CN111207625B - 一种集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置，其包括第一基座，第一基座的顶端铰接有牵制臂，牵制臂的两端分别为第一端和第二端，第一端和第二端分别位于牵制臂与第一基座铰接点的相对两侧，第一端与第一基座的顶端之间有间隙，第二端与碟簧臂的上端铰接，碟簧臂的下端与三角臂的第一角铰接，三角臂与碟簧臂的铰接点通过锁紧件固定连接于第一基座上，三角臂的第二角铰接于第二基座上，三角臂的第三角与缓释气缸的一端铰接，缓释气缸的另一端铰接于第三基座上，第二基座位于第一基座和第三基座之间。其目的是为了提供一种集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置，其能够实现大牵制载荷下的牵制缓释放功能。

Description

一种集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置

技术领域

本发明涉及火箭发射领域，特别是涉及一种用于火箭发射过程中的牵制释放装置。

背景技术

在运载火箭发射过程中，当发动机点火建立推力后，运载火箭飞离发射台时，是依靠发动机产生的推力超过火箭起飞质量时自动飞离发射台，即在点火发射期间运载火箭仅仅是支撑在发射台上，二者之间无任何机械连接，防风装置在点火前已拆除。这种非牵制发射方式，存在明显的安全隐患，若火箭需要紧急关机，将有可能导致箭体在发射台上发生移动，甚至发生倾覆、炸毁发射场。而采用牵制释放发射方式，从火箭点火一直到发动机达到额定推力期间，牵制释放装置始终牢牢牵制住火箭，当其释放箭体后，火箭才能在起飞推力作用下飞离发射台。若在达到额定推力之前，火箭和有效载荷出现故障，牵制释放装置继续保持对箭体的牵制，发动机紧急关机，终止发射，将损失减小到最低程度。因此，牵制释放发射方式是保证运载火箭发射及飞行安全性的一种重要手段。

牵制释放系统分爆炸型和机构型两种。现有爆炸型牵制释放装置只能实现牵制/释放状态切换，缓释放功能需要其他装置来实现。现有机构型牵制释放装置只能够实现小载荷下的牵制缓释放功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置，其能够实现大牵制载荷下的牵制缓释放功能。

本发明一种集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置，包括第一基座，所述第一基座的顶端铰接有牵制臂，所述牵制臂的两端分别为第一端和第二端，所述第一端和第二端分别位于牵制臂与第一基座铰接点的相对两侧，所述第一端与第一基座的顶端之间有间隙，所述第二端与碟簧臂的上端铰接，所述碟簧臂的下端与三角臂的第一角铰接，所述三角臂与碟簧臂的铰接点通过锁紧件固定连接于第一基座上，所述三角臂的第二角铰接于第二基座上，所述三角臂的第三角与缓释气缸的一端铰接，所述缓释气缸的另一端铰接于第三基座上，所述第二基座位于第一基座和第三基座之间。

本发明一种集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置，其中所述碟簧臂包括第一支承座和第二支承座，所述第一支承座的一端设有两个相对布置的第一支耳臂，所述第一支承座的另一端设有导向杆，所述第二支承座的一端设有两个相对布置的第二支耳臂，所述第二支承座的另一端设有导向套，所述导向杆套装于导向套内，所述导向杆的端头设有导向柱，所述导向柱的直径小于导向杆的直径，所述导向柱穿过第二支承座延伸至两个第二支耳臂之间，位于两个第二支耳臂之间的导向柱上螺纹连接有锁紧螺母，所述锁紧螺母能够阻止导向柱从第二支耳臂一侧向导向套一侧移动，所述第一支承座和第二支承座之间设有碟簧组，所述碟簧组套装于导向套的外侧，所述第二端与第一支耳臂和第二支耳臂中的一个铰接，所述三角臂的第一角与第一支耳臂和第二支耳臂中的另一个铰接。

本发明一种集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置，其中所述第二支承座包括第一半部和第二半部，所述第一半部包括第一底盘，所述第一底盘的侧面上固定设有所述导向套，所述第一底盘上设有用于穿过导向柱的第一通孔，所述第二半部包括第二底盘，所述第二底盘的侧面上固定设有所述第二支耳臂，所述第二底盘上设有用于穿过导向柱的第二通孔，所述第一通孔的孔径小于锁紧螺母的直径，所述锁紧螺母的直径小于第二通孔的孔径，第一底盘和第二底盘通过螺栓固定连接。

本发明一种集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置，其中所述第一支承座的中部设有凸缘，所述第一支耳臂和导向杆分别位于凸缘的相对两侧，所述凸缘上通过螺栓固定连接有定位环，所述定位环和导向杆位于凸缘的同一侧，所述定位环与第一底盘之间设有所述碟簧组。

本发明一种集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置，其中所述定位环与碟簧组之间设有垫片。

本发明一种集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置，其中所述锁紧件包括连接框，所述连接框的一端连接三角臂与碟簧臂的铰接点，所述连接框的另一端设有第一内螺纹孔，所述连接框通过第一内螺纹孔与调节螺套的一端螺纹连接，所述调节螺套的另一端设有第二内螺纹孔，所述调节螺套通过第二内螺纹孔与螺栓杆的一端螺纹连接，所述螺栓杆的另一端固定连接拉力传感器的一端，所述拉力传感器的另一端与中心螺杆的一端固定连接，所述中心螺杆的另一端与爆炸螺栓的一端固定连接，所述爆炸螺栓的另一端与钢球锁的一端固定连接，所述钢球锁的另一端固定连接有连接套杆，所述连接套杆与第一基座固定连接。

本发明一种集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置，其中所述钢球锁包括承力螺母、活塞筒和外套筒，所述活塞筒的两端分别为第一端和第二端，所述活塞筒的内腔从第一端到第二端方向依次设为第一腔、第二腔、第三腔和进气孔，所述第一腔和第三腔的内径均大于第二腔的内径，所述第一腔和第二腔之间的过渡面为第一锥面，所述第一腔的腔壁上设有导向键，所述第一腔的腔壁上设有贯穿活塞筒的筒壁的第三通孔，所述第三通孔内设置有钢球，所述活塞筒的内腔设有锁芯，所述锁芯包括锁头和锁杆，所述锁头位于第一腔内，所述锁杆的一端与锁头固定连接，所述锁杆的另一端穿过第二腔延伸至第三腔内，所述锁头与锁杆之间的过渡面为第二锥面，所述第二锥面与第一锥面相匹配，所述锁头上设有与所述导向健相匹配的导向槽，所述导向槽沿锁芯的轴向布置，位于第三腔内的锁杆上固定设有活塞和垫块，所述垫块靠近第二腔布置，位于第三腔的锁杆上套装有第一弹簧，所述第一弹簧的一端抵于第三腔的靠近第二腔一侧的腔壁上，所述第一弹簧的另一端抵于垫块上，所述活塞筒的外侧固定设有外套筒，所述外套筒上设有排气孔，所述排气孔与第三腔连通，所述外套筒与活塞筒的第一端之间设有间隙，所述活塞筒的第一端上套装有承力螺母，所述承力螺母的一端固定连接爆炸螺栓，所述承力螺母的另一端延伸至外套筒与活塞筒的第一端之间的间隙内，所述承力螺母的内壁上设有容纳所述钢球的凹槽，所述活塞筒第一端的外侧套装有第二弹簧，所述第二弹簧位于外套筒与活塞筒的第一端之间的间隙内，所述第二弹簧的一端与承力螺母相抵，所述第二弹簧的另一端与活塞筒的外壁相抵，所述进气孔与所述连接套杆固定连接，所述连接套杆上开设有与进气孔相通的第四通孔，所述第四通孔通过气管与气源连接，所述气管上设有电磁阀。

本发明一种集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置，其中所述第三通孔设为三个，三个所述第三通孔沿第一腔的腔壁周向均匀布置，每个第三通孔内均设置有一个所述钢球，所述凹槽为沿承力螺母的内壁周向布置的环形凹槽，所述拉力传感器的另一端与中心螺杆的一端通过第一法兰结构固定连接，所述爆炸螺栓的另一端与钢球锁的一端通过第二法兰结构固定连接。

本发明一种集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置，其中所述第一基座上固定设有限位挡板，所述限位挡板位于第一基座和三角臂之间，所述第一基座的顶端设有测力传感器，所述测力传感器位于牵制臂的第一端与第一基座顶端之间的间隙内。

本发明一种集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置，其中所述第一基座、第二基座和第三基座均固定设置于一基板上，所述第一基座的顶端通过第一销轴与牵制臂铰接，所述牵制臂的第二端通过第二销轴与碟簧臂的一端铰接，所述碟簧臂的另一端通过第三销轴与三角臂的第一角铰接，所述连接框的一端连接于第三销轴上，所述三角臂的第二角通过第四销轴铰接于第二基座上，所述三角臂的第三角通过第五销轴与缓释气缸的活塞杆铰接，所述缓释气缸的缸体通过第六销轴铰接于第三基座上，所述第一销轴、第二销轴、第三销轴、第四销轴、第五销轴和第六销轴所在的轴孔内均安装有自润滑轴套。

本发明一种集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置中的牵制臂第一端与第一基座之间的间隙用于安放火箭箭体的牵制点，在牵制火箭的时候，首先控制缓释气缸的活塞杆伸出，缓释气缸推动三角臂发生转动，此时，三角臂通过碟簧臂推动牵制臂的第二端向上方转动，由于牵制臂的第一端和第二端分别位于牵制臂与第一基座铰接点的相对两侧，因此，在第二端向上方转动的同时，第一端向下方第一基座处转动，于是第一端与第一基座将箭体牵制住，稳定缓释气缸的活塞杆伸出量，接着再通过锁紧件将牵制臂、碟簧臂和三角臂的状态固定住。在需要释放箭体时，首先解锁锁紧件，之后箭体向上发射，箭体推动牵制臂的第一端也向上转动，牵制臂的第二端向下转动，由于碟簧臂的缓冲作用，向下转动的第二端缓慢推动三角臂转动，于是三角臂推动活塞杆向缸体内收缩，缓释气缸在活塞杆收缩时也存在缓冲作用，最后完成火箭箭体的缓释放。由此可见，本发明集支承、牵制和缓释放于一体，其能够实现大牵制载荷下的牵制缓释放功能。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明一种集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置的结构示意图；

图2为本发明中的锁紧件的结构示意图；

图3为本发明中的碟簧臂的结构示意图；

图4为本发明中的钢球锁的结构示意图；

图5为本发明中的缓释气缸的控制气路图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置包括第一基座2，所述第一基座2的顶端铰接有牵制臂5，所述牵制臂5的两端分别为第一端和第二端，所述第一端和第二端分别位于牵制臂5与第一基座2铰接点的相对两侧，所述第一端与第一基座2的顶端之间有间隙，所述第二端与碟簧臂8的上端铰接，所述碟簧臂8的下端与三角臂11的第一角铰接，所述三角臂11与碟簧臂8的铰接点通过锁紧件10固定连接于第一基座2上，所述三角臂11的第二角铰接于第二基座18上，所述三角臂11的第三角与缓释气缸14的一端铰接，所述缓释气缸14的另一端铰接于第三基座15上，所述第二基座18位于第一基座2和第三基座15之间。

如图3所示，碟簧臂8包括第一支承座801和第二支承座802，所述第一支承座801的一端设有两个相对布置的第一支耳臂27，所述第一支承座801的另一端设有导向杆31，所述第二支承座802的一端设有两个相对布置的第二支耳臂38，所述第二支承座802的另一端设有导向套33，所述导向杆31套装于导向套33内，所述导向杆31的端头设有导向柱37，所述导向柱37的直径小于导向杆31的直径，所述导向柱37穿过第二支承座802延伸至两个第二支耳臂38之间，位于两个第二支耳臂38之间的导向柱37上螺纹连接有锁紧螺母36，所述锁紧螺母36能够阻止导向柱37从第二支耳臂38一侧向导向套33一侧移动，所述第一支承座801和第二支承座802之间设有碟簧组32，所述碟簧组32套装于导向套33的外侧，所述第二端与第一支耳臂27和第二支耳臂38中的一个铰接，所述三角臂11的第一角与第一支耳臂27和第二支耳臂38中的另一个铰接。

如图3所示，第二支承座802包括第一半部和第二半部，所述第一半部包括第一底盘34，所述第一底盘34的侧面上固定设有所述导向套33，所述第一底盘34上设有用于穿过导向柱37的第一通孔40，所述第二半部包括第二底盘35，所述第二底盘35的侧面上固定设有所述第二支耳臂38，所述第二底盘35上设有用于穿过导向柱37的第二通孔39，所述第一通孔40的孔径小于锁紧螺母36的直径，所述锁紧螺母36的直径小于第二通孔39的孔径，第一底盘34和第二底盘35通过螺栓固定连接。由于第一通孔40的孔径小于锁紧螺母36的直径，并且锁紧螺母36的直径小于第二通孔39的孔径，在导向柱37从第二支耳臂38一侧向导向套33一侧移动时，锁紧螺母36会跟着导向柱37一起移动，直至锁紧螺母36进入第二通孔39内与第一底盘34相抵，阻止导向柱37继续移动。使第二通孔39的孔径大于锁紧螺母36的直径，能够在导向杆31相对于导向套33来回滑动的过程中，锁紧螺母36进出第二通孔39，第二通孔39还起到导向限位的作用。

本发明一种集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置，其中所述第一支承座801的中部设有凸缘28，所述第一支耳臂27和导向杆31分别位于凸缘28的相对两侧，所述凸缘28上通过螺栓固定连接有定位环29，所述定位环29和导向杆31位于凸缘28的同一侧，所述定位环29与第一底盘34之间设有所述碟簧组32。定位环29与碟簧组32之间设有垫片30。

碟簧臂8安装于牵制臂5与三角臂11之间，用于提供牵制火箭的载荷。碟簧组32的一端与垫片30相抵，另一端与第一底盘34相抵。导向杆31可以沿导向套33内孔来回滑动。锁紧螺母36通过压紧第一底盘34给碟簧组32施加一定的预压紧力，并且可以通过旋转锁紧螺母36来调整碟簧组32预压紧力的大小，以满足实际需求。当碟簧臂8的负载超过某一设定值时，导向杆31的内端面与第一底盘34相抵，限制了导向杆31和导向套33之间的相对运动。此时，碟簧组32不再压缩，碟簧臂8成为刚性杆。

如图2所示，锁紧件10包括连接框19，所述连接框19的一端连接三角臂11与碟簧臂8的铰接点，所述连接框19的另一端设有第一内螺纹孔，所述连接框19通过第一内螺纹孔与调节螺套20的一端螺纹连接，所述调节螺套20的另一端设有第二内螺纹孔，所述调节螺套20通过第二内螺纹孔与螺栓杆21的一端螺纹连接，所述螺栓杆21的另一端固定连接拉力传感器22的一端，所述拉力传感器22的另一端与中心螺杆23的一端通过第一法兰结构固定连接，所述中心螺杆23的另一端与爆炸螺栓24的一端固定连接，所述爆炸螺栓24的另一端与钢球锁25的一端通过第二法兰结构固定连接，所述钢球锁25的另一端固定连接有连接套杆26，所述连接套杆26与第一基座2固定连接。拉力传感器22用于测量整个锁紧件10的拉力大小。

如图4所示，钢球锁25包括承力螺母61、活塞筒67和外套筒64，所述活塞筒67的两端分别为第一端和第二端，所述活塞筒67的内腔从第一端到第二端方向依次设为第一腔78、第二腔75、第三腔69和进气孔68，所述第一腔78和第三腔69的内径均大于第二腔75的内径，所述第一腔78和第二腔75之间的过渡面为第一锥面63，所述第一腔78的腔壁上设有导向键60，所述第一腔78的腔壁上设有贯穿活塞筒67的筒壁的第三通孔，所述第三通孔内设置有钢球76，所述活塞筒67的内腔设有锁芯，所述锁芯包括锁头59和锁杆73，所述锁头59位于第一腔78内，所述锁杆73的一端与锁头59固定连接，所述锁杆73的另一端穿过第二腔75延伸至第三腔69内，所述锁头59与锁杆73之间的过渡面为第二锥面62，所述第二锥面62与第一锥面63相匹配，所述锁头59上设有与所述导向健60相匹配的导向槽，所述导向槽沿锁芯的轴向布置，位于第三腔69内的锁杆73上固定设有活塞71和垫块72，所述垫块72靠近第二腔75布置，位于第三腔69的锁杆73上套装有第一弹簧74，所述第一弹簧74的一端抵于第三腔69的靠近第二腔75一侧的腔壁上，所述第一弹簧74的另一端抵于垫块72上，所述活塞筒67的外侧通过螺钉固定设有外套筒64，所述外套筒64上设有排气孔66，所述排气孔66与第三腔69连通，所述外套筒64与活塞筒67的第一端之间设有间隙，所述活塞筒67的第一端上套装有承力螺母61，所述承力螺母61的一端固定连接爆炸螺栓24，所述承力螺母61的另一端延伸至外套筒64与活塞筒67的第一端之间的间隙内，所述承力螺母61的内壁上设有容纳所述钢球76的凹槽77，所述活塞筒67第一端的外侧套装有第二弹簧65，所述第二弹簧65位于外套筒64与活塞筒67的第一端之间的间隙内，所述第二弹簧65的一端与承力螺母61相抵，所述第二弹簧65的另一端与活塞筒67的外壁相抵，所述进气孔68与所述连接套杆26固定连接，所述连接套杆26上开设有与进气孔68相通的第四通孔，所述第四通孔通过气管与气源连接，所述气管上设有电磁阀。上述的第四通孔、气管、气源和电池阀均未在图中示出。

所述第三通孔设为三个，三个所述第三通孔沿第一腔78的腔壁周向均匀布置，每个第三通孔内均设置有一个所述钢球76，所述凹槽77为沿承力螺母61的内壁周向布置的环形凹槽。

活塞71和垫块72固定设在锁杆73上的具体方式为：锁杆73端头的直径小于锁杆73其他部分的直径，因此锁杆端头与其他部分之间形成第一卡台79，依次将垫块72和活塞71套装在锁杆73的端头，并使垫块72与第一卡台79相抵，接着将锁紧螺母70旋紧在锁杆73的端头，通过锁紧螺母70将垫块72和活塞71固定在锁杆73上，即垫块72和活塞71被卡紧固定在第一卡台79和锁紧螺母70之间。

第一弹簧74的具体安装方式为：由于第三腔69的内径大于第二腔75的内径，因此在第二腔75与第三腔69的过渡处形成第二卡台80，第一弹簧74的一端抵于第二卡台80上(由于第二卡台80位于第二腔75的腔壁上，因此，也就是说第一弹簧74的一端抵于第三腔69的靠近第二腔75一侧的腔壁上)，第一弹簧74的另一端抵于垫块72上。

外套筒64与活塞筒67的第一端之间的间隙设置方式以及第二弹簧65的具体安装方式为：活塞筒67的第一端的直径小于活塞筒67其他部分的直径，因此在第一端与其他部分之间形成第三卡台81，外套筒64通过螺钉固定在活塞筒67的其他部分上，于是外套筒64与活塞筒67之间形成间隙，第二弹簧65的一端与承力螺母61相抵，第二弹簧65的另一端与第三卡台81相抵(由于第三卡台81位于活塞筒67的外壁上，因此，也就是说第二弹簧65的另一端与活塞筒67的外壁相抵)。

如图4所示，在锁芯从右向左运动的时候，第一弹簧74能够起到缓冲作用。为了便于钢球76与承力螺母61上的凹槽77卡和，凹槽77的空间要大于钢球76的直径，这样在承力螺母61与活塞筒67连接的时候，钢球76会相对于凹槽77发生移动，也即承力螺母61会相对于活塞筒67发生移动，在此过程中，第二弹簧65能够起到缓冲作用。

如图4所示，钢球锁25的工作原理如下：图中所示为钢球锁25的锁紧状态，锁头59挤压钢球76，使钢球76卡在承力螺母61的凹槽77内，于是承力螺母61连接在活塞筒67上。当收到解锁命令时，与进气孔68连接的气管上的电磁阀打开，气源输出的高压气体从进气孔68进入活塞筒67的内腔，高压气体作用于活塞71，进而推动锁芯向左移动，锁头59的第二锥面62与活塞筒第一腔78的第一锥面63相分离，随着第一锥面63与第二锥面62距离的增大直至钢球76滑入第一锥面63和第二锥面62之间(如图1所示，在使用时，活塞筒67的第一端位于第二端上方，即承力螺母61位于活塞筒67第二端的上方，因此，钢球76能够在自身重力的作用下滑入第一锥面63和第二锥面62之间)，此时钢球76不再卡于承力螺母61的凹槽77内，承力螺母61能够顺利与活塞筒67的第一端分离。在此瞬间，活塞71移动到排气孔66处，高压气体通过排气孔66排至外界空气中泄压。

由此可见，承力螺母61仅仅是套装在活塞筒67的第一端上，承力螺母61与活塞筒67第一端的连接和分离仅仅是通过钢球76与凹槽77的相互配合实现的(钢球76位于凹槽77内时，两者处于连接状态；钢球76脱离凹槽77时，两者处于分离状态)。

对于锁紧件10来说，爆炸螺栓24和钢球锁25均为解锁部件，在解锁锁紧件10时，只要爆炸螺栓24和钢球锁25中的一个发生解锁即可，但难以避免其中之一会发生故障，影响锁紧件10的正常解锁。因此，在锁紧件10上同时设置爆炸螺栓24和钢球锁25两个解锁部件，当需要解锁锁紧件10时，同时解锁爆炸螺栓24和钢球锁25，以保证锁紧件10的正常解锁。

锁紧件10用于牵制释放装置状态的锁定。锁紧件10采取爆炸螺栓24与钢球锁25串联，实现解锁的冗余控制，保证解锁的可靠性。

本发明一种集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置，其中所述第一基座2上固定设有限位挡板16，所述限位挡板16位于第一基座2和三角臂11之间。

本发明一种集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置，其中所述第一基座2的顶端设有测力传感器3，所述测力传感器3位于牵制臂5的第一端与第一基座2顶端之间的间隙内。牵制臂5的第一端与第一基座2顶端之间用于安置火箭箭体的牵制点4，在设置测力传感器3后，火箭箭体的牵制点4设置于牵制臂5的第一端与测力传感器3之间，测力传感器3用于测量牵制力的大小。

如图1所示，第一基座2、第二基座18和第三基座15均固定设置于一基板1上，所述第一基座2的顶端通过第一销轴6与牵制臂5铰接，所述牵制臂5的第二端通过第二销轴7与碟簧臂8的一端铰接，所述碟簧臂8的另一端通过第三销轴9与三角臂11的第一角铰接。所述连接框19的一端连接于第三销轴9(即三角臂11与碟簧臂8的铰接点)上，具体连接方式为：连接框19一端的开口套装在第三销轴9上。所述三角臂11的第二角通过第四销轴17铰接于第二基座18上，所述三角臂11的第三角通过第五销轴12与缓释气缸14的活塞杆13铰接，所述缓释气缸14的缸体通过第六销轴铰接于第三基座15上。第一销轴6、第二销轴7、第三销轴9、第四销轴17、第五销轴12和第六销轴所在的轴孔内均安装有自润滑轴套，用于改善轴孔间的摩擦状态。

如图1所示，第一基座2、第二基座18和第三基座15均通过螺栓固定设置在基板1上，第一基座2、第二基座18和第三基座15依次横向布置在基板1上。第一基座2、第二基座18和第三基座15的高度逐渐降低。

本发明一种集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置中的牵制臂5第一端与第一基座2之间的间隙用于安放火箭箭体的牵制点4，在牵制火箭的时候，首先控制缓释气缸14的活塞杆13伸出，缓释气缸14推动三角臂11发生转动，此时，三角臂11通过碟簧臂8推动牵制臂5的第二端向上方转动，由于牵制臂5的第一端和第二端分别位于牵制臂5与第一基座2铰接点的相对两侧，因此，在第二端向上方转动的同时，第一端向下方第一基座2处转动，于是第一端与第一基座2将箭体牵制住，稳定缓释气缸14的活塞杆13伸出量，接着再通过锁紧件10将牵制臂5、碟簧臂8和三角臂11的状态固定住。在需要释放箭体时，首先解锁锁紧件10，之后箭体向上发射，箭体推动牵制臂5的第一端也向上转动，牵制臂5的第二端向下转动，由于碟簧臂8的缓冲作用，向下转动的第二端缓慢推动三角臂11转动，于是三角臂11推动活塞杆13向缸体内收缩，缓释气缸14在活塞杆13收缩时也存在缓冲作用，最后完成火箭箭体的缓释放。由此可见，本发明集支承、牵制和缓释放于一体，其能够实现大牵制载荷下的牵制缓释放功能。

如图1所示，当缓释气缸14的活塞杆13在伸出时，活塞杆13推动三角臂11逆时针转动，三角臂11同时推动碟簧臂8向上运动，但是如果活塞杆13伸出量过大，会导致三角臂11逆时针转过的角度过大，这样三角臂11就不会推动碟簧臂8向上运动，反而是拉着碟簧臂8向下运动，为了使活塞杆13在向外伸出的过程中总是通过三角臂11推动碟簧臂8向上运动，在第一基座2上固定设置了一个限位挡板16。从活塞杆13推动三角臂11转动开始，直至三角臂11转动至限位挡板16的位置，在这一过程中，三角臂11始终是推着碟簧臂8在向上运动，不会出现三角臂11转动过度而拉着碟簧臂8向下运动的情况出现。

缓释气缸14的控制气路如图5所示，空气气路包括气缸气源56，气缸气源56的出口连接主气路，主气路又分为大腔气路和小腔气路，大腔气路连接缓释气缸14的大腔57，小腔气路连接缓释气缸14的小腔58。主气路上从上游到下游的方向上依次连接有压力表55、过滤器54和减压阀53。大腔气路与小腔气路的连接处连接有干路安全阀52。大腔气路上从上游到下游的方向上依次连接有大腔充气阀51和大腔压力传感器50，大腔气路上的连接大腔压力传感器50的位置还连接有一支气路，支气路上从上游到下游的方向上依次连接有大腔放气阀44、手动截止阀45和爆破膜片47，位于手动截止阀45和爆破膜片47之间的支气路上还连接有支路安全阀46、压力开关48和气缸电磁阀49，其中支路安全阀46、压力开关48、气缸电磁阀49和爆破膜片47为并联布置。小腔气路上连接有小腔充气阀41，位于小腔充气阀41与缓释气缸14小腔之间的小腔气路上连接有小腔压力传感器42和小腔放气阀43，小腔压力传感器42和小腔放气阀43连接于小腔气路的同一位置。

牵制状态时，气缸气源56通过减压阀53降至预设压力后，给缓释气缸14的大腔57充气，活塞杆13伸出，压缩碟簧臂8，提供需要的牵制载荷，之后再给缓释气缸14的小腔58充气，使活塞杆13保持在伸出状态。在此过程中，手动截止阀45处于关闭状态。当需要缓慢释放时，打开手动截止阀45，爆破膜片47所在的支气路与缓释气缸14的大腔57连通。在系统缓释过程中，缓释气缸活塞杆13缩回，压缩大腔57内气体使大腔57压力升高，当达到爆破膜片47破膜压力时膜片爆破，或达到压力开关48预设压力值时气缸电磁阀49打开，气体快速流出，大腔57压力开始下降，配合其他部分共同完成缓释过程。

本发明的有益效果如下：

a)实现牵制状态的可靠锁定；

b)通过爆炸螺栓24和钢球锁25串联，完成机构的可靠解锁，实现大牵制载荷下的牵制/释放状态可靠切换；

c)通过气路冗余设置，实现缓释力及释放过程的可靠、可控。

如图1所示，本发明的工作流程如下：

1、当需要牵制时，确认大腔放气阀44、小腔充气阀41、小腔放气阀43、手动截止阀45均处于关闭状态后，打开大腔充气阀51，通过气缸气源56给缓释气缸14的大腔57充气。缓释气缸14推动三角臂11逆时针转动，三角臂11向上压缩碟簧臂8，碟簧臂8推动牵制臂5逆时针转动，即牵制臂5的第二端向上转动，牵制臂5的第一端向下转动，从而牵制载荷能够通过牵制臂5作用在箭体的牵制点4上。当碟簧臂8压缩量约最大压缩量的一半时，关闭气缸气源56、大腔充气阀51。手动旋转调节螺套20，使其进入连接框19的内螺纹孔内，之后使用扳手继续旋转调节螺套20，逐渐增大牵制力至要求值。当达到要求牵制载荷时，关闭气缸气源56、缓慢打开手动截止阀45。牵制载荷通过牵制臂5、碟簧臂8、锁紧件10、三角臂11之间的死点原理保证系统处于牵制状态。

2、当收到释放电信号时，解锁钢球锁25，同时爆炸螺栓24的起爆器通电引爆，爆炸螺栓24炸开，分为两瓣。锁紧件10断开连接，解除锁定。之后在火箭起飞过程中，箭体向上运动推动牵制臂5顺时针旋转，牵制臂5旋转的同时带动碟簧臂8释放碟簧压缩力，从而推动三角臂11顺时针旋转，三角臂11的旋转带动缓释气缸活塞杆13缩回，压缩缓释气缸14的大腔57使腔内压力升高。当大腔57压力升至爆破膜片47破膜压力时膜片爆破，或达到压力开关48预设压力值时气缸电磁阀49打开，大腔57压力迅速下降，缓释气缸14对三角臂11转动的阻碍作用快速减弱，碟簧臂8带动牵制臂5快速转动，牵制载荷迅速降至零。

本发明利用连杆机构的载荷放大及死点原理，实现大牵制载荷下的牵制/释放状态切换，依靠碟簧组+缓释气缸综合控制连杆机构的运动，实现缓释力及释放过程的可控。解决了大牵制载荷需求下运载火箭的牵制释放功能。本发明并不局限于应用在运载火箭发射上，还可以应用于其他需要牵制/缓释的领域。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置，其特征在于：包括第一基座，所述第一基座的顶端铰接有牵制臂，所述牵制臂的两端分别为第一端和第二端，所述第一端和第二端分别位于牵制臂与第一基座铰接点的相对两侧，所述第一端与第一基座的顶端之间有间隙，所述第二端与碟簧臂的上端铰接，所述碟簧臂的下端与三角臂的第一角铰接，所述三角臂与碟簧臂的铰接点通过锁紧件固定连接于第一基座上，所述三角臂的第二角铰接于第二基座上，所述三角臂的第三角与缓释气缸的一端铰接，所述缓释气缸的另一端铰接于第三基座上，所述第二基座位于第一基座和第三基座之间，

所述锁紧件包括连接框，所述连接框的一端连接三角臂与碟簧臂的铰接点，所述连接框的另一端设有第一内螺纹孔，所述连接框通过第一内螺纹孔与调节螺套的一端螺纹连接，所述调节螺套的另一端设有第二内螺纹孔，所述调节螺套通过第二内螺纹孔与螺栓杆的一端螺纹连接，所述螺栓杆的另一端固定连接拉力传感器的一端，所述拉力传感器的另一端与中心螺杆的一端固定连接，所述中心螺杆的另一端与爆炸螺栓的一端固定连接，所述爆炸螺栓的另一端与钢球锁的一端固定连接，所述钢球锁的另一端固定连接有连接套杆，所述连接套杆与第一基座固定连接。

2.根据权利要求1所述的集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置，其特征在于：所述碟簧臂包括第一支承座和第二支承座，所述第一支承座的一端设有两个相对布置的第一支耳臂，所述第一支承座的另一端设有导向杆，所述第二支承座的一端设有两个相对布置的第二支耳臂，所述第二支承座的另一端设有导向套，所述导向杆套装于导向套内，所述导向杆的端头设有导向柱，所述导向柱的直径小于导向杆的直径，所述导向柱穿过第二支承座延伸至两个第二支耳臂之间，位于两个第二支耳臂之间的导向柱上螺纹连接有锁紧螺母，所述锁紧螺母能够阻止导向柱从第二支耳臂一侧向导向套一侧移动，所述第一支承座和第二支承座之间设有碟簧组，所述碟簧组套装于导向套的外侧，所述第二端与第一支耳臂和第二支耳臂中的一个铰接，所述三角臂的第一角与第一支耳臂和第二支耳臂中的另一个铰接。

3.根据权利要求2所述的集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置，其特征在于：所述第二支承座包括第一半部和第二半部，所述第一半部包括第一底盘，所述第一底盘的侧面上固定设有所述导向套，所述第一底盘上设有用于穿过导向柱的第一通孔，所述第二半部包括第二底盘，所述第二底盘的侧面上固定设有所述第二支耳臂，所述第二底盘上设有用于穿过导向柱的第二通孔，所述第一通孔的孔径小于锁紧螺母的直径，所述锁紧螺母的直径小于第二通孔的孔径，第一底盘和第二底盘通过螺栓固定连接。

4.根据权利要求3所述的集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置，其特征在于：所述第一支承座的中部设有凸缘，所述第一支耳臂和导向杆分别位于凸缘的相对两侧，所述凸缘上通过螺栓固定连接有定位环，所述定位环和导向杆位于凸缘的同一侧，所述定位环与第一底盘之间设有所述碟簧组。

5.根据权利要求4所述的集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置，其特征在于：所述定位环与碟簧组之间设有垫片。

6.根据权利要求5所述的集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置，其特征在于：所述钢球锁包括承力螺母、活塞筒和外套筒，所述活塞筒的两端分别为第一端和第二端，所述活塞筒的内腔从第一端到第二端方向依次设为第一腔、第二腔、第三腔和进气孔，所述第一腔和第三腔的内径均大于第二腔的内径，所述第一腔和第二腔之间的过渡面为第一锥面，所述第一腔的腔壁上设有导向键，所述第一腔的腔壁上设有贯穿活塞筒的筒壁的第三通孔，所述第三通孔内设置有钢球，所述活塞筒的内腔设有锁芯，所述锁芯包括锁头和锁杆，所述锁头位于第一腔内，所述锁杆的一端与锁头固定连接，所述锁杆的另一端穿过第二腔延伸至第三腔内，所述锁头与锁杆之间的过渡面为第二锥面，所述第二锥面与第一锥面相匹配，所述锁头上设有与所述导向健相匹配的导向槽，所述导向槽沿锁芯的轴向布置，位于第三腔内的锁杆上固定设有活塞和垫块，所述垫块靠近第二腔布置，位于第三腔的锁杆上套装有第一弹簧，所述第一弹簧的一端抵于第三腔的靠近第二腔一侧的腔壁上，所述第一弹簧的另一端抵于垫块上，所述活塞筒的外侧固定设有外套筒，所述外套筒上设有排气孔，所述排气孔与第三腔连通，所述外套筒与活塞筒的第一端之间设有间隙，所述活塞筒的第一端上套装有承力螺母，所述承力螺母的一端固定连接爆炸螺栓，所述承力螺母的另一端延伸至外套筒与活塞筒的第一端之间的间隙内，所述承力螺母的内壁上设有容纳所述钢球的凹槽，所述活塞筒第一端的外侧套装有第二弹簧，所述第二弹簧位于外套筒与活塞筒的第一端之间的间隙内，所述第二弹簧的一端与承力螺母相抵，所述第二弹簧的另一端与活塞筒的外壁相抵，所述进气孔与所述连接套杆固定连接，所述连接套杆上开设有与进气孔相通的第四通孔，所述第四通孔通过气管与气源连接，所述气管上设有电磁阀。

7.根据权利要求6所述的集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置，其特征在于：所述第三通孔设为三个，三个所述第三通孔沿第一腔的腔壁周向均匀布置，每个第三通孔内均设置有一个所述钢球，所述凹槽为沿承力螺母的内壁周向布置的环形凹槽，所述拉力传感器的另一端与中心螺杆的一端通过第一法兰结构固定连接，所述爆炸螺栓的另一端与钢球锁的一端通过第二法兰结构固定连接。

8.根据权利要求7所述的集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置，其特征在于：所述第一基座上固定设有限位挡板，所述限位挡板位于第一基座和三角臂之间，所述第一基座的顶端设有测力传感器，所述测力传感器位于牵制臂的第一端与第一基座顶端之间的间隙内。

9.根据权利要求8所述的集支承、牵制和缓释放于一体的牵制释放装置，其特征在于：所述第一基座、第二基座和第三基座均固定设置于一基板上，所述第一基座的顶端通过第一销轴与牵制臂铰接，所述牵制臂的第二端通过第二销轴与碟簧臂的一端铰接，所述碟簧臂的另一端通过第三销轴与三角臂的第一角铰接，所述连接框的一端连接于第三销轴上，所述三角臂的第二角通过第四销轴铰接于第二基座上，所述三角臂的第三角通过第五销轴与缓释气缸的活塞杆铰接，所述缓释气缸的缸体通过第六销轴铰接于第三基座上，所述第一销轴、第二销轴、第三销轴、第四销轴、第五销轴和第六销轴所在的轴孔内均安装有自润滑轴套。

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