CN111674575B - 一种舱段连接结构及飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明适用于飞行器领域，提供了一种舱段连接结构及飞行器，舱段连接结构包括：第一舱段，第一舱段设有对接螺栓；第二舱段，第二舱段的一端设有安装腔，第二舱段的侧表面设有安装孔；转动设置于安装腔的蜗轮轴；与蜗轮轴传动连接的第一螺套；将第一螺套限位在第二舱段的第二螺套；与第二螺套连接的爆炸螺栓，第二螺套将爆炸螺栓固定于第二舱段；与蜗轮轴传动连接的第一螺套；与第一螺套固定连接的对接螺母；安装于安装孔并与蜗轮轴传动连接的蜗杆。本发明提供的舱段连接结构利用蜗杆带动蜗轮轴转动，实现第二舱段和第一舱段的对接或拆分，转动蜗杆的所需操作空间位于第二舱段的外部，无需在第二舱段上增设操作口，保证了舱段良好的结构强度。

Description

一种舱段连接结构及飞行器

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，具体涉及一种舱段连接结构及飞行器。

背景技术

多级构成的飞行器在飞行过程中，部分已完成飞行任务的多余重量需进行提前抛离。飞行器上两个需相互分离的回转舱段，分离前是一般通过若干个呈周向分布的爆炸螺栓实现两个舱段的连接固定。

现有技术中，由于飞行器的需相互分离的舱段直接通过爆炸螺栓连接固定，在地面对两个舱段进行对接时，需要通过舱段开设的操作口将爆炸螺栓放入舱内并穿过对接螺栓孔，并用专用外六角扳手通过操作口进行拧紧，爆炸螺栓拧紧之后还需通过操作口进行爆炸螺栓上电缆插头的连接，操作口的大小需满足扳手操作和电缆连接操作空间，因此需要加大操作口，破坏了舱段的结构完整性，使得舱段结构强度低，从而影响飞行器的安全性能。

发明内容

本发明提供一种舱段连接结构，旨在解决现有技术的飞行器的舱段之间直接通过爆炸螺栓连接，存在舱段结构强度低，从而影响飞行器安全性能的问题。

本发明是这样实现的，提供一种舱段连接结构，包括：

第一舱段，所述第一舱段设有对接螺栓；

与所述第一舱段对接的第二舱段，所述第二舱段的侧表面设有安装部，所述安装部设有安装腔，且所述安装部设有垂直于所述第一舱段和所述第二舱段对接方向的安装孔；

转动设置于所述安装腔的蜗轮轴；

安装于所述蜗轮轴内部、并与所述蜗轮轴传动连接的第一螺套；

设置于所述蜗轮轴内的第二螺套，所述第二螺套将所述第一螺套限位在所述第二舱段；

与所述第二螺套连接的爆炸螺栓，所述第二螺套将所述爆炸螺栓固定于所述第二舱段；

与所述第一螺套固定连接、并用于与所述对接螺栓配合的对接螺母；

安装于所述安装孔、并与所述蜗轮轴传动连接的蜗杆，所述蜗杆可驱动所述蜗轮轴转动，所述蜗轮轴带动所述第一螺套转动，所述第一螺套带动所述对接螺母转动，以使所述对接螺母与所述对接螺栓对接配合或相互分离。

优选的，所述舱段连接结构还包括固定于所述第一舱段的弹簧，所述对接螺栓的一端与所述弹簧连接。

优选的，所述第一舱段设有供所述对接螺栓的螺杆穿过的通孔，所述对接螺栓的螺杆穿过所述通孔。

优选的，所述舱段连接结构还包括固定于所述第一舱段的盒体，所述盒体设有一活动腔，所述弹簧安装于所述活动腔；所述对接螺栓的螺杆穿过所述盒体和所述通孔，所述对接螺栓的螺帽设于所述活动腔内并与所述弹簧连接。

优选的，所述蜗轮轴与所述第一螺套通过键配合连接。

优选的，所述对接螺母内置于所述第一螺套的螺纹孔中，且所述对接螺母与所述第一螺套螺纹连接。

优选的，所述舱段连接结构还包括安装于所述安装腔内并与所述蜗轮轴的一端抵接的第一挡圈、以及安装于所述安装腔并与所述蜗轮轴另一端抵接的第二挡圈。

优选的，所述舱段连接结构还包括固定于所述安装孔内的内轴衬以及外轴衬，所述蜗杆一端穿过所述内轴衬并与所述内轴衬抵接，所述蜗杆另一端穿过所述外轴衬并与所述外轴衬抵接。

本发明还提供一种飞行器，包括上述的舱段连接结构。

本发明提供的舱段连接结构通过在第二舱段上设置蜗轮轴和蜗杆，通过转动蜗杆带动蜗轮轴转动，蜗轮轴通过第一螺套带动第二舱段上的对接螺母同步转动，使第二舱段上的对接螺母与第一舱段上的对接螺栓对接配合或相互分离，实现第二舱段和第一舱段的对接或拆分；利用蜗轮蜗杆机构，实现力矩90°传递，第二舱段和第一舱段在对接或拆分过程中，拧紧力矩或拧松力矩不直接作用在爆炸螺栓上，而是间接作用在垂直于第二舱段和第一舱段对接方向的蜗杆上，转动蜗杆的所需操作空间及爆炸螺栓的电缆连接操作空间位于第二舱段的外部，操作空间宽敞，方便蜗杆的转动操作，无需在第二舱段的侧表面增设开口较大的操作口，无需破坏舱段的结构完整性，保证了舱段良好的结构强度，确保飞行器的安全性能；且由于无需在第二舱段上增设开口较大的操作口，使得舱段的制造工序和工艺更加简单。

附图说明

图1为本发明实施例提供的舱段连接结构的结构示意图；

图2为图1中局部A的放大图；

图3为沿图1中B-B方向的剖面结构示意图；

图4为图3中局部C的放大图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的舱段连接结构通过在第二舱段设置蜗轮轴和蜗杆，通过转动蜗杆带动蜗轮轴转动，蜗轮轴通过第一螺套带动第二舱段上的对接螺母同步转动，使第二舱段上的对接螺母与第一舱段上的对接螺栓对接配合或拆分，实现第二舱段和第一舱段的对接或拆分；第二舱段和第一舱段在对接或拆分过程中，拧紧力矩或拧松力矩不直接作用在爆炸螺栓上，而是间接作用在垂直于第二舱段和第一舱段对接方向的蜗杆上，转动蜗杆的所需操作空间及爆炸螺栓的电缆连接操作空间位于第二舱段的外部，操作空间宽敞，方便蜗杆的转动操作，无需在第二舱段上增设开口较大的操作口，无需破坏舱段的结构完整性，保证了舱段良好的结构强度，且使得舱段的制造工序和工艺简单。

请参照图1-图4，本发明实施例提供一种舱段连接结构，包括：

第一舱段1，第一舱段1设有对接螺栓3；

与第一舱段1对接的第二舱段2，第二舱段2的侧表面设有安装部28，安装部28设有安装腔20，且安装部28设有垂直于所述第一舱段1和第二舱段2对接方向的安装孔21；

转动设置于安装腔20的蜗轮轴4；

安装于蜗轮轴4内部、并与蜗轮轴4传动连接的第一螺套13；设置于蜗轮轴4内的第二螺套5，第二螺套5将第一螺套13限位在第二舱段2；

与第二螺套5连接的爆炸螺栓6，所述第二螺套5将所述爆炸螺栓6固定于所述第二舱段2；

与第一螺套13固定连接、并用于与对接螺栓3配合的对接螺母7；

安装于安装孔21、并与蜗轮轴4传动连接的蜗杆8，蜗杆8可驱动蜗轮轴4转动，所述蜗轮轴4带动所述第一螺套13转动，第一螺套13带动对接螺母7转动，以使对接螺母7与对接螺栓3对接配合或相互分离。

本发明实施例中，通过在第二舱段2上设置蜗轮轴4和蜗杆8，通过转动蜗杆8带动蜗轮轴4转动，蜗轮轴4通过第一螺套13带动第二舱段2上的对接螺母7同步转动，使第二舱段2上的对接螺母7与第一舱段1上的对接螺栓3对接配合或相互分离，实现第二舱段2和第一舱段1的对接或拆分。

当第二舱段2和第一舱段1在对接时，通过转动蜗杆8带动蜗轮轴4转动，所述蜗轮轴4带动所述第一螺套13转动，第一螺套13带动对接螺母7同步转动，使第二舱段2上的对接螺母7与第一舱段1上的对接螺栓3对接配合，实现第二舱段2和第一舱段1的连接固定。当第二舱段2和第一舱段1需要拆分时，通过反向转动蜗杆8带动蜗轮轴4转动，蜗轮轴4带动第一螺套13反向转动，第一螺套13带动对接螺母7同步转动，使第二舱段2上的对接螺母7与第一舱段1上的对接螺栓3相互分离，实现第二舱段2和第一舱段1的拆分。

本发明实施例中，通过蜗杆8和蜗轮轴4的配合，利用蜗轮蜗杆机构工作特点，实现力矩90°传递，第二舱段2和第一舱段1在对接或拆分过程中，拧紧力矩或拧松力矩不直接作用在爆炸螺栓6上，而是间接作用在垂直于第二舱段2和第一舱段1对接方向的蜗杆8上，转动蜗杆8的所需操作空间及爆炸螺栓6的电缆连接操作空间位于第二舱段2的侧表面外部，操作空间宽敞，方便蜗杆8的转动操作，无需在第二舱段2的侧表面上掏空形成开口较大的操作口，无需破坏舱段的结构完整性，保证了舱段良好的结构强度，且使得舱段的制造工序和工艺简单。

本发明实施例中，第二舱段2的侧表面一体形成安装部28。其中，安装部28的数量为多个，每个安装部28设有一个安装腔20和一个安装孔21，多个安装腔20以第二舱段2一端面的中心呈圆周排布，多个安装孔21围绕第二舱段2的侧表面呈圆周排布。每个安装孔21安装一个蜗杆8，每个蜗杆8与对应的蜗轮轴4传动连接。第一舱段1上对应第二舱段2的对接螺母7的位置设有对接螺栓3，这样第二舱段2和第一舱段1通过多个对接螺栓3和对应的对接螺母7对接，使得第二舱段2和第一舱段1连接更加牢固。

本发明实施例中，在第二舱段2和第一舱段1需要对接时，通过扳手正向转动每个安装孔21内的蜗杆8，蜗杆8驱动与之传动的蜗轮轴4转动，蜗轮轴4带动对应的对接螺母7同步转动，使得对接螺栓3被旋入到对接螺母7中，此时继续转动蜗杆8，对接螺栓3和对接螺母7相对距离减小，直到对接螺栓3的螺帽受到第一舱段1的限位后，两者间产生轴向的拉力，该拉力通过第二螺套5与爆炸螺栓6上的螺纹进行拉力传递到第二舱段2上，使得第二舱段2往第一舱段1方向移动，第二舱段2和第一舱段1间距离逐渐减少；此时继续转动蜗杆8，直到第二舱段2和第一舱段1距离为零，此时拉力转变为第二舱段2往第一舱段1之间的法向力，蜗杆8转动的力矩越大，传递到第二舱段2和第一舱段1间的法向力就越大，实现了第二舱段2和第一舱段1的对接固定。

当第二舱段2和第一舱段1需要拆分时，通过扳手反向旋转蜗杆8，蜗杆8驱动与之传动的蜗轮轴4反向转动，蜗轮轴4通过第一螺套13带动对应的对接螺母7同步转动，使得对接螺栓3和对接螺母7相对距离增大，直到对接螺母7与对接螺栓3相互分离，从而实现第二舱段2和第一舱段1拆开。当飞行器的第二舱段2和第一舱段1在飞行过程中需相互分离时，爆炸螺栓6爆炸后，第二螺套5失去爆炸螺栓6的紧固力，第二螺套5和第一螺套13从蜗轮轴4中滑出，第一螺套13、第二螺套5以及对接螺母7与第二舱段2分离，从而实现第二舱段2和第一舱段1自动分离。

本发明实施例中，第二舱段2的安装部28上设有与安装腔20连通的紧固孔，爆炸螺栓6的螺杆穿过紧固孔并与第二螺套5螺纹连接，从而将爆炸螺栓6和第二螺套5紧固在第二舱段2的安装部28上。

作为本发明的一个实施例，舱段连接结构还包括固定于第一舱段1的弹簧9，对接螺栓3的一端与弹簧9连接。

本实施例中，在第二舱段2与第一舱段1对接时，当对接螺栓3与对接螺母7接触后弹簧9被压缩，在弹簧9压缩力的作用下，对接螺栓3和对接螺母7在对接过程中始终保持接触，便于对接螺栓3和对接螺母7的对接，且使得对接螺栓3和对接螺母7配合更加紧密。

作为本发明的一个实施例，第一舱段1设有供对接螺栓3的螺杆穿过的通孔，对接螺栓3的螺杆穿过该通孔。

本实施例中，对接螺栓3的螺帽的直径大于该通孔的孔径，使第一舱段1可以对该对接螺栓3的螺帽进行限位。当第二舱段2与第一舱段1对接时，对接螺栓3的螺杆与对接螺母7锁紧连接，对接螺栓3的螺帽压紧在第一舱段1上，实现第二舱段2与第一舱段1的紧固连接。

作为本发明的一个实施例，舱段连接结构还包括固定于第一舱段1的盒体12，盒体12设有一活动腔120，弹簧9安装于活动腔120，对接螺栓3的螺杆同时穿过盒体12和第一舱段1上的通孔，对接螺栓3的螺帽设于活动腔120内并与弹簧9连接。

本实施例中，对接螺栓3的螺帽与弹簧9套接。当第二舱段2与第一舱段1对接时，对接螺栓3的螺杆与对接螺母7螺纹连接，对接螺栓3的螺帽通过盒体12的侧壁压紧第一舱段1，实现第二舱段2与第一舱段1的连接固定。

作为本发明的一个实施例，盒体12包括壳体121以及与壳体121盖合形成活动腔120的盖板122，壳体121开设有过孔，对接螺栓3的螺杆穿过该过孔和第一舱段1上的通孔。对接螺栓3安装到第一舱段1时，先将对接螺栓3的螺杆穿过壳体121的过孔，再将弹簧9与对接螺栓3的螺母套接，将弹簧9与对接螺栓3安装在壳体121内部，再将盖板122与壳体121盖合，使对接螺栓3、弹簧9以及盒体12组装成一个组件，然后将对接螺栓3的螺杆穿过第一舱段1的通孔，并将盒体12固定在第一舱段1上，这样实现了对接螺栓3安装到第一舱段1，安装过程简单方便。

本发明实施例中，第二螺套5装入第一螺套13的螺纹孔内并与第一螺套13通过台阶形成抵挡配合，使第二螺套5将第一螺套13限位固定在第二舱段2，第一螺套13可以相对第二螺套5转动，从而实现蜗轮轴4和第一螺套13同步转动。

作为本发明的一个实施例，蜗轮轴4与第一螺套13通过键配合连接，使得蜗轮轴4与第一螺套13传动可靠，且使第一螺套13轴向不限位，既保证蜗轮轴4可以与第一螺套13同步转动，且在爆炸螺栓6爆炸时，第一螺套13可以从蜗轮轴4中滑出以实现第一舱段1和第二舱段2的分离。

其中，第一螺套13的周侧面设有键，蜗轮轴4的内孔设有与键配合的键槽，蜗轮轴4通过键槽与第一螺套13的键配合连接，实现蜗轮轴4和第一螺套13的同步转动，爆炸螺栓6爆炸时，第一螺套13的键可以从蜗轮轴4的键槽滑出，从而使第一螺套13可以与蜗轮轴4分离。

作为本发明的一个实施例，对接螺母7内置于第一螺套13的螺纹孔中，且对接螺母7与第一螺套13螺纹连接。对接螺母7与第一螺套13螺纹连接，第一螺套13利用螺纹连接带动对接螺母7转动，使得对接螺母7与第一螺套13固定可靠，确保对接螺母7、第一螺套13以及蜗轮轴4三者同步转动。

作为本发明的一个实施例，舱段连接结构还包括安装于安装腔20内并与蜗轮轴4的一端抵接的第一挡圈14、以及安装于安装腔20并与蜗轮轴4另一端抵接的第二挡圈15。由于蜗轮轴4和蜗杆8在力矩传递过程中，相互之间会产生平行于蜗杆8和蜗轮轴4各自轴线方向的力，通过第一挡圈14和第二挡圈15限制蜗轮轴4的轴向移动，防止蜗轮轴4的轴向移动，确保蜗轮轴4稳定固定在第二舱段2上，同时第一挡圈14和第二挡圈15便于提供蜗轮轴4的转动支撑和润滑的作用。

作为本发明的一个实施例，舱段连接结构还包括固定于安装孔21内的内轴衬16以及外轴衬17，蜗杆8一端穿过内轴衬16并与内轴衬16抵接，蜗杆8另一端穿过外轴衬17并与外轴衬17抵接。通过设置内轴衬16以及外轴衬17分别与蜗杆8形成抵接，从而蜗杆8限位在内轴衬16和外轴衬17之间，限制蜗杆8的轴向移动，确保蜗杆8稳定固定在第二舱段2上，同时内轴衬16以及外轴衬17便于提供蜗杆8的转动支撑和润滑的作用。

本发明实施例提供的舱段连接结构组装过程如下：

将第一挡圈14、蜗轮轴4、第一螺套13、第二挡圈15依次安装在第二舱段2的安装腔20，将第二螺套5装入第一螺套13的螺纹孔，第二螺套5通过爆炸螺栓6预先拧紧安装在第二舱段2上，并通过第一螺套13上的螺纹孔安装对接螺母7；在第二舱段2的安装孔21安装内轴衬16、蜗杆8以及外轴衬17；将对接螺栓3、弹簧9、盒体12组装完成后并固定在第一舱段1上。

第二舱段2和第一舱段1对接时，当对接螺栓3与对接螺母7接触后弹簧9被压缩，在弹簧9压缩力的作用对接螺栓3和对接螺母7在对接过程中始终保持接触；通过扳手转动蜗杆8，蜗杆8通过力矩传递使蜗轮轴4转动，蜗轮轴4通过与第一螺套13之间的键传递力矩，第一螺套13带动对接螺母7转动，使得对接螺栓3被旋入到对接螺母7中，对接螺栓3和对接螺母7相对距离减小。当对接螺栓3的螺帽与盒体12接触时，此时继续转动蜗杆8，对接螺母7继续旋入到对接螺母7中时，两者间产生轴向的拉力，该拉力通过第一螺套13进行传递，通过第一螺套13与第二螺套5进行拉力传递，通过第二螺套5与爆炸螺栓6上的螺纹进行拉力传递到第二舱段2上，使得第二舱段2向第一舱段1方向移动，两者间距离逐渐减少，直到相互接触；继续转动蜗杆8，直到第二舱段2和第一舱段1距离为零，此时拉力转变为第二舱段2和第一舱段1之间的法向力，蜗杆8转动的力矩越大，传递到第二舱段2和第一舱段1间的法向力就越大，从而实现了第二舱段2和第一舱段1的对接固定；根据蜗轮蜗杆8力矩传递左旋或者右旋特性，要使第二舱段2和第一舱段1拆开，反向旋转蜗杆8即可实现第二舱段2和第一舱段1的拆分。

本发明实施例还提供一种飞行器，包括上述的舱段连接结构。飞行器通过应用上述段连接结构，飞行器的第二舱段2和第一舱段1在对接或拆分过程中，拧紧力矩或拧松力矩不直接作用在爆炸螺栓6上，而是间接作用在垂直于第二舱段2和第一舱段1对接方向的蜗杆8上，转动蜗杆8的所需操作空间及爆炸螺栓6的电缆连接操作空间位于第二舱段2的外部，操作空间宽敞，方便蜗杆8的转动操作，便于飞行器的组装，无需在第二舱段2上捣空形成开口较大的操作口，无需破坏舱段的结构完整性，保证了舱段良好的结构强度，且使得舱段的制造工序和工艺简单，降低了飞行器的加工制作难度。

本发明实施例提供的舱段连接结构通过在第二舱段设置蜗轮轴和蜗杆，通过转动蜗杆带动蜗轮轴转动，蜗轮轴通过第一螺套带动对接螺母同步转动，使第二舱段上的对接螺母与第一舱段上的对接螺栓对接配合，实现第二舱段和第一舱段的紧固连接；利用蜗轮蜗杆机构，实现力矩90°传递，第二舱段和第一舱段在对接或拆分过程中，拧紧力矩或拧松力矩不直接作用在爆炸螺栓上，而是间接作用在垂直于第二舱段和第一舱段对接方向的蜗杆上，转动蜗杆的所需操作空间及爆炸螺栓的电缆连接操作空间位于第二舱段的侧表面外部，操作空间宽敞，方便蜗杆的转动操作，无需在第二舱段的侧表面增设开口较大的操作口，无需破坏舱段的结构完整性，保证了舱段良好的结构强度，且使得舱段的制造工序和工艺简单。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种舱段连接结构，其特征在于，包括：

第一舱段，所述第一舱段设有对接螺栓；

与所述第一舱段对接的第二舱段，所述第二舱段的侧表面设有安装部，所述安装部设有安装腔，且所述安装部设有垂直于所述第一舱段和所述第二舱段对接方向的安装孔；

转动设置于所述安装腔的蜗轮轴；

安装于所述蜗轮轴内部、并与所述蜗轮轴传动连接的第一螺套；

设置于所述蜗轮轴内的第二螺套，所述第二螺套将所述第一螺套限位在所述第二舱段；

与所述第二螺套连接的爆炸螺栓，所述第二螺套将所述爆炸螺栓固定于所述第二舱段；

与所述第一螺套固定连接、并用于与所述对接螺栓配合的对接螺母；

安装于所述安装孔、并与所述蜗轮轴传动连接的蜗杆，所述蜗杆可驱动所述蜗轮轴转动，所述蜗轮轴带动所述第一螺套转动，所述第一螺套带动所述对接螺母转动，以使所述对接螺母与所述对接螺栓对接配合或相互分离。

2.根据权利要求1所述的舱段连接结构，其特征在于，所述舱段连接结构还包括固定于所述第一舱段的弹簧，所述对接螺栓的一端与所述弹簧连接。

3.根据权利要求2所述的舱段连接结构，其特征在于，所述第一舱段设有供所述对接螺栓的螺杆穿过的通孔，所述对接螺栓的螺杆穿过所述通孔。

4.根据权利要求3所述的舱段连接结构，其特征在于，所述舱段连接结构还包括固定于所述第一舱段的盒体，所述盒体设有一活动腔，所述弹簧安装于所述活动腔；所述对接螺栓的螺杆穿过所述盒体和所述通孔，所述对接螺栓的螺帽设于所述活动腔内并与所述弹簧连接。

5.根据权利要求1所述的舱段连接结构，其特征在于，所述蜗轮轴与所述第一螺套通过键配合连接。

6.根据权利要求1所述的舱段连接结构，其特征在于，所述对接螺母内置于所述第一螺套的螺纹孔中，且所述对接螺母与所述第一螺套螺纹连接。

7.根据权利要求1所述的舱段连接结构，其特征在于，所述舱段连接结构还包括安装于所述安装腔内并与所述蜗轮轴的一端抵接的第一挡圈、以及安装于所述安装腔并与所述蜗轮轴另一端抵接的第二挡圈。

8.根据权利要求1所述的舱段连接结构，其特征在于，所述舱段连接结构还包括固定于所述安装孔内的内轴衬以及外轴衬，所述蜗杆一端穿过所述内轴衬并与所述内轴衬抵接，所述蜗杆另一端穿过所述外轴衬并与所述外轴衬抵接。

9.一种飞行器，其特征在于，包括权利要求1-8任意一项所述的舱段连接结构。

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