CN110567327B - 燃气活塞周向解锁结构 - Google Patents

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Abstract

燃气活塞周向解锁结构，涉及火工旋转作动装置锁定解锁领域；包括火工装药、壳体、燃气活塞、转轴、防转销和剪切销；其中，壳体为中空T字型结构；转轴水平设置在T字型壳体顶部水平空腔的轴心位置；燃气活塞为环状结构；燃气活塞位于T字型壳体的顶部水平空腔中，且燃气活塞套装在转轴的外壁；防转销和剪切销分别设置在壳体的侧壁内；且防转销和剪切销轴向指向壳体的轴心；火工装药轴向竖直固定安装在T字型壳体底部的竖直空腔中；T字型壳体的顶部水平空腔与竖直空腔连通；本发明实现了转轴在承受极大的外加扭矩或各种严酷的力学环境情况下均不会转动；同时只需要较小的解锁力即可实现燃气活塞周向解锁结构的解锁。

Description

燃气活塞周向解锁结构
技术领域
本发明涉及一种火工旋转作动装置锁定解锁领域，特别是一种燃气活塞周向解锁结构。
背景技术
火工作动装置通过火药燃烧产生高温高压燃气驱动机构做功，按照其输出形式，可分为两类：直推式作动装置(输出推力、拉力)和旋转作动装置(输出扭矩)。在导弹折叠弹翼的展开、卫星天线的展开等需要扭矩的地方，可以使用火工旋转作动装置来完成这些功能；而多数场合均要求火工旋转作动装置需要对转轴进行初始锁定，在工作时能够可靠解锁，并具备锁定力大而解锁力小的功能。
火工装置中常用的初始锁定方式有：剪切销锁定和卡环锁定。
剪切销锁定方式结构简单，直接采用剪切销对活动部件和运动部件进行固定，解锁时火工药剂燃烧产生的燃气压力作用在活动部件上，驱动活动部件剪断剪切销从而实现解锁；因此，为确保可靠解锁，燃气压力产生的解锁力必须大于剪切销锁定力。而如想要实现较大的初始锁定力则必须提高燃气压力，而过大的燃气压力会导致火工作动装置工作时产生过大冲击，并可能超出壳体强度极限而导致壳体炸坏，因此剪切销锁定方式的锁定力通常均较小。当火工旋转作动装置需要具备较大初始锁定力时，剪切销锁定方式难以满足要求。
卡环锁定的方式通常需要设计两个活塞，燃气推动第一个活塞使卡环解锁，然后再推动第二个活塞实现做功，卡环对活塞的锁定力较大且解锁力较小。但卡环锁定方式由于自身结构的限制，只能够对进行直动的部件进行锁定，而火工旋转作动装置是通过转轴的转动来输出扭矩，卡环锁定方式无法对转动部件进行锁定，无法满足火工旋转作动装置的初始锁定要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供燃气活塞周向解锁结构，实现了转轴在承受极大的外加扭矩或各种严酷的力学环境情况下均不会转动；同时只需要较小的解锁力即可实现燃气活塞周向解锁结构的解锁。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
燃气活塞周向解锁结构，包括火工装药、壳体、燃气活塞、转轴、防转销和剪切销；其中，壳体为中空T字型结构；转轴水平设置在T字型壳体顶部水平空腔的轴心位置；燃气活塞为环状结构；燃气活塞位于T字型壳体的顶部水平空腔中，且燃气活塞套装在转轴的外壁；防转销和剪切销分别设置在壳体的侧壁内；且防转销和剪切销轴向指向壳体的轴心；火工装药轴向竖直固定安装在T字型壳体底部的竖直空腔中；T字型壳体的顶部水平空腔与竖直空腔连通。
在上述的燃气活塞周向解锁结构，所述的防转销和剪切销位于壳体顶部水平侧壁的同一圆周面中；且防转销和剪切销对称分布在壳体的底部；防转销与剪切销相对与壳体轴心的夹角a为10°-30°。
在上述的燃气活塞周向解锁结构，所述燃气活塞的底部侧壁与壳体内壁接触；防转销沿轴向穿过壳体内壁伸入燃气活塞底部，实现对燃气活塞周向旋转的限位。
在上述的燃气活塞周向解锁结构，所述剪切销沿轴向穿过壳体内壁伸入燃气活塞底部，实现对燃气活塞轴向移动的限位。
在上述的燃气活塞周向解锁结构，所述转轴的侧壁上设置有键；燃气活塞内壁对应位置设置有键槽；转轴与燃气活塞之间通过键与键槽配合固定连接；实现燃气活塞对转轴周向旋转的限位。
在上述的燃气活塞周向解锁结构，当燃气活塞轴向向右移动，直至燃气活塞的键槽与转轴的键脱离，转轴实现自由周向转动。
在上述的燃气活塞周向解锁结构，周向解锁装置的锁定状态为：燃气活塞与壳体之间通过防转销和剪切销固定连接；防转销实现对燃气活塞的周向限位固定；剪切销实现对燃气活塞的轴向限位固定；燃气活塞与转轴通过键与键槽配合固定连接；实现燃气活塞对转轴周向旋转的限位。
在上述的燃气活塞周向解锁结构，周向解锁装置的解锁过程为：火工装药燃烧产生的高温高压燃气压力P；燃气压力P从壳体底部的竖直空腔向上运动至壳体顶部的水平空腔，并水平向右作用在燃气活塞上，推动燃气活塞剪断剪切销；燃气活塞在燃气压力P的作用下继续轴向向右运动距离b；转轴的键与燃气活塞的键槽脱离；接触对转轴的周向限位；实现转轴的自由转动。
在上述的燃气活塞周向解锁结构，所述燃气压力P≤80MPa。
在上述的燃气活塞周向解锁结构，所述距离b为2-10mm。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明采用燃气活塞及防转销替代现有技术中的剪切销对转轴进行周向初始锁定，使转轴在承受极大的外加扭矩或各种严酷的力学环境情况下均不会转动；
(2)本发明中的剪切销只用于对燃气活塞进行轴向约束，剪断力小，只需要较小的燃气压力即可驱动燃气活塞剪断剪切销，然后通过燃气活塞的轴向运动使其与转轴之间的键、槽相互脱离来实现转轴的周向解锁，因此只需要较小的解锁力(解锁压强)即可实现燃气活塞周向解锁结构的解锁。
附图说明
图1为本发明解锁结构侧视图；
图2为本发明锁定状态A-A示意图；
图3为本发明火工装药燃烧示意图；
图4为本发明解锁状态A-A示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
本发明提供一种能够实现火工旋转作动装置周向锁定及工作解锁功能的锁定结构，燃气活塞3与壳体2之间通过防转销5周向固定，通过剪切销6轴向固定；同时燃气活塞3与转轴4两者之间采用键-槽配合结构，键与槽可随着燃气活塞3轴向位置的变化分别处于插入状态和脱离状态。初始状态时，键插入槽内相互配合使转轴4无法进行周向转动，从而实现对转轴4的周向初始锁定；工作解锁时，火工装药1燃烧产生的高温高压燃气作用在燃气活塞3上，对其施加轴向作用力，推动燃气活塞3剪断剪切销6并产生轴向运动，燃气活塞3轴向运动后其与转轴4之间的键、槽相互脱离，解除对转轴4的周向约束，实现转轴4的周向解锁功能，从而转轴4可以转动。具有锁定力大而解锁力小的优点。
如图1所示为解锁结构侧视图，由图可知，燃气活塞周向解锁结构，包括火工装药1、壳体2、燃气活塞3、转轴4、防转销5和剪切销6；其中，壳体2为中空T字型结构；转轴4水平设置在T字型壳体2顶部水平空腔的轴心位置；燃气活塞3为环状结构；燃气活塞3位于T字型壳体2的顶部水平空腔中，且燃气活塞3套装在转轴4的外壁；防转销5和剪切销6分别设置在壳体2的侧壁内；且防转销5和剪切销6轴向指向壳体2的轴心；火工装药1轴向竖直固定安装在T字型壳体2底部的竖直空腔中；T字型壳体2的顶部水平空腔与竖直空腔连通。
如图2所示为锁定状态A-A示意图，由图可知，防转销5和剪切销6位于壳体2顶部水平侧壁的同一圆周面中；且防转销5和剪切销6对称分布在壳体2的底部；防转销5与剪切销6相对与壳体2轴心的夹角a为10°-30°；实现了防转销5与剪切销6的相互不干涉的同时，在燃气活塞3自身重力作用下，防转销5和剪切销6对燃气活塞3的锁定安全、锁定状态稳定。
燃气活塞3的底部侧壁与壳体2内壁接触；防转销5沿轴向穿过壳体2内壁伸入燃气活塞3底部，实现对燃气活塞3周向旋转的限位。剪切销6沿轴向穿过壳体2内壁伸入燃气活塞3底部，实现对燃气活塞3轴向移动的限位。
转轴4的侧壁上设置有键；燃气活塞3内壁对应位置设置有键槽；转轴4与燃气活塞3之间通过键与键槽配合固定连接；实现燃气活塞3对转轴4周向旋转的限位。当燃气活塞3轴向向右移动，直至燃气活塞3的键槽与转轴4的键脱离，转轴4实现自由周向转动。
周向解锁装置的锁定状态为：燃气活塞3与壳体2之间通过防转销5和剪切销6固定连接；防转销5实现对燃气活塞3的周向限位固定；剪切销6实现对燃气活塞3的轴向限位固定；燃气活塞3与转轴4通过键与键槽配合固定连接；实现燃气活塞3对转轴4周向旋转的限位。
如图3所示为火工装药燃烧示意图，如图4所示为解锁状态A-A示意图，由图可知，周向解锁装置的解锁过程为：火工装药1燃烧产生的高温高压燃气压力P；燃气压力P从壳体2底部的竖直空腔向上运动至壳体2顶部的水平空腔，并水平向右作用在燃气活塞3上，推动燃气活塞3剪断剪切销6；燃气活塞3在燃气压力P的作用下继续轴向向右运动距离b；转轴4的键与燃气活塞3的键槽脱离；接触对转轴4的周向限位；实现转轴4的自由转动。
其中，燃气压力P≤80MPa；剪断力小，只需要较小的燃气压力即可驱动燃气活塞3剪断剪切销6，然后通过燃气活塞3的轴向运动使其与转轴4之间的键、槽相互脱离来实现转轴的周向解锁，因此只需要较小的解锁力(解锁压强)即可实现燃气活塞周向解锁结构的解锁。距离b为2-10mm，燃气活塞3沿轴向仅需较小的移动范围，即实现了燃气活塞3对转轴4的轴向解锁，实现解锁机构的小型化。
本发明中燃气活塞3与壳体2之间通过防转销5周向固定，通过剪切销6轴向固定；同时燃气活塞3与转轴4两者之间采用键-槽配合结构，键与槽可随着燃气活塞3轴向位置的变化分别处于插入状态和脱离状态。初始状态时，键插入槽内相互配合使转轴4无法进行周向转动，从而实现对转轴4的周向初始锁定；工作解锁时，火工装药1燃烧产生的高温高压燃气作用在燃气活塞3上，对其施加轴向作用力，推动燃气活塞3剪断剪切销6并产生轴向运动，燃气活塞3轴向运动后其与转轴4之间的键、槽相互脱离，解除对转轴4的周向约束，实现转轴4的周向解锁功能，从而转轴4可以转动。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (1)

1.燃气活塞周向解锁结构，其特征在于：包括火工装药(1)、壳体(2)、燃气活塞(3)、转轴(4)、防转销(5)和剪切销(6)；其中，壳体(2)为中空T字型结构；转轴(4)水平设置在T字型壳体(2)顶部水平空腔的轴心位置；燃气活塞(3)为环状结构；燃气活塞(3)位于T字型壳体(2)的顶部水平空腔中，且燃气活塞(3)套装在转轴(4)的外壁；防转销(5)和剪切销(6)分别设置在壳体(2)的侧壁内；且防转销(5)和剪切销(6)轴向指向壳体(2)的轴心；火工装药(1)轴向竖直固定安装在T字型壳体(2)底部的竖直空腔中；T字型壳体(2)的顶部水平空腔与竖直空腔连通；
所述的防转销(5)和剪切销(6)位于壳体(2)顶部水平侧壁的同一圆周面中；且防转销(5)和剪切销(6)对称分布在壳体(2)的底部；防转销(5)与剪切销(6)相对于壳体(2)轴心的夹角a为10°-30°；
所述燃气活塞(3)的底部侧壁与壳体(2)内壁接触；防转销(5)沿轴向穿过壳体(2)内壁伸入燃气活塞(3)底部，实现对燃气活塞(3)周向旋转的限位；
所述剪切销(6)沿轴向穿过壳体(2)内壁伸入燃气活塞(3)底部，实现对燃气活塞(3)轴向移动的限位；
所述转轴(4)的侧壁上设置有键；燃气活塞(3)内壁对应位置设置有键槽；转轴(4)与燃气活塞(3)之间通过键与键槽配合固定连接；实现燃气活塞(3)对转轴(4)周向旋转的限位；
当燃气活塞(3)轴向向右移动，直至燃气活塞(3)的键槽与转轴(4)的键脱离，转轴(4)实现自由周向转动；
周向解锁装置的锁定状态为：燃气活塞(3)与壳体(2)之间通过防转销(5)和剪切销(6)固定连接；防转销(5)实现对燃气活塞(3)的周向限位固定；剪切销(6)实现对燃气活塞(3)的轴向限位固定；燃气活塞(3)与转轴(4)通过键与键槽配合固定连接；实现燃气活塞(3)对转轴(4)周向旋转的限位；
周向解锁装置的解锁过程为：火工装药(1)燃烧产生的高温高压燃气压力P；燃气压力P从壳体(2)底部的竖直空腔向上运动至壳体(2)顶部的水平空腔，并水平向右作用在燃气活塞(3)上，推动燃气活塞(3)剪断剪切销(6)；燃气活塞(3)在燃气压力P的作用下继续轴向向右运动距离b；转轴(4)的键与燃气活塞(3)的键槽脱离；解除对转轴(4)的周向限位；实现转轴(4)的自由转动；
所述燃气压力P≤80MPa；
所述距离b为2-10mm；
采用燃气活塞(3)及防转销(5)对转轴(4)进行周向初始锁定，使转轴(4)在承受极大的外加扭矩或各种严酷的力学环境情况下均不会转动；
剪切销(6)只用于对燃气活塞(3)进行轴向约束，剪断力小，只需要较小的燃气压力即实现驱动燃气活塞(3)剪断剪切销(6)，然后通过燃气活塞(3)的轴向运动使其与转轴(4)之间的键、槽相互脱离来实现转轴(4)的周向解锁。
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