CN107757953B - 一种低冲击的火工分离装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种低冲击的火工分离装置，该火工分离装置从上到下依次包括：分离螺母、波纹金属软管和气体发生器；所述气体发生器包括：套筒、过滤组件、药盒、产气药、药盒盖和点火部件；本发明的火工分离装置通过气体发生器和波纹金属软管的应用，在不改变高可靠、快响应、高同步等特点的前提下，克服了传统火工分离装置冲击响应大的缺点。

Description

一种低冲击的火工分离装置
技术领域
本发明涉及分离装置领域，具体地涉及一种低冲击的火工分离装置。
背景技术
分离装置在许多领域有广泛应用，尤其是航天领域。在航天领域的早期，分离的可靠性是第一目标，如果分离螺母解锁失败，整个任务也面临失败。随着分离螺母的改进，可靠性问题逐步得到解决，关注点也转移到了降低分离时周围结构的冲击响应上。
分离螺母连接两物体时，通常是被固定或压在某一物体上，其中的螺栓穿过两物体后旋入螺母并拧紧。产生的轴向预紧力储存在分离螺母中。预紧力所储存的能量在分离时突然释放，会导致一个轴向方向的冲击。同时另一个冲击源来自分离螺母内部的结构撞击，通常分瓣螺母内部有螺纹，外部被可移动的箍套限位。当解锁时，在活塞的带动下箍套从分瓣螺母上移走，分瓣螺母释放螺杆。活塞、箍套、分瓣螺母、螺杆的快速移动会导致分离螺母内部的结构撞击并产生相应的冲击。还有一个冲击来源是分离螺母的驱动器，最常用的驱动器是火工起爆器，很显然它的爆炸会产生冲击。研究表明，预紧力释放产生的冲击在整个冲击源中占比达到40％以上。
为了降低冲击做过很多尝试，如使用记忆合金驱动。它确实能起到降低冲击的目标，但需要大量的电流和时间，在一些电流资源紧张、要求快响应和高同步性的任务中是不允许的。
因此，需要提供一种高可靠、快响应、高同步和低冲击的火工分离装置，解决以往分离装置产生大冲击的问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种低冲击的火工分离装置。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种低冲击的火工分离装置，该火工分离装置从上到下依次包括：分离螺母、波纹金属软管和气体发生器；
所述气体发生器包括：套筒、过滤组件、药盒、产气药、药盒盖和点火部件；
所述套筒的中心设有圆孔，套筒与所述药盒配合固定；套筒和药盒中间形成第一空腔；
所述过滤组件位于第一空腔内，过滤组件的上表面和套筒上表面中空圆柱体的下表面配合固定；
所述药盒和所述药盒盖配合固定，药盒和药盒盖中间形成第二空腔；
所述产气药位于第二空腔；
所述药盒盖中间设有圆孔，所述点火部件穿过圆孔与产气药相接触。
所述波纹金属软管位于分离螺母的下表面和气体发生器的上表面之间；且波纹金属软管、分离螺母和气体发生器位于同一中心轴，波纹金属软管和气体发生器通过套筒中心的圆孔连通。
所述分离螺母包括：盖和壳体；所述壳体的下表面设有向内凸起的中空圆柱体；所述盖与壳体匹配固定，盖与壳体中间形成第三空腔。
所述第三空腔内部设有：螺栓、挡块、分瓣螺母、箍套、活塞、活塞盘和挡圈；
所述盖的中心设有圆孔，螺栓穿过盖中心的圆孔与分瓣螺母匹配固定；
所述挡块位于盖的下表面和分瓣螺母的上表面之间；
所述活塞盘位于螺栓的下方；所述活塞盘和壳体向内凸起的中空圆柱体的四周套设有活塞；
所述分瓣螺母和活塞的四周套设有箍套；所述箍套的内侧壁下端与活塞的外侧壁上端匹配固定；
所述箍套的下表面与壳体的内侧壁之间安装有挡圈；
所述波纹金属软管(10)和分离螺母通过壳体(9)的下表面向内凸起的中空圆柱体连通。
进一步，所述药盒的径向上设有均匀的气孔。
进一步，所述波纹金属软管主要包括不锈钢波纹管和直管；所述不锈管波纹管的两端通过法兰或接头连接直管，不锈管波纹管外套设有钢丝或钢带网套。
进一步，所述盖的下端设有突起，突起的外侧壁设有外螺纹；所述壳体是圆柱形的中空结构，壳体的内侧壁上端设有内螺纹；所述壳体的内螺纹与盖下端突起的外螺纹匹配固定。
进一步，所述箍套的内侧壁下端设有螺纹；所述活塞的外侧壁上端设有螺纹；所述箍套内侧壁下端的螺纹与活塞外侧壁上端的螺纹匹配固定。
进一步，所述箍套的内侧壁开设有凹槽；所述分瓣螺母外侧壁开设有凹槽；所述箍套内侧壁的凹槽与分瓣螺母外侧壁的凹槽配合组成第四空腔。
进一步，所述活塞盘的上表面呈锥形结构，下表面设有凹槽；所述壳体下表面的向内凸起的中空圆柱体位于活塞盘下表面的凹槽内。
进一步，所述分瓣螺母内侧壁上设有内螺纹；所述螺栓的外侧壁设有外螺纹；所述分瓣螺母的内螺纹与螺栓的外螺纹匹配固定。
分离装置锁紧状态时，所述箍套从周向约束分瓣螺母，分瓣螺母的内螺纹与螺栓的外螺纹匹配固定。
分离装置解锁状态时，所述点火部件点燃产气药，产生的气体经过药盒径向的气孔后纵向通过过滤组件、套筒中心的圆孔和波纹金属软管，进入分离螺母内，使活塞盘与活塞间建压，箍套被活塞拉动并解除对分瓣螺母的约束，分瓣螺母在轴向力的作用下沿挡块的斜面向外运动，从而解除分瓣螺母对螺栓的约束，实现解锁。
本发明的有益效果如下：
本发明的火工分离器通过气体发生器和波纹金属软管的应用，在不改变高可靠、快响应、高同步等特点的前提下，克服了传统火工分离装置冲击响应大的缺点。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出了本发明的低冲击火工分离装置的示意图；
其中，1.螺栓 2.盖 3.挡块 4.分瓣螺母 5.箍套 6.活塞 7.活塞盘 8.挡圈 9.壳体 10.波纹金属软管 11.套筒 12.过滤组件13.药盒 14.产气药 15.药盒盖 16.点火部件。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
一种低冲击的火工分离装置，该火工分离装置从上到下依次包括：分离螺母、波纹金属软管10和气体发生器；
所述气体发生器包括：套筒11、过滤组件12、药盒13、产气药14、药盒盖15和点火部件16；
所述套筒11的中心设有圆孔；套筒11与所述药盒13配合固定；套筒11和药盒13中间形成第一空腔；
所述过滤组件12位于第一空腔内，过滤组件12的上表面和套筒11上表面中空圆柱体的下表面配合固定；
所述药盒13和所述药盒盖15配合固定，药盒13和药盒盖15中间形成第二空腔；
所述产气药14位于第二空腔；
所述药盒盖15中间设有圆孔，所述点火部件16穿过所述圆孔与产气药14相接触；
所述波纹金属软管10位于分离螺母的下表面和气体发生器的上表面之间；且波纹金属软管10、分离螺母和气体发生器位于同一中心轴，波纹金属软管10和气体发生器通过套筒11中心的圆孔连通。
所述分离螺母包括：盖2和壳体9；所述壳体9的下表面设有向内凸起的中空圆柱体；所述盖2与壳体9匹配固定，盖2与壳体9中间形成第三空腔；
所述第三空腔内部设有：螺栓1、挡块3、分瓣螺母4、箍套5、活塞6、活塞盘7和挡圈8；
所述盖2的中心设有圆孔，螺栓1穿过盖2中心的圆孔与分瓣螺母4匹配固定；
所述挡块3位于盖2的下表面和分瓣螺母4的上表面之间；
所述活塞盘7位于分瓣螺母4的下方；所述活塞盘7和壳体9向内凸起的中空圆柱体的四周套设有活塞6；
所述分瓣螺母4和活塞6的四周套设有箍套5；所述箍套5的内侧壁下端与活塞6的外侧壁上端匹配固定；
所述箍套5的下表面与壳体9的内侧壁之间安装有挡圈8；
所述波纹金属软管10和分离螺母通过壳体9的下表面向内凸起的中空圆柱体连通。
所述药盒13的径向上设有均匀的气孔，所述点火部件16点燃产气药14，产生的气体通过药盒13径向的气孔后纵向通过过滤组件12、套筒中心的圆孔和波纹金属软管10，进入分离螺母内。
所述波纹金属软管10主要包括不锈钢波纹管和直管；所述不锈管波纹管的两端通过法兰或接头连接直管，不锈管波纹管外套设有钢丝或钢带网套。
所述盖2的下端设有突起，突起的外侧壁设有外螺纹；所述壳体9是圆柱形的中空结构，壳体9的内侧壁上端设有内螺纹；所述壳体的内螺纹与盖2下端突起的外螺纹匹配固定。
所述箍套5的内侧壁下端设有螺纹；所述活塞6的外侧壁上端设有螺纹；所述箍套5内侧壁下端的螺纹与活塞6外侧壁上端的螺纹匹配固定。
所述箍套5的内侧壁开设有凹槽；所述分瓣螺母4外侧壁开设有凹槽；所述箍套5内侧壁的凹槽与分瓣螺母4外侧壁的凹槽配合组成第四空腔。
所述活塞盘7的上表面呈锥形结构，下表面设有凹槽；所述壳体9下表面的向内凸起的中空圆柱体位于活塞盘7下表面的凹槽内。
所述分瓣螺母4内侧壁上设有内螺纹；所述螺栓1的外侧壁设有外螺纹；所述分瓣螺母4的内螺纹与螺栓1的外螺纹匹配固定。
分离装置锁紧状态时，所述箍套5从周向约束分瓣螺母4，分瓣螺母4的内螺纹与螺栓1的外螺纹匹配固定。
分离装置解锁状态时，所述点火部件点燃产气药14，产生的气体经过第三空腔，使活塞盘7与活塞6间建压，箍套5被活塞6拉动并解除对分瓣螺母4的约束，分瓣螺母4在轴向力的作用下沿挡块3的斜面向外运动，从而解除分瓣螺母4对螺栓1的约束，实现解锁。
本发明产气药14燃烧所产生的冲击经过气体发生器和波纹金属软管10，延长了冲击的传递路径，并加速了冲击在传递路径上的衰减，降低了分离装置相邻结构上的冲击响应。本发明通过气体发生器和波纹金属软管10的应用，在不改变高可靠、快响应、高同步等特点的前提下，克服了传统火工分离装置冲击响应大的缺点。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种低冲击的火工分离装置，其特征在于，该火工分离装置从上到下依次包括：分离螺母、波纹金属软管（10）和气体发生器；
所述气体发生器包括：套筒（11）、过滤组件（12）、药盒（13）、产气药（14）、药盒盖（15）和点火部件(16)；
所述套筒（11）的中心设有圆孔，套筒（11）与所述药盒（13）配合固定；套筒（11）和药盒（13）中间形成第一空腔；
所述过滤组件（12）位于所述第一空腔内，过滤组件（12）的上表面和套筒（11）下表面配合固定；
所述药盒（13）和所述药盒盖（15）配合固定，药盒（13）和药盒盖（15）中间形成第二空腔；
所述产气药（14）位于所述第二空腔内；
所述药盒盖（15）中间设有圆孔，所述点火部件(16)穿过圆孔与产气药（14）相接触；
所述波纹金属软管（10）位于分离螺母的下表面和气体发生器的上表面之间；且波纹金属软管（10）、分离螺母和气体发生器位于同一中心轴，波纹金属软管（10）和气体发生器通过套筒（11）中心的圆孔连通。
2.根据权利要求1所述的火工分离装置，其特征在于，所述分离螺母包括：盖（2）和壳体（9）；所述壳体（9）的下表面设有向内凸起的中空圆柱体；所述盖（2）与壳体（9）匹配固定，盖（2）与壳体（9）中间形成第三空腔；
所述第三空腔内部设有：螺栓（1）、挡块（3）、分瓣螺母（4）、箍套（5）、活塞（6）、活塞盘（7）和挡圈（8）；
所述盖（2）的中心设有圆孔，螺栓（1）穿过盖（2）中心的圆孔与分瓣螺母（4）匹配固定；
所述挡块（3）位于盖（2）的下表面和分瓣螺母（4）的上表面之间;
所述活塞盘（7）位于分瓣螺母（4）的下方；所述活塞盘（7）和壳体（9）向内凸起的中空圆柱体的四周套设有活塞（6）；
所述分瓣螺母（4）和活塞（6）的四周套设有箍套（5）；所述箍套（5）的内侧壁下端与活塞（6）的外侧壁上端匹配固定；
所述箍套（5）的下表面与壳体（9）的内侧壁之间安装有挡圈（8）；
所述波纹金属软管（10）和分离螺母通过壳体（9）的下表面向内凸起的中空圆柱体连通。
3.根据权利要求1所述的火工分离装置，其特征在于，所述药盒（13）的径向上设有均匀的气孔。
4.根据权利要求1所述的火工分离装置，其特征在于，所述波纹金属软管（10）包括不锈钢波纹管和直管；
所述不锈钢波纹管的两端通过接头连接直管，不锈钢波纹管外套设有钢丝或钢带网套。
5.根据权利要求2所述的火工分离装置，其特征在于，所述盖（2）的下端设有突起，突起的外侧壁设有外螺纹；所述壳体（9）是圆柱形的中空结构，壳体（9）的内侧壁上端设有内螺纹；
所述壳体的内螺纹与盖（2）下端突起的外螺纹匹配固定。
6.根据权利要求2所述的火工分离装置，其特征在于，所述箍套（5）
的内侧壁下端设有螺纹；所述活塞（6）的外侧壁上端设有螺纹；
所述箍套（5）内侧壁下端的螺纹与活塞（6）外侧壁上端的螺纹匹配固定。
7.根据权利要求2所述的火工分离装置，其特征在于，所述箍套（5）的内侧壁开设有凹槽；所述分瓣螺母（4）外侧壁开设有凹槽；
所述箍套（5）内侧壁的凹槽与分瓣螺母（4）外侧壁的凹槽配合组成第四空腔。
8.根据权利要求2所述的火工分离装置，其特征在于，所述活塞盘（7）的上表面呈锥形结构，下表面设有凹槽；
所述壳体（9）下表面的向内凸起的中空圆柱体位于活塞盘（7）下表面的凹槽内。
9.根据权利要求2所述的火工分离装置，其特征在于，所述分瓣螺母（4）内侧壁上设有内螺纹；所述螺栓（1）的外侧壁设有外螺纹；
所述分瓣螺母（4）的内螺纹与螺栓（1）的外螺纹匹配固定。
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