CN109080858B - 一种低冲击冗余解锁连接解锁装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低冲击冗余解锁的连接解锁装置，该装置由爆炸螺栓、壳体、下缓冲垫、反力矩螺套、收集套筒、圆柱弹簧、底座、连接座、上缓冲垫、压紧螺套、加载螺母组成。爆炸螺栓螺杆穿过分离体，通过加载螺母锁紧。爆炸螺栓上端和下端设置收集装置，在爆炸螺栓在分离面解锁后，收集残体；在爆炸螺栓解锁故障模式下，人员可以通过拧松上端加载螺母实现解锁功能。该分离装置具有连接可靠、解锁功能冗余、操作简单、工作冲击低等特点，特别适用于空间站等载人航天领域。

Description

一种低冲击冗余解锁连接解锁装置
技术领域
本发明涉及空间飞行器连接解锁装置技术领域，具体涉及一种低冲击冗余解锁连接解锁装置，具有冗余解锁、可靠性高、冲击低等突出特点。
背景技术
随着空间探索的深入发展，空间飞行器朝多组合状态，飞行器入轨后进行构型变换，如多器分离、太阳翼展开、天线展开等，需要连接解锁装置用于飞行器结构的连接和解锁。载人航天事业分阶段发展进步，空间站解锁需要连接解锁装置具有解锁冲击低，具备冗余解锁能力，工作可靠性高。
通过开展连接解锁装置承载结构优化、动作机构优化设计，合理引入分离冲击吸收耗散结构，实现连接解锁装置火工解锁和在轨宇航员手动解锁两种独立的冗余解锁能力，可靠性高，降低了解锁分离过程的冲击。
发明内容
为了实现连接解锁装置连接可靠、解锁功能冗余、操作简单、工作冲击低等要求，应用于空间站等载人航天领域要求。本发明提供一种低冲击冗余解锁连接解锁装置，包括爆炸螺栓、收集组件和承载组件。
爆炸螺栓，用于连接两个分离体，在接到解锁信号后，在分离面处断开，实现上下分离体的解锁；
收集组件，通过螺钉与一侧分离体连接，除承受连接载荷外，在爆炸螺栓解锁，或人员手动解锁后，通过弹簧将爆炸螺栓拉到一侧，脱离分离面，完成螺栓收集；
承载组件，其通过螺钉安装于一侧分离体，与爆炸螺栓通过螺纹连接，承受垂直于分离面的轴向载荷，同时其锥体结构与另一侧分离体配合，承受分离面的剪切载荷。
进一步，所述收集组件包括：底座、壳体、下缓冲垫、反力矩螺套、收集套筒；所述底座，其通过螺钉安装于一侧分离体，中间开孔用于爆炸螺栓连接，中心有球窝结构与收集套筒配合；所述壳体，其通过螺纹与所述底座连接，同时通过紧定螺钉防转，传递扭矩；所述下缓冲垫与所述壳体底部连接固定；所述反力矩螺套，其设置有外六方和内六方，外六方与所述壳体上对应的六方配合，内六方与爆炸螺栓配合，传递爆炸螺栓在安装加载和手动解锁过程中的反力矩，同时通过螺纹与所述收集筒连接；所述收集套筒，其与反力矩螺套配合实现爆炸螺栓的约束，其设置有法兰面与圆柱弹簧配合，连接状态下将圆柱弹簧压紧；
优选的，所述承载组件包括：连接座、上缓冲垫、压紧螺套、加载螺母；所述连接座，其通过连接件与一侧分离体连接，其锥体与另一侧分离体锥面合，其内部球面与所述加载螺母对应球面配合，传递轴向载荷；所述上缓冲垫，其安装于所述加载螺母和所述压紧螺套之间；所述压紧螺套，其通过螺纹与所述连接座连接，形成封闭空间收集解锁后的残体；所述加载螺母，其与爆炸螺栓配合实现轴向连接，上端设置有与安装工具匹配的接口，与工具配合实现轴向预紧载荷加载和手动解锁。
所述低冲击冗余解锁连接解锁装置实现轴向承载和面内剪切载荷承载的功能，壳体两侧采取球面结构，具有角度适应能力，能够适应分离体安装面不平行的偏差；
所述低冲击冗余解锁连接解锁装置采用了低冲击爆炸螺栓解锁，同时设置了上下缓冲结构吸收解锁的冲击能量，降低解锁冲击；
所述低冲击冗余解锁连接解锁装置，可以爆炸螺栓解锁，具有在轨手动解锁能力，在爆炸螺栓解锁故障条件下，能够进行单面操作手动解锁，解锁后爆炸螺栓被圆柱弹簧拉离分离面，并由壳体收集，完成分离面解锁。
本发明公开了一种低冲击冗余解锁连接解锁装置，通过开展结构优化设计技术、运动机构优化设计技术、冲击缓冲技术等研究，突破冗余解锁机构设计技术、冲击缓冲吸能技术等关键技术，实现连接可靠、解锁功能冗余、操作简单、工作冲击低等突出特点，特别适用于空间站等载人航天领域。
附图说明
图1为本发明一个实施例的低冲击冗余解锁的连接解锁装置二维剖视图；
图2为本发明一个实施例的连接座的三维图；
图3为本发明一个实施例的底座的三维图；
图4为本发明一个实施例的反力矩螺套的三维图；
图5为本发明一个实施例的收集套筒的三维图；
图6为本发明一个实施例的壳体的三维图；
图7为本发明一个实施例的加载螺母的三维图；
图8为本发明一个实施例的压紧螺套的三维图；
具体实施方式
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此，本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
下面结合附图对本发明的结构组成作进一步说明。
本发明提供一种低冲击冗余解锁连接解锁装置，包括爆炸螺栓1、收集组件和承载组件。
爆炸螺栓1，用于连接两个分离体，在接到解锁信号后，在分离面处断开，实现上下分离体的解锁；
收集组件包括：底座7、壳体2、下缓冲垫3、反力矩螺套4、收集套筒5；
底座7，其通过螺钉安装于一侧分离体，中间开孔用于爆炸螺栓连接，中心有球窝结构与收集套筒配合；
壳体2，其通过螺纹与所述底座连接，同时通过紧定螺钉防转，传递扭矩；
下缓冲垫3与壳体2底部连接固定；
反力矩螺套4，其设置有外六方和内六方，外六方与所述壳体上对应的六方配合，内六方与爆炸螺栓配合，传递爆炸螺栓在安装加载和手动解锁过程中的反力矩，同时通过螺纹与收集筒5连接；
收集套筒5，其与反力矩螺套配合实现爆炸螺栓的约束，其设置有法兰面与圆柱弹簧6配合，连接状态下将圆柱弹簧6压紧；
所述承载组件包括：连接座8、上缓冲垫9、压紧螺套10、加载螺母11；
连接座8，其通过连接件与一侧分离体连接，其锥体与另一侧分离体锥面配合，其内部球面与所述加载螺母对应球面配合，传递轴向载荷；
上缓冲垫9，其安装于所述加载螺母11和所述压紧螺套10之间；
压紧螺套10，其通过螺纹与所述连接座连接，形成封闭空间收集解锁后的残体；
加载螺母11，其与爆炸螺栓配合实现轴向连接，上端设置有与安装工具匹配的接口，与工具配合实现轴向预紧载荷加载和手动解锁。
低冲击冗余解锁连接解锁装置实现轴向承载和面内剪切载荷承载的功能，两侧采取球面结构，具有角度适应能力，能够适应分离体安装面不平行的偏差；
低冲击冗余解锁连接解锁装置采用了低冲击爆炸螺栓解锁，同时设置了上下缓冲结构吸收解锁的冲击能量，降低解锁冲击；
低冲击冗余解锁连接解锁装置，可以爆炸螺栓解锁，爆炸螺栓工作断开位置位于分离面处。具有在轨手动解锁能力，在爆炸螺栓解锁故障条件下，能够进行单面操作手动解锁，解锁后爆炸螺栓被圆柱弹簧拉离分离面，并由壳体收集，完成分离面解锁。
本发明的关键技术及创新点是：底座7、壳体2、下缓冲垫3、反力矩螺套4、收集套筒5组成的下收集组件，既能够实现爆炸螺栓工作后螺栓残体收集，故障条件下在轨宇航员拧加载螺母11手动解锁时，能实现爆炸螺栓的反力矩，实现解锁模式冗余；承载组件连接座8设置锥台与结构锥形结构配合实现剪切载荷承载，保证连接解锁装置实现轴向载荷和横向载荷的综合承载；收集组件的收集套筒5与底座7配合的承载面为球面，承载组件的加载螺母11与连接座8的承载面为球面，能够一定范围内适应连接结构安装面的平行度偏差；收集组件和承载组件分别设置缓冲垫，下缓冲垫3和上缓冲垫9，可采用铝蜂窝，爆炸螺栓解锁分离时，对分离后的残体进行缓冲吸能，减低解锁冲击。本发明根据空间站特点，提高宇航参与故障排除的功能提高解锁的可靠性，
所述连接解锁装置接到工作指令后，爆炸螺栓在分离面处断开，两分离体分开；加载螺母11和螺栓头残体向上运动，在压紧螺母10和上缓冲垫9作用下缓冲解锁，并完成收集；收集器组件段，爆炸螺栓残体在分离力和弹簧作用下，向下运动，在壳体2和下缓冲垫3作用下缓冲并完成收集。在轨若发生爆炸螺栓解锁故障，由宇航员采用工具，在加载螺母11处施加力矩，加载螺母11与爆炸螺栓螺栓脱开，爆炸螺栓在圆柱弹簧6作用下，收集到壳体中，完成手动解锁。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (2)

1.一种低冲击冗余解锁连接解锁装置，其特征在于，包括：
爆炸螺栓，用于连接两个分离体，在接到解锁信号后，在分离面处断开，实现上下分离体的解锁；
收集组件，通过螺钉与下侧分离体连接，除承受连接载荷外，在爆炸螺栓解锁，或人员手动解锁后，通过圆柱弹簧将爆炸螺栓拉到一侧，脱离分离面，完成爆炸螺栓收集；
承载组件，其通过螺钉安装于上侧分离体，与爆炸螺栓通过螺纹连接，承受垂直于分离面的轴向载荷，同时其锥体结构与下侧分离体配合，承受分离面的剪切载荷；
所述收集组件包括：
底座，其通过螺钉安装于下侧分离体，中间开孔用于爆炸螺栓连接，中心有球窝结构与收集套筒配合；
壳体，其通过螺纹与所述底座连接，同时通过紧定螺钉防转，传递扭矩；
下缓冲垫，其与壳体底部连接固定；
反力矩螺套，其设置有外六方和内六方，外六方与壳体上对应的六方配合，内六方与爆炸螺栓配合，传递爆炸螺栓在安装加载和手动解锁过程中的反力矩，同时通过螺纹与收集套筒连接；
收集套筒，其与反力矩螺套配合实现爆炸螺栓的约束，其设置有法兰面与圆柱弹簧配合，连接状态下将圆柱弹簧压紧；
所述承载组件包括：
连接座，其通过连接件与上侧分离体连接，其锥体与下侧分离体锥面配合，其内部球面与加载螺母对应球面配合，传递轴向载荷；
上缓冲垫，其安装于加载螺母与压紧螺套之间；
压紧螺套，其通过螺纹与连接座连接，形成封闭空间收集解锁后的残体；
加载螺母，其与爆炸螺栓配合实现轴向连接，上端设置有与安装工具匹配的接口；
所述壳体两侧采取球面结构，具有角度适应能力；
所述爆炸螺栓采用低冲击爆炸螺栓解锁，同时设置了上下缓冲结构吸收解锁的冲击能量，降低解锁冲击。
2.如权利要求1所述一种低冲击冗余解锁连接解锁装置，其特征在于，所述承载组件具有在轨手动解锁能力，加载螺母与工具配合实现轴向预紧载荷加载和手动解锁，在爆炸螺栓解锁故障条件下，能够进行单面操作手动解锁，解锁后爆炸螺栓被圆柱弹簧拉离分离面，并由壳体收集。
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