CN109186918B - 一种机械式触发释放的固体火箭发动机跌落试验架 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种机械式触发释放的固体火箭发动机跌落试验架，包括跌落塔架、提升机构、万向触发装置和跌落释放机构；跌落释放机构为机械式开合结构，试验前，顶杆头部在弹簧作用下顶住开合结构的锁紧端，使锁紧端在弹簧的作用下可靠自锁，在提升过程中不会解锁；工作时，将万向触发装置移至跌落高度，当发动机起吊上升到跌落高度时，万向触发环与释放机构的顶杆尾端触碰，对顶杆尾端施加一个向下的力，使顶杆头部弹起，使释放机构的锁定作用消失，发动机释放。万向触发装置采用环形结构，可以确保跌落释放机构在设定的释放高度下，顶杆处于任何方位释放机构都能被可靠触发，且该装高度可调节。本发明采用机械控制打开，不需电磁控制，可靠性高。

Description

一种机械式触发释放的固体火箭发动机跌落试验架
技术领域
本发明涉及一种机械式触发释放的固体火箭发动机跌落试验架，属于固体火箭发动机跌落安全性考核试验领域。
背景技术
跌落试验是考核固体火箭发动机跌落安全性的重要试验，试验设备包括跌落试验塔架，试验基座，提升机构，释放机构等。
跌落试验要求释放机构在跌落时能够迅速打开，且具有自锁功能，在提升过程中不会解锁。在目前的固体发动机跌落试验中，多采用电磁控制释放。电磁控制存在控制电路易发生故障，可靠性低的问题，可能导致释放失败，影响跌落试验的正常开展。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种机械式触发释放的固体火箭发动机跌落试验架，在跌落试验架中采用不同于电磁控制的机械式释放机构及配套的结构，实现高可靠性控制释放。
本发明的技术方案为：
所述一种机械式触发释放的固体火箭发动机跌落试验架，其特征在于：包括跌落塔架、提升机构、万向触发装置和跌落释放机构；
所述跌落塔架为纵向框架式结构；在跌落塔架高度方向上安装有高度可调的万向触发装置，所述万向触发装置由中部的圆环和圆环四周用于与跌落塔架连接的连接杆组成；且中部圆环半径小于跌落释放机构中的顶杆长度；通过调节连接杆与跌落塔架在高度方向的连接位置，实现在不同高度安装万向触发装置；
在跌落塔架顶部固定安装有提升机构，提升机构通过刚性连接绳索连接跌落释放机构，且刚性连接绳索穿过万向触发装置中部圆环的中心；
所述跌落释放机构包括顶杆、合爪和连接环；连接环与刚性连接绳索连接；合爪下部通过绳索连接待释放的固体火箭发动机；顶杆能够控制合爪闭合和打开；顶杆初始状态下能够将控制合爪闭合且锁定，当提升机构将跌落释放机构提升至万向触发装置高度时，顶杆受万向触发装置中部圆环触发，控制合爪打开，将固体火箭发动机释放。
进一步的优选方案，所述一种机械式触发释放的固体火箭发动机跌落试验架，其特征在于：所述顶杆分为触发段和内弯的锁定释放段，在锁定释放段内弯方向的边缘有直角缺口；在触发段和锁定释放段之间开有垂直于顶杆转动平面的轴孔，在触发段上还开有平行于顶杆转动平面的台阶通孔；
所述合爪由一个主动爪和一个从动爪组成；
所述主动爪上端开有轴孔，与顶杆中垂直于顶杆转动平面的轴孔通过销轴配合，形成转动副；主动爪外侧上部也开有凹槽，与顶杆中平行于顶杆转动平面的台阶通孔配合，在其中安装导杆，导杆上套装压缩弹簧，压缩弹簧两端受顶杆台阶通孔台阶面以及主动爪凹槽底面约束，压缩弹簧产生使导杆绕所述销轴转动的转动力矩；
所述主动爪内侧下部开有用于挂接绳索的凹槽；所述主动爪内侧中部具有与从动爪配合的销孔；
所述从动爪内侧上部平面与内侧下部平面之间有夹角，从动爪内侧上部平面与内侧下部平面之间连接部位设置有销轴孔，用于与主动爪内侧中部的销孔通过转轴配合；所述从动爪内侧下部开有用于挂接绳索的凹槽；所述从动爪内侧上端为顶角结构，能够与顶杆锁定释放段边缘直角缺口配合；
当从动爪内侧上端顶角结构与顶杆锁定释放段边缘直角缺口接触配合时，从动爪内侧下部与主动爪内侧下部紧贴合，主动爪内侧下部的凹槽与从动爪内侧下部的凹槽将挂接绳索抓牢；当顶杆触发段受万向触发装置中部圆环触发，使顶杆克服弹簧压力绕销轴转动后，从动爪内侧上端顶角结构与顶杆锁定释放段边缘直角缺口脱离，从动爪内侧下部与主动爪内侧下部在挂接绳索所挂固体火箭发动机重力作用下分离，实现固体火箭发动机释放。
进一步的优选方案，所述一种机械式触发释放的固体火箭发动机跌落试验架，其特征在于：主动爪内侧下部的凹槽与从动爪内侧下部的凹槽均为半圆凹槽结构。
进一步的优选方案，所述一种机械式触发释放的固体火箭发动机跌落试验架，其特征在于：所述连接环一端连接在主动爪与从动爪连接的转轴上。
有益效果
本发明采用机械式结构实现固体火箭发动机的可靠夹持且自锁，并通过万向触发装置实现在指定高度的可靠迅速触发释放，简化控制且安全可靠。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1：跌落试验架整体结构图；
图2：图1的俯视图；
图3：跌落释放机构释放前状态图；
图4：跌落释放机构释放后状态图；
图5：A-A剖视图；
图6：带连接环的跌落释放机构释放前状态图；
图7：带连接环的跌落释放机构释放后状态图；
其中：1-提升机构 2-跌落塔架 3-万向触发装置 4-跌落释放机构 5-固体火箭发动机 6-顶杆 7-销轴 8-弹簧 9-转轴 10-从动爪 11-主动爪 12-连接环。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本实施例中的机械式触发释放的固体火箭发动机跌落试验架包括跌落塔架、提升机构、万向触发装置和跌落释放机构。
所述跌落塔架2为纵向框架式结构。在跌落塔架高度方向上安装有高度可调的万向触发装置3。如图2所示，所述万向触发装置由中部的圆环和圆环四周用于与跌落塔架连接的连接杆组成；且中部圆环半径小于跌落释放机构中的顶杆长度，这样无论跌落释放机构转动角度如何，均能够被万向触发装置的中部圆环触发。通过调节连接杆与跌落塔架在高度方向的连接位置，实现在不同高度安装万向触发装置。
在跌落塔架顶部固定安装有提升机构，提升机构通过刚性连接绳索连接跌落释放机构的连接环12，且刚性连接绳索穿过万向触发装置中部圆环的中心。
所述跌落释放机构包括顶杆6、合爪和连接环12；连接环与刚性连接绳索连接；合爪下部通过绳索连接待释放的固体火箭发动机；顶杆能够控制合爪闭合和打开；顶杆初始状态下能够将控制合爪闭合且锁定，当提升机构将跌落释放机构提升至万向触发装置高度时，顶杆受万向触发装置中部圆环触发，控制合爪打开，将固体火箭发动机释放。
具体的，如图3～图7所示，所述顶杆分为触发段和内弯的锁定释放段，在锁定释放段内弯方向的边缘有直角缺口；在触发段和锁定释放段之间开有垂直于顶杆转动平面的轴孔，在触发段上还开有平行于顶杆转动平面的台阶通孔。
所述合爪由一个主动爪和一个从动爪组成。
所述主动爪上端开有轴孔，与顶杆中垂直于顶杆转动平面的轴孔通过销轴配合，形成转动副；主动爪外侧上部也开有凹槽，与顶杆中平行于顶杆转动平面的台阶通孔配合，在其中安装导杆，导杆上套装压缩弹簧，压缩弹簧两端受顶杆台阶通孔台阶面以及主动爪凹槽底面约束，压缩弹簧产生使导杆绕所述销轴转动的转动力矩。
所述主动爪内侧下部开有用于挂接绳索的凹槽；所述主动爪内侧中部具有与从动爪配合的销孔。
所述从动爪内侧上部平面与内侧下部平面之间有夹角，从动爪内侧上部平面与内侧下部平面之间连接部位设置有销轴孔，用于与主动爪内侧中部的销孔通过转轴配合；所述从动爪内侧下部开有用于挂接绳索的凹槽；所述从动爪内侧上端为顶角结构，能够与顶杆锁定释放段边缘直角缺口配合。
当从动爪内侧上端顶角结构与顶杆锁定释放段边缘直角缺口接触配合时，从动爪内侧下部与主动爪内侧下部紧贴合，主动爪内侧下部的凹槽与从动爪内侧下部的凹槽将挂接绳索抓牢，并在弹簧作用下实现可靠自锁。当固体火箭发动机起吊上升时到跌落高度时，顶杆触发段受万向触发装置中部圆环触发，对顶杆尾端施加一个向下的力，使顶杆克服弹簧压力绕销轴转动后，从动爪内侧上端顶角结构与顶杆锁定释放段边缘直角缺口脱离，从动爪内侧下部与主动爪内侧下部在挂接绳索所挂固体火箭发动机重力作用下分离，实现固体火箭发动机释放。
主动爪内侧下部的凹槽与从动爪内侧下部的凹槽均为半圆凹槽结构，这样一旦从动爪内侧上端顶角结构与顶杆锁定释放段边缘直角缺口脱离，则在固体火箭发动机重力作用下，从动爪内侧下部与主动爪内侧下部能够立即分离，实现释放。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种机械式触发释放的固体火箭发动机跌落试验架，其特征在于：包括跌落塔架、提升机构、万向触发装置和跌落释放机构；
所述跌落塔架为纵向框架式结构；在跌落塔架高度方向上安装有高度可调的万向触发装置，所述万向触发装置由中部的圆环和圆环四周用于与跌落塔架连接的连接杆组成；且中部圆环半径小于跌落释放机构中的顶杆长度；通过调节连接杆与跌落塔架在高度方向的连接位置，实现在不同高度安装万向触发装置；
在跌落塔架顶部固定安装有提升机构，提升机构通过刚性连接绳索连接跌落释放机构，且刚性连接绳索穿过万向触发装置中部圆环的中心；
所述跌落释放机构包括顶杆、合爪和连接环；连接环与刚性连接绳索连接；合爪下部通过绳索连接待释放的固体火箭发动机；顶杆能够控制合爪闭合和打开；顶杆初始状态下能够将控制合爪闭合且锁定，当提升机构将跌落释放机构提升至万向触发装置高度时，顶杆受万向触发装置中部圆环触发，控制合爪打开，将固体火箭发动机释放；
所述顶杆分为触发段和内弯的锁定释放段，在锁定释放段内弯方向的边缘有直角缺口；在触发段和锁定释放段之间开有垂直于顶杆转动平面的轴孔，在触发段上还开有平行于顶杆转动平面的台阶通孔；
所述合爪由一个主动爪和一个从动爪组成；
所述主动爪上端开有轴孔，与顶杆中垂直于顶杆转动平面的轴孔通过销轴配合，形成转动副；主动爪外侧上部也开有凹槽，与顶杆中平行于顶杆转动平面的台阶通孔配合，在其中安装导杆，导杆上套装压缩弹簧，压缩弹簧两端受顶杆台阶通孔台阶面以及主动爪凹槽底面约束，压缩弹簧产生使导杆绕所述销轴转动的转动力矩；
所述主动爪内侧下部开有用于挂接绳索的凹槽；所述主动爪内侧中部具有与从动爪配合的销孔；
所述从动爪内侧上部平面与内侧下部平面之间有夹角，从动爪内侧上部平面与内侧下部平面之间连接部位设置有销轴孔，用于与主动爪内侧中部的销孔通过转轴配合；所述从动爪内侧下部开有用于挂接绳索的凹槽；所述从动爪内侧上端为顶角结构，能够与顶杆锁定释放段边缘直角缺口配合；
当从动爪内侧上端顶角结构与顶杆锁定释放段边缘直角缺口接触配合时，从动爪内侧下部与主动爪内侧下部紧贴合，主动爪内侧下部的凹槽与从动爪内侧下部的凹槽将挂接绳索抓牢；当顶杆触发段受万向触发装置中部圆环触发，使顶杆克服弹簧压力绕销轴转动后，从动爪内侧上端顶角结构与顶杆锁定释放段边缘直角缺口脱离，从动爪内侧下部与主动爪内侧下部在挂接绳索所挂固体火箭发动机重力作用下分离，实现固体火箭发动机释放。
2.根据权利要求1所述一种机械式触发释放的固体火箭发动机跌落试验架，其特征在于：主动爪内侧下部的凹槽与从动爪内侧下部的凹槽均为半圆凹槽结构。
3.根据权利要求1所述一种机械式触发释放的固体火箭发动机跌落试验架，其特征在于：所述连接环一端连接在主动爪与从动爪连接的转轴上。
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