CN109596014A - 一种缓冲装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缓冲装置，包括：法兰盘、双头螺栓、缓冲帽以及紧固件，所述法兰盘中心设置有通孔，周围设置有到中心等距的若干螺孔；所述缓冲帽的单边截面为Z字型，上端法兰绕中心轴线设置有与所述法兰盘上螺孔相匹配的圆柱通孔，中间过渡段为薄壁结构，下端设置有法兰翻边，用于与有效载荷连接结构固定；所述双头螺栓两端为带螺纹的圆柱结构，所述两端的圆柱结构分别插入法兰盘和缓冲帽的螺孔内，并通过紧固件配合固定，具备冲击衰减、振动缓冲、集中力扩散功能的缓冲装置必要性充分，在设备连接或固定时可起到有效的缓冲作用。

Description

一种缓冲装置

技术领域

本发明涉及机械结构连接领域，特别涉及一种应用于有效载荷与运载系统的连接分离位置的缓冲装置

背景技术

目前，基于火工分离螺母的点式装置技术成熟、可靠性高，已广泛应用于有效载荷和运载系统间的连接分离。然而，该方案火工分离螺母工作冲击较大，对有效载荷的影响较大，甚至影响到有效载荷上部分仪器设备的使用功能，也有效载荷越来越高的冲击环境要求相矛盾。而且，有效载荷通过运载系统发射到入轨过程中，需经历的振动环境较为恶劣，一般需要对有效载荷的敏感元件采取额外减震措施，增重较为明显。另外，点式连接方式造成星箭之间的载荷传递为集中力载荷，对卫星连接点局部结构的强度和刚度以及集中力扩散存在较高的要求。因此，有效载荷点式连接点局部设置具备冲击衰减、振动缓冲、集中力扩散功能的缓冲装置必要性充分。

发明内容

本发明提供一种缓冲装置，实现了降低有效载荷分离冲击响应的功能、调节振动响应功能、集中力扩散功能，并具有无磁性、空间需求小、凸出有效载荷结构少、装配简易等效果。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种缓冲装置，其特征在于，包括：法兰盘、双头螺栓、缓冲帽以及紧固件，所述法兰盘中心设置有通孔，周围沿圆周方向设置若干螺孔,所述若干螺孔距法兰盘中心的距离相等；所述缓冲帽的单边截面为Z字型，上端绕法兰中心轴线设置有与所述法兰盘上螺孔相匹配的圆柱通孔，中间过渡段为薄壁结构，下端设置有法兰翻边，用于与有效载荷连接结构固定；所述双头螺栓两端为带螺纹的圆柱结构，所述两端的圆柱结构分别插入法兰盘和缓冲帽的螺孔内，并通过紧固件配合固定。

所述双头螺栓圆柱结构之间为变截面结构，圆柱结构与变截面结构之间设置一限位凸起，与紧固件配合限制及固定法兰盘和缓冲帽。

优选的，所述双头螺栓圆柱结构之间为圆柱结构，且双头螺栓距两个末端一定距离处均设置限位凸起，与紧固件配合限制及固定法兰盘和缓冲帽。

所述缓冲帽下端的法兰翻边为8块梯形支耳，通过螺栓连接至有效载荷结构上。

所述法兰盘中间的通孔包括相叠加的锥形孔和圆柱，用于连接运载系统连接结构，所述锥形孔的广口朝外侧，有利于运载系统连接结构与。

所述法兰盘与缓冲帽和有效载荷连接结构均不接触，从而保证冲击通过缓冲帽进行缓冲。

所述紧固件为自锁螺母，防止螺栓松动脱落。

所述法兰盘、双头螺柱、缓冲帽三者材料均不相同，有效抑制不同频段冲击。

通过采用上述技术手段，使其与现有技术相比具有以下有益效果：冲装置的冲击的传递路径成“几”字型，在小空间内结构折叠设计，大幅增加了冲击衰减和载荷扩散的距离；同时，法兰盘、双头螺柱、缓冲帽采用不同材质，有效抑制不同频段冲击的响应。另外，运载系统(冲击源)、法兰盘、双头螺柱、缓冲帽、有效载荷(冲击终点)结构件之间均采用螺接，非一体成型，冲击传递需跨过4 组结构断面，可有效衰减冲击幅值；所述缓冲装置通过折叠延长冲击传递路径、变化传递路径结构材料、增加传递路径螺接配合面三种途径，在较小的空间需求下，大幅降低了有效载荷连接位置的分离冲击响应。有效载荷上的冲击敏感设备即可降低避震结构设计要求，实现轻量化的同时，提高了冲击环境的适应性。

其次，所述缓冲装置通过调整双头螺柱的截面尺寸、高度、材料等参数，从而调整缓冲装置的结构刚度，也即运载系统和有效载荷间的连接刚度，以控制有效载荷在发射段的振动响应，有效载荷上的敏感设备即可降低避震结构设计要求，实现轻量化的同时，提高了振动环境的适应性。

另外，所述缓冲装置通过“几”字型折叠状态载荷传递结构路径，为连接点的集中力载荷提供了较长的扩散距离，并通过8根独立均布的双头螺柱，进一步强制梳理载荷的扩散路径，保证载荷传递到有效载荷连接位置时已较为均匀。有效载荷局部结构避免加强，实现轻量化。

最后，整个缓冲装置嵌入有效载荷内部，仅法兰盘下侧凸出有效载荷表面，保证有效载荷与运载系统之间的安全距离，也易于进行热防护措施。

附图说明

图1为本发明实施例的缓冲装置结构示意图；

图2为本发明实施例的缓冲装置结构俯视结构示意图。

标号说明

1-法兰盘；2-双头螺栓；3-缓冲帽；4-紧固件；5-连接螺栓；6-有效载荷连接结构；7-运载系统连接结构；8-点式连接分离装置；9-冲击传递路径。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种缓冲装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地说明本发明实施例的目的。

以航天领域中有效载荷与运载系统的连接分离应用为例：

实施例1

本发明提供了一种缓冲装置，包括：法兰盘1、双头螺栓2、缓冲帽3以及紧固件4，法兰盘1中心设置有通孔，该通孔包括相叠加的锥形孔和圆柱孔，用于连接运载系统连接结构7，周围沿圆周方向设置若干螺孔,所述若干螺孔距法兰盘1 中心的距离相等；缓冲帽3的单边截面为Z字型，上端法兰绕中心轴线设置有与法兰盘上螺孔大小和数量相匹配，位置相对应的圆柱通孔，缓冲帽3的中间过渡段为薄壁结构，下端设置有法兰翻边，该法兰翻边为8块梯形支耳，在梯形支耳上均设置有螺孔，通过连接螺栓5将其连接在有效载荷连接结构6上；双头螺栓2 的两端为带螺纹的圆柱结构，两端圆柱结构之间为变截面结构，在变截面结构和圆柱结构之间有一限位凸起，将两端的圆柱结构分别插入法兰盘1和缓冲帽3上的螺孔内，并通过紧固件4和限位凸起的配合，对法兰盘1和缓冲帽3进行固定。值得说明，法兰盘1与有效载荷连接结构6和缓冲帽3均不接触

运载系统连接结构7的点式分离装置8穿过法兰盘1中心的通孔与法兰盘固定连接，当运载系统连接结构7通过点式连接结构分离装置与法兰盘1分离时，会对法兰盘1产生冲击，该冲击力传递路径9成“几”字型，依次通过法兰盘1、双头螺柱2、缓冲帽3，在小空间内结构折叠设计，大幅增加了冲击衰减和载荷扩散的距离；同时，法兰盘1、双头螺柱2和缓冲帽3均采用不同材质，有效抑制不同频段冲击的响应。另外，运载系统(冲击源)、法兰盘1、双头螺柱2、缓冲帽3、有效载荷(冲击终点)结构6之间均采用螺接，非一体成型，冲击传递需跨过4 组结构断面，可有效衰减冲击幅值；本缓冲装置通过折叠延长冲击传递路径、变化传递路径结构材料、增加传递路径螺接配合面三种途径，在较小的空间需求下，大幅降低了有效载荷连接位置的分离冲击响应。

优选的，紧固件4采用自锁螺母。

实施例2

本是实施例与实施例1的不同之处在于:

双头螺栓2为一根两端设置有螺纹的圆柱结构，且双头螺栓距两个末端一定距离处均设置限位凸起，与紧固件4相配合，共同限制及固定法兰盘1和缓冲帽3。

除此之外,本实施例的其它方面与实施例1相同,在此不再赘述。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种缓冲装置，其特征在于，包括：法兰盘、双头螺栓、缓冲帽以及紧固件，所述法兰盘中心设置有通孔，周围沿圆周方向设置若干螺孔,所述若干螺孔距法兰盘中心的距离相等；

所述缓冲帽的单边截面为Z字型，上端绕法兰中心轴线设置有与所述法兰盘上螺孔相匹配的圆柱通孔，中间过渡段为薄壁结构，下端设置有法兰翻边，用于与有效载荷连接结构固定；

所述双头螺栓两端为带螺纹的圆柱结构，所述两端的圆柱结构分别插入法兰盘和缓冲帽的螺孔内，并通过紧固件配合固定。

2.根据权利要求1所述的一种缓冲装置，其特征在于，所述双头螺栓圆柱结构之间为变截面结构。

3.根据权利要求1所述的一种缓冲装置，其特征在于，所述双头螺栓圆柱结构之间为圆柱结构。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种缓冲装置，其特征在于，所述双头螺栓距两个末端一定距离处均设置限位凸起，且所述限位凸起距末端的距离大于法兰盘和/或缓冲帽的厚度，所述限位凸起与紧固件共同配合，限制及固定法兰盘和缓冲帽。

5.根据权利要求1所述的一种缓冲装置，其特征在于，所述缓冲帽下端的法兰翻边为8块梯形支耳。

6.根据权利要求1所述的一种缓冲装置，其特征在于，所述法兰盘中间的通孔包括相叠加的锥形孔和圆柱孔，用于连接运载系统连接结构。

7.根据权利要求1所述的一种缓冲装置，其特征在于，所述法兰盘与缓冲帽和有效载荷连接结构均不接触。

8.根据权利要求1所述的一种缓冲装置，其特征在于，所述紧固件为自锁螺母。

9.根据权利要求1所述的一种缓冲装置，其特征在于，所述法兰盘、双头螺柱、缓冲帽三者材料均不相同，用以抑制不同频段冲击。