CN112660427A - 一种深空探测分离监视伴星解锁装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深空探测分离监视伴星解锁装置，包含：本体，其内部具有一腔体，该腔体内壁设有阶梯结构，在该本体的阶梯结构处的侧壁上设有一通孔；底座，其内部具有一腔体；螺栓，其头部置于底座的腔体内；活塞，呈头部小尾部大的阶梯状，由本体的一侧端部插入安装在本体的腔体内，与本体的腔体内壁阶梯结构匹配，且该活塞的头部进一步插入底座的腔体内，锁定螺栓；止退座，安装固定在活塞的尾部。本发明确保了在发射段振动、冲击作用下监视伴星与火星探测器本体的连接部分不产生形变，保证后续的可靠解锁及不可逆解锁。

Description

一种深空探测分离监视伴星解锁装置

技术领域

本发明是涉及深空探测及伴星解锁技术领域，尤其涉及一种深空探测分离监视伴星解锁装置。

背景技术

火星探测分离伴星，可以在火星探测器不同的阶段进行使用，可用于的火星探测器的工程测量。

在发射初期，可以对太阳翼展开、相关载荷展开并进行观测；在奔火段，对监视伴星进行分离，可对整个火星探测器的状态进行工程测量；在环火段，可对火星探测器的着陆器以及环绕器状态进行工程测量。

分离伴星与火星探测器本体固连时，通过解锁装置稳固连接，通过对解锁装置进行通电解锁，解锁装置断开与火星探测器本体约束，使得分离伴星进入可分离状态。

现有解锁装置温度范围限制较苛刻，无法满足深空运用，体积较大不符合小型化的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深空探测分离监视伴星解锁装置，可以将监视伴星与火星探测器本体固连成为一个整体，确保在发射段振动、冲击作用下连接部分不产生形变，保证可靠解锁及不可逆解锁。

为了达到上述目的，本发明提供了一种深空探测分离监视伴星解锁装置，包含：本体，其内部具有一腔体，该腔体内壁设有阶梯结构，在该本体的阶梯结构处的侧壁上设有一通孔；底座，其内部具有一腔体；螺栓，其头部置于底座的腔体内；活塞，呈头部小尾部大的阶梯状，由本体的一侧端部插入安装在本体的腔体内，与本体的腔体内壁阶梯结构匹配，且该活塞的头部进一步插入底座的腔体内锁定螺栓；止退座，安装固定在活塞的尾部。

进一步，还包含螺堵，所述螺堵安装在本体靠近止退座的一侧端部，螺堵与底座将活塞、止退座封堵在本体的腔体内部。

进一步，还包含螺钉，所属螺钉将底座固定连接在本体的一侧端部上。

进一步，还包含O型圈组，所述O型圈组包含:第一O型圈、第二O型圈，所述第一0型圈安装固定在本体的腔体内，位于活塞的头部和本体之间；所述第二O型圈安装固定在本体的腔体内,位于活塞的尾部和本体之间。。。

其中，所述螺栓带有螺纹的螺杆部分穿出底座，与火星探测分离监视伴星的分离底座固定连接。

其中，所述螺栓的头部还设置有与活塞适配的活塞孔，所述活塞的顶部穿过螺栓上的活塞孔，锁定螺栓使其固定在底座的腔体内。

进一步，还包含销钉，所述活塞上设置有与销钉相匹配的凹槽，所述销钉插入本体的侧壁并插入活塞上与之相匹配的凹槽。

其中，销钉限制活塞在本体的腔体内的轴向自由度；

进一步，还包含安装在本体腔体侧壁上的起爆器，所述起爆器通过本体的阶梯结构处的侧壁上的通孔，与本体的腔体连通；所述起爆器与本体、活塞、O型圈组形成密闭空间。起爆器点火后将起爆器内部空气燃烧，产生污染气体，此时，第一O型圈与第二O型圈起到密封效果，防止起爆器起爆后污染外界真空环境。

本发明中还提供一种火星探测分离监视伴星的解锁装置的解锁方法，

所述解锁方法包含以下步骤：

S1、活塞头部在未解锁状态下伸入螺栓的活塞孔内，锁定螺栓，使其位固定于底座的腔体内；

S2、解锁后，起爆器点火产生的高温高压气体经由通孔进入本体的腔体内，推动活塞和止退座在本体的腔体内沿轴向向螺堵的方向移动，移动过程中产生的推力剪断插入活塞凹槽内的销钉，且活塞头部从螺栓的活塞孔中退出并解除对螺栓的锁定，实现解锁装置解锁螺栓的功能；

S3、在起爆器产生的高温高压气体的持续推动作用下，活塞带动止退座撞击螺堵的端面，使止退座发生形变；

S4、止退座形变后边缘外翻，与螺堵的凹槽卡死，实现解锁不可逆。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明中的火星探测分离监视伴星的解锁装置，通过对解锁装置的设计，实现了对火星探测分离监视伴星本体(未分离状态)的锁紧。

2、本发明中的火星探测分离监视伴星的解锁装置，止退座随活塞运动后接触螺堵，止退座撞击螺堵后在发生形变，止退座形变后发生卷边，卷边与止退座内的槽卡死，实现解锁不可逆的功能。

3、本发明中的火星探测分离监视伴星的解锁装置承载力高，可以完成火星探测分离伴星解锁需求，具有可靠性高、体积小、安装方便等优点。

附图说明

图1为本发明中解锁装置结构主视剖视图；

图2为本发明中解锁装置结构侧视图；

图3为本发明中解锁装置结构的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图，通过实施例对本发明的技术内容、构造特征、所达成的目的及功效作详细说明。

如图1～3所示为本发明的深空探测分离监视伴星解锁装置，包含：本体5，其内部具有一腔体，该腔体内壁设有阶梯结构，在该本体5的阶梯结构处的侧壁上设有一通孔12；起爆器11，安装在本体5的外侧壁上，通过通孔12与本体5的腔体内部连通；底座1，其内部具有一腔体，通过螺钉3安装固定在本体5的一侧端部；螺栓2，头部置于底座1的腔体内，带有螺纹的螺杆部分穿出底座1，用于与火星探测分离监视伴星的分离底座固定连接；销钉7，插入本体5的侧壁安装；活塞6，呈头部小尾部大的阶梯状，由本体5的另一侧端部插入安装在本体5的腔体内，与本体5的腔体内壁阶梯状匹配，且该活塞6的头部进一步插入底座1的腔体内；该活塞6的外侧壁上设有与销钉7匹配的凹槽，销钉7在插入本体5的侧壁后进一步插入该活塞6的凹槽；止退座9，安装固定在活塞6的尾部；螺堵10，安装在本体5的另一侧端部，螺堵10与底座1将活塞6、止退座9封堵在本体5的腔体内部；第一0型圈4，安装固定在本体5的腔体内，位于活塞6的头部和本体5之间；第二O型圈8，安装固定在本体5的腔体内,位于活塞6的尾部和本体5之间。

其中，销钉7限制活塞6在本体5的腔体内的轴向自由度。

其中，起爆器11、活塞6、第一O型圈4与第二O型圈8和本体5共同形成密闭空间。

其中，所述螺栓2与活塞6相互垂直设置，该螺栓2的头部还设置有与活塞6适配的活塞孔，活塞6伸入底座1的腔体内后穿过螺栓2上的活塞孔，由此，活塞6与底座1共同限制螺栓2的所有自由度。

解锁时，起爆器11点火，产生的高温高压气体经由通孔12进入本体5的腔体内，由于活塞6为阶梯状，其与本体5的腔体内的阶梯结构匹配，因此，起爆器11产生的气体只能推动活塞6和止退座9在本体5的腔体内向螺堵10的方向移动，起爆器11、活塞6、第一O型圈4与第二O型圈8和本体5共同形成密闭空间。起爆器11点火后，将起爆器11内部空气燃烧，产生污染气体，此时，第一O型圈4与第二O型圈8起到密封效果，防止起爆器11起爆后污染外界真空环境。

进一步，由于活塞6在本体5的腔体内向螺堵10的方向移动，使得插入在活塞6凹槽中的销钉7被剪断，并且活塞6的头部从螺栓2的活塞孔中退出，螺栓2因失去活塞6对其的限制，在火星探测分离监视伴星的分离底座的作用下，由底座1的腔体内滑出。

底座1腔体对螺栓2具有导向作用，可以保证监视伴星的分离方向垂直于分离面。

本发明中的火星探测分离监视伴星的解锁装置的工作流程为：

S1、活塞6的头部在未解锁状态下伸入螺栓2的活塞孔内，锁定螺栓2，使其位固定于底座1的腔体内；

S2、解锁后，起爆器11点火产生的高温高压气体经由通孔12进入本体5的腔体内，推动活塞6和止退座9在本体5的腔体内沿轴向向螺堵10的方向移动，移动过程中产生的推力剪断插入活塞6凹槽内的销钉7，且活塞6头部从螺栓2的活塞孔中退出并解除对螺栓2的锁定，实现解锁装置解锁螺栓2的功能；

S3、在起爆器11产生的高温高压气体的持续推动作用下，活塞6带动止退座9撞击螺堵10的端面，使止退座9发生形变；

S4、止退座9形变后边缘外翻，与螺堵10的凹槽卡死，实现解锁不可逆。

在本优选实施例中，活塞回缩行程为3.5mm，则燃气压力在活塞运动至3.5mm处的压力仍需大于活塞运动的阻力，即活塞运动3.5mm后的燃气压力P_m2≈12MPa,按照2倍的设计裕度，则P_m2≥24Mpa。此时产品的容腔为412.6mm³，可得出输出装药质量估算值：m≈105mg。

考虑到活塞回缩时止退座产生翻遍变形需要的撞击力，设计药室的装填能力等情况，同时参照极限药量的摸底试验情况，最终确定实际总药量为95mg，设计药量结构为25mg和45mg(总药量为计算药量1.8倍)，实际设计药量需经过裕度试验考核。

在本优选实施例中，在高真空环境下(真空度：1.33×10^-7Pa)对本发明进行了120发高低温大小药量裕度试验。

产品正常装药量设计值为：起爆器始发装药药量36mg，输出装药药量59mg。大药量为120％起爆器始发装药药量43mg，输出装药药量71mg；小药量80％起爆器始发装药药量29mg，输出装药药量47mg。

表1

如表1所示为优选实施例中的120发高低温大小药量裕度试验数据，试验结果表明，本发明中的火星探测分离监视伴星的解锁装置符合设计预期。

综上所述，本发明为深空探测分离监视伴星解锁装置，解决了，具有技术优势和推广价值。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种深空探测分离监视伴星解锁装置，其特征在于，包含：本体，其内部具有一腔体，该腔体内壁设有阶梯结构，在该本体的阶梯结构处的侧壁上设有一通孔；底座，其内部具有一腔体；螺栓，其头部置于底座的腔体内；活塞，呈头部小尾部大的阶梯状，由本体的一侧端部插入安装在本体的腔体内，与本体的腔体内壁阶梯结构匹配，且该活塞的头部进一步插入底座的腔体内，锁定螺栓；止退座，安装固定在活塞的尾部。

2.如权利要求1所述的一种深空探测分离监视伴星解锁装置，其特征在于，还包含螺堵，所述螺堵安装在本体靠近止退座的一侧端部，螺堵与底座将活塞、止退座封堵在本体的腔体内部。

3.如权利要求1所述的一种深空探测分离监视伴星解锁装置，其特征在于，还包含螺钉，所属螺钉将底座固定连接在本体的一侧端部上。

4.如权利要求1所述的一种深空探测分离监视伴星解锁装置，其特征在于，还包含O型圈组，所述O型圈组包含:第一O型圈、第二O型圈；所述第一O型圈安装固定在本体的腔体内，位于活塞的头部和本体之间；所述第二O型圈安装固定在本体的腔体内,位于活塞的尾部和本体之间。

5.如权利要求1所述的一种深空探测分离监视伴星解锁装置，其特征在于，所述螺栓带有螺纹的螺杆部分穿出底座，与火星探测分离监视伴星的分离底座固定连接。

6.如权利要求5所述的一种深空探测分离监视伴星解锁装置，其特征在于，所述螺栓的头部还设置有与活塞适配的活塞孔，所述活塞的顶部穿过螺栓上的活塞孔，锁定螺栓使其固定在底座的腔体内。

7.如权利要求6所述的一种深空探测分离监视伴星解锁装置，其特征在于，还包含销钉，所述活塞上设置有与销钉相匹配的凹槽，所述销钉插入本体的侧壁并插入活塞上与之相匹配的凹槽。

8.如权利要求1所述的一种深空探测分离监视伴星解锁装置，其特征在于，还包含安装在本体腔体侧壁上的起爆器，所述起爆器通过本体的阶梯结构处的侧壁上的通孔，与本体的腔体连通；所述起爆器与本体、活塞、O型圈组形成密闭空间。

9.一种深空探测分离监视伴星解锁装置的解锁方法，其特征在于，采用如权利要求1～8中任一项所述的深空探测分离监视伴星解锁装置，包含以下步骤：

S1、在未解锁状态下，活塞头部伸入螺栓的活塞孔内，锁定螺栓，使其固定于底座的腔体内；

S2、解锁后，起爆器点火产生的高温高压气体经由通孔进入本体的腔体内，推动活塞和止退座在本体的腔体内沿轴向向螺堵的方向移动，移动过程中产生的推力剪断插入活塞凹槽内的销钉，且活塞头部从螺栓的活塞孔中退出并解除对螺栓的锁定；

S3、在起爆器产生的高温高压气体的持续推动作用下，活塞带动止退座撞击螺堵的端面，使止退座发生形变；

S4、止退座形变后边缘外翻，与螺堵的凹槽卡死，实现解锁不可逆。

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