CN109737833A - 一种基于分离螺母的非火工分离装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及航空航天设备技术领域，具体涉及一种基于分离螺母的非火工分离装置。包括至少一个分离螺母，所述分离螺母包括连接至少一个待分离件的螺栓杆，抱合所述螺栓杆使所述待分离件处于连接状态的开合螺母，和设置在其内部的用于容纳高压气体的气腔；所述分离螺母的气腔通过至少一个管路与内部存储有高压气体的高压气瓶连通，所述高压气瓶将其内部储存的所述高压气体经任一所述管路输送到所述分离螺母的气腔内时，所述高压气体作用使所述开合螺母松开所述螺栓杆，所述待分离件处于自由状态。本发明的基于分离螺母的非火工分离装置具有可重复使用，成本低，并且不会产生有害气体的优点。
Description
技术领域
本发明涉及航空航天设备技术领域，具体涉及一种基于分离螺母的非火工分离装置。
背景技术
传统的火箭部段分离，无论是级间分离还是整流罩分离等多使用爆炸螺母分离，火工品一次性使用并且价格不菲，不仅分离火工品一次使用，且相关的配套产品等均为一次性使用产品，例如导爆索、歧管、起爆器等。起爆器起爆产生的化学能经歧管、导爆索传到分离火工品进行起爆和分离解锁，由于主装药、次装药等所有火工品为一次起爆后就被耗尽，整套分离解锁装置在使用一次后就不可复用，导致火箭的成本升高，同时，当火药燃烧或爆炸时会产生有害气体，污染环境。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中火工分离解锁装置只能一次性使用、并且在火药燃烧或爆炸时会产生有害气体，污染环境的缺陷，从而提供一种可重复使用，成本低，并且不会产生有害气体的基于分离螺母的非火工分离装置。
为解决上述问题，本发明的基于分离螺母的非火工分离装置，包括至少一个分离螺母，所述分离螺母包括连接至少一个待分离件的螺栓杆，抱合所述螺栓杆使所述待分离件处于连接状态的开合螺母，和设置在其内部的用于容纳高压气体的气腔；所述分离螺母的气腔通过至少一个管路与内部存储有高压气体的高压气瓶连通，所述高压气瓶将其内部储存的所述高压气体经任一所述管路输送到所述分离螺母的气腔内时，所述高压气体作用使所述开合螺母松开所述螺栓杆，所述待分离件处于自由状态。
任一所述管路上设置有至少一个电磁阀，所述电磁阀用于调节所述高压气瓶与所述分离螺母的通断状态。
所述电磁阀具有两个，分别为第一电磁阀和第二电磁阀，所述高压气瓶具有一个，任一所述分离螺母通过两个所述管路与所述高压气瓶连通，两个所述管路的其中之一安装有所述第一电磁阀，其中另一安装有所述第二电磁阀。
所述电磁阀连通所述高压气瓶和所述气腔时，所述高压气瓶的所述高压气体以超音速沿所述管路进入所述气腔内。
所述螺栓杆连接两个所述待分离件。
所述分离螺母包括本体、气路、挡块和开合螺母，本体内具有第一活动腔，所述第一活动腔内设置有可在所述第一活动腔内移动的第一活动件，所述第一活动件内具有第二活动腔，所述第二活动腔内安装有可在所述第二活动腔内移动的第二活动件，所述第二活动腔的内壁和所述第二活动件的伸入所述第二活动腔的端部侧壁之间形成所述气腔，所述第二活动件的远离所述气腔的一端具有朝向外侧倾斜的第一倾斜侧壁；气路设置在所述本体上，连通所述气腔和所述管路；挡块设置在所述本体的远离所述第二活动件的一端，所述挡块的朝向所述第二活动件的一端具有向外侧倾斜的与所述第一倾斜侧壁相对应的第二倾斜侧壁；开合螺母设置在所述第二活动件和所述挡块之间，所述开合螺母的两端分别与所述第一倾斜侧壁和所述第二倾斜侧壁相接触，且所述开合螺母的外周侧壁与第一活动件的部分内壁相抵；向所述气腔内充入所述高压气体时，所述第一活动件和所述第二活动件受高压气体作用向相反方向移动，所述开合螺母脱开所述第一活动件的束缚，且所述开合螺母受所述第一倾斜侧壁和所述第二倾斜侧壁的共同作用向外胀开，使所述开合螺母松开所述螺栓杆。
所述第一活动腔的内壁与所述第一活动件的伸入所述第一活动腔的一端侧壁围成移动腔室，向所述气腔内充入所述高压气体时，所述第一活动件向所述移动腔室内移动，所述移动腔室的远离所述第一活动件的一端内侧设置有缓冲垫。
所述移动腔室的靠近所述缓冲垫的内壁上设置有与外部连通的阻尼孔。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明的基于分离螺母的非火工分离装置，包括，至少一个分离螺母，所述分离螺母包括连接至少一个待分离件的螺栓杆，抱合所述螺栓杆使所述待分离件处于连接状态的开合螺母，和设置在其内部的用于容纳高压气体的气腔；所述分离螺母的气腔通过至少一个管路与内部存储有高压气体的高压气瓶连通，所述高压气瓶将其内部储存的所述高压气体经任一所述管路输送到所述分离螺母的气腔内时，所述高压气体作用使所述开合螺母松开所述螺栓杆，所述待分离件处于自由状态。本发明的基于分离螺母的非火工分离装置使用高压气体作为分离螺母的分离能量来源，相对于使用火药爆炸或是火药燃烧，不产生有害气体，更加的清洁；且除分离螺母之外的结构均是可以回收重复利用的结构，能够相应的节约非火工分离装置的使用成本，减少材料的浪费。在将该非火工分离装置用于火箭时，有利于降低航空航天的成本。
2.本发明的基于分离螺母的非火工分离装置，在第一电池阀和第二电池阀接收到控制信号时打开，高压气瓶和所述气腔通过管路连通，即第一电池阀和第二电池阀中任一开启或是最先开启，高压气体即经过管路进入到分离螺母内，使分离螺母分离动作。将电磁阀与管路设置为冗余的形式，在实际操作的过程中，在其中的一个电磁阀或管路失效时，其中另一个电磁阀和管路仍可以正常使用，提高了非火工分离装置的分离可靠性。
3.本发明的基于分离螺母的非火工分离装置，所述缓冲垫的设置减少第一活动件与本体撞击时对本体的损害。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的分离螺母过中心线的剖视图的示意图；
图2为本发明的非火工分离装置的结构示意图；
附图标记说明：
1－分离螺母；2－待分离件；3－螺栓杆；4－开合螺母；5－气腔；7－本体；8－缓冲垫；9－阻尼孔；10－高压气瓶；11－管路；12－第一电磁阀；13－第二电磁阀；14－充气阀；15－第一活动件；17－第二活动腔；18－第二活动件；19－第一倾斜侧壁；20－气路；21－挡块；22－第二倾斜侧壁；23－移动腔室；24－管路接头；25－限制件。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例的基于分离螺母的非火工分离装置，如图1和图2所以，包括分离螺母1、气路20和电磁阀。
任一所述分离螺母1包括连接两个待分离件2的螺栓杆3，抱合所述螺栓杆3使所述待分离件2处于连接状态的开合螺母4，设置在其内部的用于容纳高压气体的气腔5，以及本体7、气路20、挡块21、开合螺母4、移动腔室23和阻尼孔9
本体7内具有第一活动腔，所述第一活动腔内设置有可在所述第一活动腔内移动的第一活动件15，所述第一活动件15内具有第二活动腔17，所述第二活动腔17内安装有可在所述第二活动腔17内移动的第二活动件18，所述第二活动腔17的内壁和所述第二活动件18的伸入所述第二活动腔17的端部侧壁之间形成所述气腔5，所述第二活动件18的远离所述气腔5的一端具有朝向外侧倾斜的第一倾斜侧壁19。
气路20设置在所述本体7上，连通所述气腔5和所述管路11。
挡块21设置在所述本体7的远离所述第二活动件18的一端，所述挡块21的朝向所述第二活动件18的一端具有向外侧倾斜的与所述第一倾斜侧壁19相对应的第二倾斜侧壁22。
开合螺母4设置在所述第二活动件18和所述挡块21之间，所述开合螺母4的两端分别与所述第一倾斜侧壁19和所述第二倾斜侧壁22相接触，且所述开合螺母4的外周侧壁与第一活动件15的部分内壁相抵。本实施例中为第一活动件15上连接有限制件25，限制件25的内壁与所述开合螺母4的外周侧壁相抵，使所述开合螺母4处于抱合所述螺栓杆3的状态。
所述第一活动腔的内壁与所述第一活动件15的伸入所述第一活动腔的一端侧壁围成移动腔室23，向所述气腔5内充入所述高压气体时，所述第一活动件15向所述移动腔室23内移动，所述移动腔室23的远离所述第一活动件15的一端内侧设置有缓冲垫8，以减少第一活动件15与本体7撞击时对本体7的损害。
为了使得第一活动件15能够向移动腔室23内移动，在所述移动腔室23的靠近所述缓冲垫8的内壁上设置有与外部连通的阻尼孔9，且通过控制阻尼孔9的尺寸，来限制第一活动件15向移动腔室23内移动的速度。
在本体7的上设置有管路接头24，本体通过管路接头24与管路11连接。
本实施例中，向所述气腔5内充入所述高压气体时，所述第一活动件15和所述第二活动件18受高压气体作用向相反方向移动，所述开合螺母4脱开所述第一活动件15的束缚，且所述开合螺母4受所述第一倾斜侧壁19和所述第二倾斜侧壁22的共同作用向外胀开，使所述开合螺母4松开所述螺栓杆3。
如图2所示，分离螺母1设置有4个，任一所述分离螺母1的气腔5通过两个管路11与内部存储有高压气体的高压气瓶10连通，所述高压气瓶10将其内部储存的所述高压气体经任一所述管路11输送到所述分离螺母1的气腔5内时，所述高压气体作用使所述开合螺母4松开所述螺栓杆3，所述待分离件2处于自由状态。
在任一所述管路11上设置有一个电磁阀，所述电磁阀用于调节所述高压气瓶10与所述分离螺母1的通断状态。本实施例中，分离螺母1连接两个管路11，所述电磁阀也具有两个，分别为第一电磁阀12和第二电磁阀13，所述高压气瓶10具有一个，任一所述分离螺母1通过两个所述管路11与所述高压气瓶10连通，两个所述管路11的其中之一安装有所述第一电磁阀12，其中另一安装有所述第二电磁阀13。即非火工分离装置基于第一电磁阀12和第二电磁阀13两个电磁阀采用2×4路冗余。当然，气动活塞式切割可以通过多个管路11与高压气瓶10连通，相应的电池阀的设置数量也相应的增多，需要确保任一管路11上设置有至少一个电池阀。为了确保高压气瓶10的供气稳定性，高压气瓶10也可以设置有多个。
本实施例的非火工分离装置可以用于运载火箭及航天器等，当用于运载火箭时，运载火箭在发射前预先通过充气阀14对高压气瓶10进行充气，飞行过程中在部段分离的前几分钟，预先对第一电磁阀12与第二电磁阀13供电，分离时第一电磁阀12与第二电磁阀13收到控制分离信号后打开，使高压气瓶10中的高压气体以超音速沿管路11分别到达分离螺母1内，依靠高压气体转化的作用力触发分离螺母1的分离解锁，实现运载火箭部件间的分离。在使用时，根据分离面工况的不同，调整分离面内分离螺母1设置数量和规格，来满足使用需求。火箭在回收重复使用时，仅需要更换分离螺母1，大部分结构如高压气瓶10、充气阀14、电池阀和管路11均可以重复使用。但在重复使用前，需要对非火工分离装置分解进行气密性检查、X光检查、压力传感器功能检查等，检验合格后重新总装集成，使用前通过充气阀14对高压气瓶10再次充入高压气体。
本发明的基于分离螺母的非火工分离装置使用高压气体作为分离螺母1的分离能量来源，相对于使用火药爆炸或是火药燃烧，不产生有害气体，更加的清洁；且除分离螺母1之外的结构均是可以回收重复利用的结构，能够相应的节约非火工分离装置的使用成本，减少材料的浪费。在将该非火工分离装置用于火箭时，避免现有技术中由主装药、次装药等火工品组成的火工分离装置的一次使用的情况，从而实现降低航空航天的成本。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。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。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种基于分离螺母的非火工分离装置，其特征在于，包括，至少一个分离螺母(1)，所述分离螺母(1)包括连接至少一个待分离件(2)的螺栓杆(3)，抱合所述螺栓杆(3)使所述待分离件(2)处于连接状态的开合螺母(4)，和设置在其内部的用于容纳高压气体的气腔(5)；
所述分离螺母(1)的气腔(5)通过至少一个管路(11)与内部存储有高压气体的高压气瓶(10)连通，所述高压气瓶(10)将其内部储存的所述高压气体经任一所述管路(11)输送到所述分离螺母(1)的气腔(5)内时，所述高压气体作用使所述开合螺母(4)松开所述螺栓杆(3)，所述待分离件(2)处于自由状态。
2.根据权利要求1所述的基于分离螺母的非火工分离装置，其特征在于，任一所述管路(11)上设置有至少一个电磁阀，所述电磁阀用于调节所述高压气瓶(10)与所述分离螺母(1)的通断状态。
3.根据权利要求2所述的基于分离螺母的非火工分离装置，其特征在于，所述电磁阀具有两个，分别为第一电磁阀(12)和第二电磁阀(13)，所述高压气瓶(10)具有一个，任一所述分离螺母(1)通过两个所述管路(11)与所述高压气瓶(10)连通，两个所述管路(11)的其中之一安装有所述第一电磁阀(12)，其中另一安装有所述第二电磁阀(13)。
4.根据权利要求2所述的基于分离螺母的非火工分离装置，其特征在于，所述电磁阀连通所述高压气瓶(10)和所述气腔(5)时，所述高压气瓶(10)的所述高压气体以超音速沿所述管路(11)进入所述气腔(5)内。
5.根据权利要求1所述的基于分离螺母的非火工分离装置，其特征在于，所述螺栓杆(3)连接两个所述待分离件(2)。
6.根据权利要求1－5中任一项所述的基于分离螺母的非火工分离装置，其特征在于，所述分离螺母(1)包括，
本体(7)，其内具有第一活动腔，所述第一活动腔内设置有可在所述第一活动腔内移动的第一活动件(15)，所述第一活动件(15)内具有第二活动腔(17)，所述第二活动腔(17)内安装有可在所述第二活动腔(17)内移动的第二活动件(18)，所述第二活动腔(17)的内壁和所述第二活动件(18)的伸入所述第二活动腔(17)的端部侧壁之间形成所述气腔(5)，所述第二活动件(18)的远离所述气腔(5)的一端具有朝向外侧倾斜的第一倾斜侧壁(19)；
气路(20)，设置在所述本体(7)上，连通所述气腔(5)和所述管路(11)；
挡块(21)，设置在所述本体(7)的远离所述第二活动件(18)的一端，所述挡块(21)的朝向所述第二活动件(18)的一端具有向外侧倾斜的与所述第一倾斜侧壁(19)相对应的第二倾斜侧壁(22)；
开合螺母(4)，设置在所述第二活动件(18)和所述挡块(21)之间，所述开合螺母(4)的两端分别与所述第一倾斜侧壁(19)和所述第二倾斜侧壁(22)相接触，且所述开合螺母(4)的外周侧壁与第一活动件(15)的部分内壁相抵；
向所述气腔(5)内充入所述高压气体时，所述第一活动件(15)和所述第二活动件(18)受高压气体作用向相反方向移动，所述开合螺母(4)脱开所述第一活动件(15)的束缚，且所述开合螺母(4)受所述第一倾斜侧壁(19)和所述第二倾斜侧壁(22)的共同作用向外胀开，使所述开合螺母(4)松开所述螺栓杆(3)。
7.根据权利要求6所述的基于分离螺母的非火工分离装置，其特征在于，所述第一活动腔的内壁与所述第一活动件(15)的伸入所述第一活动腔的一端侧壁围成移动腔室(23)，向所述气腔(5)内充入所述高压气体时，所述第一活动件(15)向所述移动腔室(23)内移动，所述移动腔室(23)的远离所述第一活动件(15)的一端内侧设置有缓冲垫(8)。
8.根据权利要求7所述的基于分离螺母的非火工分离装置，其特征在于，所述移动腔室(23)的靠近所述缓冲垫(8)的内壁上设置有与外部连通的阻尼孔(9)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: 100045 1-14-214, 2nd floor, 136 Xiwai street, Xicheng District, Beijing Applicant after: Beijing Star glory Space Technology Co.,Ltd. Address before: 329, floor 3, building 1, No. 9, Desheng South Street, Daxing Economic and Technological Development Zone, Beijing 100176 Applicant before: BEIJING XINGJIRONGYAO SPACE TECHNOLOGY Co.,Ltd. |