CN106628272B - 一种具有双向承载功能的火工解锁装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有双向承载功能的火工解锁装置,包括压紧螺母、螺栓、弹簧、外筒、第一内筒、第一楔块、剪切销、第二内筒、滑杆、点火器、壳体、活塞、密封圈、第二楔块、蜂窝组件和垫片;外筒和壳体分别与第一待解锁机构和第二待解锁机构连接;外筒一端设有用于安装压紧螺母、弹簧和垫片的凸台,外筒另一端设有用于安装第一内筒和蜂窝组件的台阶孔,外筒和第一内筒中均设有用于安装第一楔块的凹槽,第一楔块一端嵌入外筒和第一内筒的凹槽中,第一楔块另一端与螺栓贴合,螺栓依次穿过第一内筒、蜂窝组件、垫片后与压紧螺母螺接。本发明通过第一楔块和第二楔块共同作用,实现了解锁装置的双向承载,克服了无法在锁紧时提供支撑力的难题。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有双向承载功能的火工解锁装置,尤其适用于星上小型机构在轨锁紧、支撑或解锁,属于火工品解锁装置技术领域。
背景技术
随着航天技术的不断发展,卫星有效载荷的形式呈多样化发展,比如大型相机、机械臂等。在卫星发射过程中,这些大型的运动机构的刚度较低,必须进行有效的锁紧,提高整星结构刚度。但运动机构的转动轴承和运动副不能承受过大的力,若承力过大将会导致运动副破坏,引起机构不能正常运动。因此,需要一种装置,在发射阶段既能锁紧机构提高刚度,又能支撑机构防止运动副受到过大的力而被破坏,并且在卫星入轨后能解锁,解锁后,运动机构之间具有一定的分离距离,保证机构能够自由运动。
目前成熟的解锁装置结构和功能相对简单,只有一套钢球或楔块承力,一般用于在发射阶段锁紧结构以提高结构刚度,入轨后解锁。此类解锁器难以在锁紧的同时提供支撑力,不能在解锁后为运动机构提供分离距离,应用领域受限。
发明内容
本发明解决的技术问题是:克服现有技术的不足,本发明提供了一种具有双向承载功能的火工解锁装置,通过第一楔块和第二楔块共同作用,实现了解锁装置的双向承载,克服了普通解锁器无法在锁紧时提供支撑力的难题;通过螺栓、弹簧、剪切销、滑杆和活塞的配合,有效确保待解锁机构解锁后的自由运动,弥补了普通解锁器解锁后,难以保障待解锁机构分离距离的缺陷;通过设置外筒、第一内筒、第二内筒和壳体,完善了解锁器的功能,解决了普通解锁器应用领域受限的问题。
本发明的技术解决方案是:
一种具有双向承载功能的火工解锁装置,包括压紧螺母、螺栓、弹簧、外筒、第一内筒、第一楔块、剪切销、第二内筒、滑杆、点火器、壳体、活塞、密封圈、第二楔块、蜂窝组件和垫片;外筒和壳体分别与第一待解锁机构和第二待解锁机构固定连接;
外筒为空心圆柱体,外筒一端设有用于安装压紧螺母、弹簧和垫片的凸台,外筒另一端设有用于安装第一内筒和蜂窝组件的台阶孔,外筒和第一内筒中均设有用于安装第一楔块的环形凹槽,第一楔块一端嵌入外筒和第一内筒的环形凹槽中,第一楔块另一端与螺栓贴合,螺栓依次穿过第一内筒、蜂窝组件、垫片后与压紧螺母螺接;
壳体为L形空心圆柱体,壳体一端设有用于安装点火器的通孔,壳体另一端设有用于安装第二内筒和活塞的台阶孔,第二内筒和壳体中均设有用于安装第二楔块的环形凹槽,第二楔块一端嵌入的环形凹槽中,第二楔块另一端与滑杆贴合,滑杆一端穿过第二内筒后与活塞贴合,滑杆另一端穿设在螺栓中并通过剪切销固定。
在上述的一种具有双向承载功能的火工解锁装置中,所述螺栓上设有用于防止第一楔块回缩的凸缘,螺栓内设有用于防止滑杆脱落的卡槽。
在上述的一种具有双向承载功能的火工解锁装置中,所述弹簧的行程大于20mm,用于在第一内筒与第二内筒完全分离时,使螺栓保持缩入外筒的状态。
在上述的一种具有双向承载功能的火工解锁装置中,所述第一内筒和第二内筒端部贴合,第二内筒端部贴合处设有用于消除径向力干扰的凸块,凸块高度不小于1mm。
在上述的一种具有双向承载功能的火工解锁装置中,所述点火器的数量不少于2个。
在上述的一种具有双向承载功能的火工解锁装置中,所述活塞上套装有密封圈,密封圈采用氟醚O形密封圈。
在上述的一种具有双向承载功能的火工解锁装置中,所述第二楔块的形状为楔形,第二楔块的数量不少于3个,第二楔块沿滑杆周向均匀分布。
在上述的一种具有双向承载功能的火工解锁装置中,所述蜂窝组件粘贴在外筒台阶面与第一内筒之间,用于缓解第一内筒对外筒造成的冲击。
在上述的一种具有双向承载功能的火工解锁装置中,所述第一楔块的形状为楔形,第一楔块的数量不少于个,第一楔块沿螺栓周向均匀分布。
在上述的一种具有双向承载功能的火工解锁装置中,所述滑杆一端设有用于配合螺栓卡槽的薄边,薄边高度设为0.3mm,薄边厚度设为0.4mm。
本发明与现有技术相比的有益效果是:
1、本发明的第一楔块和第二楔块共同作用,使解锁装置能同时锁紧和支撑机构,并在解锁后和待解锁机构之间形成5mm的分离距离,使待解锁机构可以自由运动。解决了现有解锁器只锁紧、不支撑和不能保证分离距离的问题,完善解锁器的功能,使解锁器的应用范围更加广阔。
2、本发明滑杆顶端设有薄边,使滑杆剪断剪切销后撞击螺栓使薄边变形,配合螺栓内腔的结构设计,使滑杆锁定在螺栓内部,保证解锁器工作后的有效分离距离。
3、本发明通过第一楔块和第二楔块共同作用,实现了解锁装置的双向承载,克服了普通解锁器无法在锁紧时提供支撑力的难题。
4、本发明通过设计预压弹簧,在解锁器工作后,利用弹簧的弹力完成螺栓和第一内筒的完全收纳,达到了解锁装置完全分离的效果。
5、本发明整体结构紧凑,适用于多种工作环境,在复杂工况下依然能够良好运转,具有通用性强、适用范围广的特点。
6、本发明的压紧螺母、剪切销、点火器、垫片均为标准件,无需特制,而且便于维修和更换,大幅降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明主剖视图
图2为本发明俯视图
图3为本发明滑杆的轴测图
图4为本发明安装示意图
其中:1压紧螺母;2螺栓;3弹簧;4外筒;5第一内筒;6第一楔块;7剪切销;8第二内筒;9滑杆;10点火器;11壳体;12活塞;13密封圈;14第二楔块;15蜂窝组件;16垫片;17第一待解锁机构;18转轴;19第二待解锁机构;
具体实施方式
为使本发明的方案更加明了,下面结合附图说明和具体实施例对本发明作进一步描述:
如图1~4所示,一种具有双向承载功能的火工解锁装置,包括压紧螺母1、螺栓2、弹簧3、外筒4、第一内筒5、第一楔块6、剪切销7、第二内筒8、滑杆9、点火器10、壳体11、活塞12、密封圈13、第二楔块14、蜂窝组件15和垫片16;外筒4和壳体11分别与第一待解锁机构17和第二待解锁机构19固定连接;
外筒4为空心圆柱体,外筒4一端设有用于安装压紧螺母1、弹簧3和垫片16的凸台,外筒4另一端设有用于安装第一内筒5和蜂窝组件15的台阶孔,外筒4和第一内筒5中均设有用于安装第一楔块6的环形凹槽,第一楔块6一端嵌入外筒4和第一内筒5的环形凹槽中,第一楔块6另一端与螺栓2贴合,螺栓2依次穿过第一内筒5、蜂窝组件15、垫片16后与压紧螺母1螺接;
壳体11为L形空心圆柱体,壳体11一端设有用于安装点火器10的通孔,壳体11另一端设有用于安装第二内筒8和活塞12的台阶孔,第二内筒8和壳体11中均设有用于安装第二楔块14的环形凹槽,第二楔块14一端嵌入的环形凹槽中,第二楔块14另一端与滑杆9贴合,滑杆9一端穿过第二内筒8后与活塞12贴合,滑杆9另一端穿设在螺栓2中并通过剪切销7固定。
螺栓2上设有用于防止第一楔块6回缩的凸缘,螺栓2内设有用于防止滑杆9脱落的卡槽。
弹簧3的行程设为20mm,用于在第一内筒5与第二内筒8完全分离时,使螺栓2保持缩入外筒4的状态。
优选的,第一内筒5和第二内筒8端部贴合,第二内筒8端部贴合处设有用于消除径向力干扰的凸块,凸块高度设为1mm。
点火器10的数量设为2个。
活塞12上套装有密封圈13,密封圈13采用氟醚O形密封圈。
第二楔块14的形状为楔形,第二楔块14的数量设为3个,第二楔块14沿滑杆9周向均匀分布。
蜂窝组件15粘贴在外筒4台阶面与第一内筒5之间,用于缓解第一内筒5对外筒4造成的冲击。
第一楔块6的形状为楔形,第一楔块6的数量设为4个,第一楔块6沿螺栓2周向均匀分布。
滑杆9一端设有用于配合螺栓2卡槽的薄边,薄边高度设为0.3mm,薄边厚度设为0.4mm。
螺栓2材料强度高于第一楔块6和第二楔块14材料强度,螺栓2底端开有3个方孔用于连接第二楔块14,中部有环形凸起,用于支撑第一楔块6,顶部有M12×1-6h的螺纹,用于连接压紧螺母1。
弹簧3为Ф2mm的弹簧钢丝,弹簧3为预压弹簧,刚度为2.7N/mm,自由高度为42mm,安装高度为18mm,工作到位后的弹力为10N,当解锁装置工作完成后,弹力可保证结构件收纳,保证分离后,两部分机构的有效分离距离大于5mm,实现系统结构的自由转动
第一楔块6和第二楔块14表面进行喷涂MoS2膜,可防止楔块在真空环境中发生真空冷焊,影响楔块的运动。为了防止解锁后楔块从结构中掉落产生多余物,对传统楔块的结构进行了改进,在楔块的尾部增加薄边,有效防止楔块脱落形成多余物。
点火器10为钝感点火器,将2发点火器10装入壳体11垂直于轴向方向的M14×1-6H螺纹孔内,并采用铝垫圈进行密封,安装时需加30±2N·m的力矩保证密封,两点火器之间的夹角为20°,点火器10的能量通过2个直径Ф5mm、夹角60°的通孔传递到活塞12底部。
蜂窝组件15由蜂窝和垫圈组成,蜂窝采用边长1mm、铝箔厚度0.04mm的铝蜂窝,蜂窝厚度为8mm,垫圈为0.5mm厚的铝垫圈,蜂窝和垫圈粘接。装配前,采用专用的预压工装将蜂窝组件15预压2mm,保证蜂窝压溃。
解锁器通过外筒4法兰上的4个Ф5.5孔和第一待解锁机构17连接,通过壳体11法兰上的2个Ф5.5孔和第二待解锁机构19连接,当第一待解锁机构17、第二待解锁机构19之间受到外界拉力或压力时,外力均通过解锁装置自身结构承受,避免第一待解锁机构17、第二待解锁机构19间的转轴18受挤压破坏。解锁后,解锁装置完全分离,第一待解锁机构17和第二待解锁机构19均可自由转动。
装配过程如下:
第一步,首先用酒精清洗所有金属零件(除蜂窝组件和楔块),并晾置30min以上。
第二步,将尺寸为Ф12.4×Ф2.1的氟醚O形密封圈13装入活塞12的凹槽内,然后将活塞12从壳体11的一端装入。
第三步,将第二内筒8有台阶的一端从螺栓2无螺纹的一端插入,然后将第二楔块14从螺栓2一端的内孔放入并和第二内筒8的环形凹槽镶嵌,然后将滑杆9装入螺栓2的内孔,使滑杆9顶住第二楔块14,然后调整滑杆9位置,将剪切销7从螺栓2上的小孔插入并穿过滑杆9的孔,然后采用专用的收口工装,将螺栓2上的两个孔口进行收口处理。
第四步,将第二内筒8从壳体11的螺纹端装入,并加30±2N·m力矩。
第五步,将蜂窝组件15铝垫圈的一面粘接到第一内筒5端面,保证蜂窝组件15和第一内筒5的同轴度,使第一内筒5在外筒4内能顺利滑动,然后将第一内筒5粘接蜂窝组件15的一端装入外筒4内,将第一楔块6从第一内筒4的孔内装入并和外筒4的环形凹槽镶嵌,然后将第3步安装好的螺栓2具有螺纹的一端装入第一内筒5,使第一内筒5和第二内筒8完全对接上。
第六步,转动外筒4,调整外筒4的安装法兰和壳体11法兰之间的角度,然后在外筒4较细的一端套上弹簧3,随后装上垫片16,压缩弹簧3,最后装上两个压紧螺母1,并根据需要加拧紧力矩。
第七步,在装配过程中,所有螺纹连接处均在外螺纹牙上涂抹螺纹紧固剂,以填满螺纹牙2/3为准,然后再拧紧,可有效防止在螺纹松动。
本发明的工作原理是:
当火工解锁装置接收到工作信号时,点火器10接到电信号后发火,点火器10工作产生的燃气做功推动活塞12,活塞12推动滑杆9剪断剪切销7,并向左运动,产生约4.5mm位移后,第二楔块14被释放,螺栓2与第二内筒8之间的约束被解除,螺栓2在滑杆9的推动下向左运动4mm后,第一楔块6被释放,第一内筒5和外筒4的约束被解除,滑杆9、螺栓2和第一内筒5一起向左运动,压缩蜂窝组件15,降低到位冲击,最终使螺栓2和第一内筒5完全收纳入外筒4,并在弹簧3的作用下保持收纳状态,解锁完成。
本发明说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知技术。
Claims (10)
1.一种具有双向承载功能的火工解锁装置,其特征在于:包括压紧螺母(1)、螺栓(2)、弹簧(3)、外筒(4)、第一内筒(5)、第一楔块(6)、剪切销(7)、第二内筒(8)、滑杆(9)、点火器(10)、壳体(11)、活塞(12)、密封圈(13)、第二楔块(14)、蜂窝组件(15)和垫片(16);外筒(4)和壳体(11)分别与第一待解锁机构(17)和第二待解锁机构(19)固定连接;
外筒(4)为空心圆柱体,外筒(4)一端设有用于安装压紧螺母(1)、弹簧(3)和垫片(16)的凸台,外筒(4)另一端设有用于安装第一内筒(5)和蜂窝组件(15)的台阶孔,外筒(4)和第一内筒(5)中均设有用于安装第一楔块(6)的环形凹槽,第一楔块(6)一端嵌入外筒(4)和第一内筒(5)的环形凹槽中,第一楔块(6)另一端与螺栓(2)贴合,螺栓(2)依次穿过第一内筒(5)、蜂窝组件(15)、垫片(16)后与压紧螺母(1)螺接;
壳体(11)为L形空心圆柱体,壳体(11)一端设有用于安装点火器(10)的通孔,壳体(11)另一端设有用于安装第二内筒(8)和活塞(12)的台阶孔,第二内筒(8)和壳体(11)中均设有用于安装第二楔块(14)的环形凹槽,第二楔块(14)一端嵌入的环形凹槽中,第二楔块(14)另一端与滑杆(9)贴合,滑杆(9)一端穿过第二内筒(8)后与活塞(12)贴合,滑杆(9)另一端穿设在螺栓(2)中并通过剪切销(7)固定。
2.根据权利要求1所述的一种具有双向承载功能的火工解锁装置,其特征在于:所述螺栓(2)上设有用于防止第一楔块(6)回缩的凸缘,螺栓(2)内设有用于防止滑杆(9)脱落的卡槽。
3.根据权利要求1所述的一种具有双向承载功能的火工解锁装置,其特征在于:所述弹簧(3)的行程大于20mm,用于在第一内筒(5)与第二内筒(8)完全分离时,使螺栓(2)保持缩入外筒(4)的状态。
4.根据权利要求1所述的一种具有双向承载功能的火工解锁装置,其特征在于:所述第一内筒(5)和第二内筒(8)端部贴合,第二内筒(8)端部贴合处设有用于消除径向力干扰的凸块,凸块高度不小于1mm。
5.根据权利要求1所述的一种具有双向承载功能的火工解锁装置,其特征在于:所述点火器(10)的数量不少于2个。
6.根据权利要求1所述的一种具有双向承载功能的火工解锁装置,其特征在于:所述活塞(12)上套装有密封圈(13),密封圈(13)采用氟醚O形密封圈。
7.根据权利要求1所述的一种具有双向承载功能的火工解锁装置,其特征在于:所述第二楔块(14)的形状为楔形,第二楔块(14)的数量不少于3个,第二楔块(14)沿滑杆(9)周向均匀分布。
8.根据权利要求1所述的一种具有双向承载功能的火工解锁装置,其特征在于:所述蜂窝组件(15)粘贴在外筒(4)台阶面与第一内筒(5)之间,用于缓解第一内筒(5)对外筒(4)造成的冲击。
9.根据权利要求2所述的一种具有双向承载功能的火工解锁装置,其特征在于:所述第一楔块(6)的形状为楔形,第一楔块(6)的数量不少于4个,第一楔块(6)沿螺栓(2)周向均匀分布。
10.根据权利要求2所述的一种具有双向承载功能的火工解锁装置,其特征在于:所述滑杆(9)一端设有用于配合螺栓(2)卡槽的薄边,薄边高度设为0.3mm,薄边厚度设为0.4mm。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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