述分离火工元件解锁后，该分离火工元件外侧对应设置的一个限位簧片的拉伸段会在分离冲力的作用下被拉长，并通过所述限位簧片同时连接解锁后的两个条带。

本发明所述低冲击Ф937包带连接解锁装置，与卫星技术的发展要求相符，通过采用轴向承载能力为3t的分离火工元件替换原有为6t的分离火工元件，本发明的3t分离火工元件能够获得如下的有益效果：1.结构形式有较大改变；2.点火器增加冗余设计，提高了分离火工元件的可靠性；3.装药量减少，分离后剩余能量减少。因此，在实现星箭可靠连接的基础上，降低了星箭分离时的冲击力，减小了星箭分离冲击对卫星的影响。

附图说明

图1是传统包带连接解锁装置的总体结构示意图；

图2是图1所示包带连接解锁装置使用时在A-A向的剖面图；

图3是传统937包带连接解锁装置中单个6t分离火工元件的结构示意图；

图4是本发明所述低冲击包带连接解锁装置的总体结构示意图；

图5是图4所示低冲击包带连接解锁装置中单个条带的结构示意图；

图6是图4所示低冲击包带连接解锁装置中单个夹块的结构示意图；

图7是图4所示低冲击包带连接解锁装置中单个3t分离火工元件的结构示意图；

图8是图4所示低冲击包带连接解锁装置中单个限位簧片的结构示意图；

图9是本发明所述低冲击包带连接解锁装置中分离火工元件与条带连接时的结构放大示意图；

图10是本发明所述低冲击包带连接解锁装置在图9所示连接分离火工元件与条带的基础上，进一步连接限位簧片时的结构放大示意图。

具体实施方式

以下结合多个附图说明本发明的一种优选的实施方式。

如图4所示，本发明所述低冲击Ф937包带连接解锁装置，包含两根条带10，多个夹块20（例如是32个），两个限位簧片40，和两个分离火工元件30。

配合参见图4、图5所示，条带10的材料选用钛合金板TB2，厚度为1.8mm。每个条带10的第一端和第二端分别弯曲形成环状的空隙11，从而在空隙11内对应设置紧带柱13；还在空隙11位置开设有水平方向贯通的开口12，因此，当两个条带10各自围成半圆周并使其半圆周的开口相对时，能够使分离火工元件30的一端穿过条带10端部的开口12及紧带柱13上贯通开设的连接孔，实现两个条带10的对应连接（下文将具体描述这些部分的连接情况）。

配合参见图4、图6所示，夹块20的材料选用锻件LD10，为了保证星箭的可靠连接，通常在夹块20的内侧由专用铣刀加工形成V型面21，通过所述V型面21来啮合连接卫星及火箭的对接框。多个所述夹块20在其外侧（即与V型面21相对的一侧）与条带10的内侧固定连接，使得这些夹块20均匀有间隔地分布在两个条带10围成的圆周内侧。

配合参见图4、图7、图9所示，分离火工元件30在包带连接解锁装置中用于连接及解锁两个条带10，是组成包带连接解锁装置的重要零件。本实例中的分离火工元件30依次设置为连接部分31，限位部分32，和起爆部分33。其中，连接部分31为柱状体，上面环绕开设有凹槽311作为解锁时的断裂位置。限位部分32中设置有台阶状的若干个柱体，这些柱体的直径都大于所述连接部分31的柱状体的直径。起爆部分33设置有冗余的多个点火器（例如是两个）。而用以引爆的物质可以贯穿分布在分离火工元件30的连接部分31，限位部分32及起爆部分33的内部。所述分离火工元件30的轴向承载能力为3t。该分离火工元件30能够减少装药量，以减少星箭分离后的剩余能量。

因此，当第一个分离火工元件30上设置柱状体的一端，依次穿过第一个条带10第一端的开口12，第一个条带10第一端的紧带柱13的连接孔，第二个条带10第一端的紧带柱13的连接孔，以及第二个条带10第一端的开口12时，该分离火工元件30的限位部分32正好卡在第一个条带10的紧带柱13的连接孔处，即是说，该分离火工元件30上设置限位部分32及起爆部分33的另一端被留在第一个条带10的开口12以外；再使锁紧螺母34在分离火工元件30的连接部分31紧固，实现两个条带10上第一端的连接。这两个条带10的第二端，用第二个分离火工元件30，以相同的方式进行连接，不再赘述。通过拧紧分离火工元件30能够给条带10施加足够的预紧力，使条带10能够在卫星及火箭的对接框外围箍紧实现两者的可靠连接。在解锁时，通过引爆至少一个分离火工元件30使之断裂，实现两个条带10的分离。

配合参见图4、图8、图10所示，限位簧片40通常由0.5mm钢板折弯而成，每个限位簧片40上设置有两组连接段，每组连接段包含连接呈“］”型的顶面41、侧面43和底面42；在两组连接段的侧面43之间还设置有拉伸段44，该拉伸段44为W型。

在两个条带10对应连接的端部位置，通过若干螺钉（图中未示出），将限位簧片40的其中一组连接段的顶面41和底面42，连接到其中一个条带10的紧带柱13的顶面和底面上；而限位簧片40的另一组连接段的顶面41和底面42则类似地连接在另一个条带10的紧带柱13的顶面和底面上；连接后，限位簧片40的侧面43及拉伸段44就位于两个条带10连接处的圆周外侧。分离火工元件30解锁后，限位簧片40的拉伸段44在分离冲力的作用下被拉长，并同时连接解锁后的两个条带10。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims

1.一种低冲击包带连接解锁装置，包含两根条带（10），多个夹块（20），和两个分离火工元件（30）；

其中，两个所述条带（10）在卫星及火箭的对接框的外围各自围成一个半圆周，以使两个条带（10）各自的第一端相对，且这两个条带（10）各自的第二端也相对时，通过第一个分离火工元件（30）连接这两个条带（10）的第一端，通过第二个分离火工元件（30）连接这两个条带（10）的第二端；

每个所述夹块（20）的一侧开设有V型面（21），并且通过该夹块（20）上与V型面（21）相对的一侧与条带（10）的内侧固定连接，多个所述夹块（20）均匀有间隔地分布设置在两个所述条带（10）围成的圆周内侧；

通过拧紧所述分离火工元件（30），给条带（10）施加足够的预紧力，以使条带（10）能够在卫星及火箭的对接框外围箍紧，并通过所述夹块（20）的V型面（21）同时啮合卫星及火箭的对接框，实现卫星和火箭的可靠连接；通过引爆至少一个分离火工元件（30）使之断裂，能够实现两个条带（10）的解锁分离；

其特征在于，每个所述分离火工元件（30）的轴向承载能力为3t。

2.如权利要求1所述低冲击包带连接解锁装置，其特征在于，

每个所述条带（10）的第一端和第二端分别设置有环状的空隙（11），在所述空隙（11）内对应设置有紧带柱（13）；还在每个条带（10）的空隙（11）位置开设有贯通的开口（12），在每个紧带柱（13）上与开口（12）对应的位置开设有贯通的连接孔；以使任意一个所述分离火工元件（30）的一端能够穿过条带（10）的开口（12）及紧带柱（13）的连接孔，实现两个条带（10）的对应连接。

3.如权利要求2所述低冲击包带连接解锁装置，其特征在于，

每个所述分离火工元件（30）依次设置有连接部分（31），限位部分（32），和起爆部分（33）；其中，所述连接部分（31）上环绕开设有凹槽（311）作为解锁时的断裂位置；

第一个所述分离火工元件（30）上设置连接部分（31）的一端，能够依次穿过第一个条带（10）第一端的开口（12），第一个条带（10）第一端的紧带柱（13）的连接孔，第二个条带（10）第一端的紧带柱（13）的连接孔，以及第二个条带（10）第一端的开口（12），此时，通过该分离火工元件（30）的限位部分（32）在第一个条带（10）的紧带柱（13）的连接孔处的限位作用，使得该分离火工元件（30）上设置限位部分（32）及起爆部分（33）的另一端被留在第一个条带（10）第一端的开口（12）以外；通过相匹配的锁紧螺母（34）与分离火工元件（30）的连接部分（31）紧固，实现两个条带（10）第一端的连接；第二个分离火工元件（30）对这两个条带（10）第二端及这两个条带（10）第二端的锁紧柱（13）进行连接时的结构相同。

4.如权利要求1或3所述低冲击包带连接解锁装置，其特征在于，

每个所述分离火工元件（30）设置有冗余的多个点火器。

5.如权利要求4所述低冲击包带连接解锁装置，其特征在于，

所述低冲击包带连接解锁装置还包含两个限位簧片（40），每个所述限位簧片（40）上设置有两组连接段，每组连接段包含连接呈“］”型的顶面（41）、侧面（43）和底面（42）；在两组连接段的侧面（43）之间还设置有拉伸段（44），该拉伸段（44）为W型；

其中，第一个所述限位簧片（40）中第一组连接段的顶面（41）和底面（42），对应与第一个条带（10）第一端的紧带柱（13）的顶面和底面固定连接；该限位簧片（40）的第二组连接段的顶面（41）和底面（42）则与第二个条带（10）第一端的紧带柱（13）的顶面和底面对应连接；并且，该限位簧片（40）的两组连接段的侧面（43）及拉伸段（44）均位于两个条带（10）第一端连接位置的圆周外侧；第二个限位簧片（40）与这两个条带（10）第二端的紧带柱（13）进行连接时的结构相同；

并且，任意一个所述分离火工元件（30）解锁后，该分离火工元件（30）外侧对应设置的一个限位簧片（40）的拉伸段（44）会在分离冲力的作用下被拉长，并通过所述限位簧片（40）同时连接解锁后的两个条带（10）。