CN113277124A - 一种基于分瓣螺母的解锁分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于分瓣螺母的解锁分离装置，包括具有开口端的壳体、端盖、锁紧机构、分瓣螺母和解锁机构，锁紧机构、分瓣螺母和解锁机构均设置在壳体内；分瓣螺母有至少两个，分瓣螺母之间形成与壳体同轴的螺栓孔；锁紧机构用于带动分瓣螺母沿螺栓孔的径向移动使得螺栓孔的直径减小；解锁机构用于带动分瓣螺母沿螺栓孔的径向移动使得螺栓孔的直径增大；端盖设有第一通孔，端盖盖设在壳体的开口端，第一通孔与螺栓孔同轴。本发明解锁分离装置，利用分瓣螺母的聚合和分离实现连接和释放螺栓杆，分瓣螺母在螺栓孔径向上运动且行程短，不会形成轴向的冲击力，对与其连接的仪器的冲击力小，安全可靠。

Description

一种基于分瓣螺母的解锁分离装置

技术领域

本发明属于航天技术领域，具体涉及一种基于分瓣螺母的解锁分离装置，可用于卫星或火箭上分离机构的连接和分离。

背景技术

卫星和火箭上常用的分离机构通常采用火工解锁装置或非火工解锁装置；火工解锁装置通常适用于大型卫星分离，解锁时需要点燃火药腔中的火药，通过炸断螺栓实现卫星和火箭的解锁。该解锁方式优点是锁紧力大，但是存在解锁过程中冲击力过大且不易控制的问题，通常冲击力通常可以达到4000g甚至更高。但是卫星中通常会携带精密的仪器，这类仪器一般在受到冲击力时，会有较大的影响，靠近分离机构的一些器件可能会碎裂失效。

最近几年，非火工分离解锁装置发展迅猛，采用记忆合金、热切割、电磁等方式进行分离装置的解锁。此类装置可以显著降低解锁过程中的冲击力，但是仍然会有纵向冲击力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于分瓣螺母的解锁分离装置，分离解锁时冲击小，安全可靠。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种基于分瓣螺母的解锁分离装置，包括具有开口端的壳体、端盖、锁紧机构、分瓣螺母和解锁机构，所述锁紧机构、分瓣螺母和解锁机构均设置在所述壳体内；所述分瓣螺母有至少两个，分瓣螺母之间形成与壳体同轴的螺栓孔；所述锁紧机构用于带动分瓣螺母沿螺栓孔的径向移动使得螺栓孔的直径减小；所述解锁机构用于带动分瓣螺母沿螺栓孔的径向移动使得螺栓孔的直径增大；所述端盖设有第一通孔，端盖盖设在壳体的开口端，第一通孔与螺栓孔同轴。

作为本发明实施例的进一步改进，所述壳体包括两端开口的内壳、两端开口的外壳和顶板，所述外壳同轴套设在内壳上，外壳一端和内壳一端均与顶板连接；所述外壳的长度小于内壳的长度。

作为本发明实施例的进一步改进，还包括驱动轮；所述锁紧机构包括推进轮和从动件，所述驱动轮与所述推进轮啮合；使用时，所述推进轮与所述从动件的一端抵接，所述从动件的另一端与所述分瓣螺母的一侧抵接。

作为本发明实施例的进一步改进，所述推进轮为圆柱状，推进轮的外壁设有齿圈；推进轮设有贯穿两端的第二通孔，第二通孔的横截面呈凸轮状；推进轮的两端均设有环形凸起；所述推进轮的上端与壳体通过第一轴承连接，推进轮的下端与端盖通过第二轴承连接；第二通孔与螺栓孔同轴。

作为本发明实施例的进一步改进，所述从动件包括抵杆、抵板和第一弹簧，所述抵杆的一端与抵板的一侧连接，抵板的另一侧与分瓣螺母抵接；抵杆上设有限位环，所述第一弹簧套设在抵杆上，第一弹簧的一端抵接限位环，第一弹簧的另一端抵接抵板。

作为本发明实施例的进一步改进，所述抵板为弧形，抵板的与分瓣螺母抵接的抵接面设有弧形凹槽，分瓣螺母的与抵板抵接的抵接面设有与弧形凹槽适配的弧形凸起。

作为本发明实施例的进一步改进，所述分瓣螺母的的底端设有球形滚子；所述端盖上设有与所述球形滚子适配的滑槽，所述滑槽从第一通孔沿径向向外延伸。

作为本发明实施例的进一步改进，所述解锁机构包括第二弹簧和活塞，所述第二弹簧的一端抵接顶板，第二弹簧的另一端抵接活塞；活塞的外径与内壳的内径适配。

作为本发明实施例的进一步改进，所述活塞的底端呈锥形；所述分瓣螺母的顶端设有与活塞的底端端面适配的斜面。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：本发明实施例提供一种基于分瓣螺母的解锁分离装置，分离解锁时冲击小，安全可靠。本发明实施例的解锁分离装置，利用分瓣螺母的聚合和分离，改变螺栓孔的大小，从而实现连接和释放螺栓杆。本发明实施例中，分瓣螺母在螺栓孔径向上运动且行程短，不会形成轴向的冲击力，对与其连接的仪器的冲击力小，安全可靠。

附图说明

图1为本发明实施例的解锁分离装置连接锁定后的纵截面示意图；

图2为本发明实施例的解锁分离装置连接锁定后的横截面示意图；

图3为本发明实施例的解锁分离装置分离解锁后的纵截面示意图。

图4为本发明实施例的解锁分离装置分离解锁后的横截面示意图；

图5为本发明实施例中壳体的纵截面示意图；

图6为本发明实施例中推进轮的俯视图；

图7为本发明实施例中推进轮的正视图；

图8为本发明实施例中从动件的俯视图；

图9为本发明实施例中从动件的侧视图；

图10为本发明实施例中分瓣螺母的结构示意图；

图11为本发明实施例中端盖的俯视图；

图12为本发明实施例中端盖的纵截面示意图；

图13为本发明实施例中活塞的纵截面示意图。

图中：壳体1，端盖2，分瓣螺母4，螺栓孔40，第一通孔21，内壳11，外壳12，顶板 13，驱动轮31，推进轮32，从动件33，齿圈321，第二通孔322，环形凸起323，第一轴承 61，第二轴承62，抵杆331，抵板332，第一弹簧333，限位环334，弧形凹槽3321，螺母本体41、弧形凸起42，球形滚子43，螺纹44、滑槽22，第二弹簧51，活塞52，螺栓杆7，盖体23。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更清楚、完整地描述，应理解所描述的实施例仅仅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。

在本发明的描述中，需要理解，所用术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“内层”、“外层”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供一种基于分瓣螺母的解锁分离装置，如图1至图4所示，包括具有开口端的壳体1、端盖2、锁紧机构、分瓣螺母4和解锁机构，锁紧机构、分瓣螺母4和解锁机构均设置在壳体1内。其中，分瓣螺母4包括呈圆弧状的螺母本体44，如图10所示，螺母本体44的一侧面设有螺纹44，多个分瓣螺母4依次相接壳形成一个完整的螺母。本实施例中，分瓣螺母4有至少两个，分瓣螺母4之间形成与壳体1同轴的螺栓孔40，螺栓孔40用于插入连接螺栓杆7。锁紧机构用于带动分瓣螺母4沿螺栓孔40的径向移动使得螺栓孔40 的孔径减小。解锁机构用于带动分瓣螺母4沿螺栓孔40的径向移动使得螺栓孔40的孔径增大。如图11和图12所示，端盖2包括盖体23，盖体23设有第一通孔21，端盖2盖设在壳体1的开口端，第一通孔21与螺栓孔40同轴。

本发明实施例的解锁分离装置，使用时解锁分离装置连接整体件或待分离件，相应的螺栓杆7连接待分离件或整体件。整体件和待分离件连接时，如图1和图2所示，螺栓杆7插入螺栓孔内，锁紧机构带动分瓣螺母4沿螺栓孔40的径向向靠近螺栓杆7方向移动，直至分瓣螺母4抵接螺栓杆7，螺栓孔40的内径与螺栓杆7的外径适配，分瓣螺母4和螺栓杆7形成螺纹连接，使得整体件和待分离件连接。整体件和待分离件分离时，如图3和图4所示，解锁机构带动分瓣螺母4沿螺栓孔40的径向向远离螺栓杆7方向移动，螺栓孔的内径大于螺栓杆7的外径，分瓣螺母4和螺栓杆7之间的连接解除，螺栓杆7可从螺栓孔40中移除，整体件和待分离件分离。

上述实施例的解锁分离装置，利用分瓣螺母4的聚合和分离，改变螺栓孔40的孔径大小，从而实现连接和释放螺栓杆7。本发明实施例中，分瓣螺母4在螺栓孔40的径向上移动且行程短，不会形成轴向的冲击力，对与其连接的仪器的冲击力小，安全可靠。

优选的，如图5所示，壳体1包括两端开口的内壳11、两端开口的外壳12和顶板13，外壳12同轴套设在内壳11上，外壳12的一端和内壳11一端均与顶板13连接。外壳12的长度小于内壳11的长度。分瓣螺母4和解锁机构均位于内壳11内。

优选的，本发明实施例的解锁分离装置还包括驱动轮31。如图1所示，锁紧机构包括推进轮32和从动件33，驱动轮31与推进轮32啮合，推进轮32与从动件33的一端抵接，从动件33的另一端与分瓣螺母4抵接。

本发明实施例中，驱动轮31转动带动推进轮32转动，推进轮32通过从动件33推动分瓣螺母4沿螺栓孔40的径向向内移动，使得多个分瓣螺母4靠近，螺栓孔40变小，从而使得分瓣螺母4与螺栓杆7螺纹连接，实现锁紧。

进一步，如图6和图7所示，推进轮32为圆柱状，推进轮32的外壁设有齿圈321，用于与驱动轮31啮合。推进轮32设有贯穿两端的第二通孔322，第二通孔322的横截面呈凸轮状。推进轮32的两端均设有环形凸起323，用于套设轴承。推进轮32套设在内壳11上，推进轮32的上端与壳体1通过第一轴承61连接，推进轮32的下端与端盖2通过第二轴承 62连接。第二通孔322与螺栓孔40同轴。

上述优选实施例，推进轮32的第二通孔322的横截面为凸轮状。推进论32在驱动轮31 的作用下运动时，推进论32的第二通孔322会同时旋转，因为推进轮32的第二通孔322的横截面为凸轮状，所以从动件33会在第一弹簧333的作用下运动，从而控制分瓣螺母4的锁紧和分离。本发明实施例利用凸轮状结构，正转可对从动件33产生向内的推力进行锁紧，反转推力消失便于解锁，可以有效控制从动件33运动轨迹，使得锁紧和解锁更加可靠、可控。

优选的，如图8和图9所示，从动件33包括抵杆331、抵板332和第一弹簧333，抵杆331的一端与抵板332的一侧连接，抵板332的另一侧与分瓣螺母4抵接，抵杆331的另一端穿过内壳11。抵杆331上设有限位环334，第一弹簧333套设在抵杆331上，第一弹簧333 的一端抵接限位环334，第一弹簧333的另一端抵接内壳11的外壁。

上述优选实施例中，整体件和待分离件连接时，驱动轮31转动，带动推进轮32转动，推进轮32的第二通孔322的内壁的突出部分与抵杆331的一端抵接，推动抵杆331向内移动，第一弹簧333在限位环334的挤压下收缩变形，抵杆331经抵板332推动分瓣螺母4向内移动，实现与螺栓杆7的连接。整体件和待分离件分离时，驱动轮31向相反方向转动，从而带动推进轮32向相反方向转动，推进轮32的第二通孔322的内壁的突出部分离开抵杆331，抵杆331受到的推力消失，在第一弹簧333形变恢复力的作用下，抵杆331带动抵板332向外移动，抵板332与分瓣螺母4之间具有间隙，为解锁机构带动分瓣螺母4向外移动提供条件。

进一步，如图9所示，抵板332为弧形，抵板332的与分瓣螺母4抵接的抵接面设有弧形凹槽3321，如图10所示，分瓣螺母4的与抵板332抵接的抵接面设有与弧形凹槽3321适配的弧形凸起42。弧形凹槽3321和弧形凸起42配合可以起到固定位置的作用，同时从动件33通过弧形凹槽3321对分瓣螺母42进行锁紧，为分瓣螺母4和螺栓杆7连接施加预紧力。

优选的，分瓣螺母4的底端设有球形滚子43。如图11所示，端盖2上设有与球形滚子43适配的滑槽22，滑槽22从第一通孔21沿径向向外延伸。分瓣螺母4移动时，球形滚子 43沿滑槽22滑动，减小分瓣螺母4与端盖2之间的摩擦力，同时还起到移动导向作用，便于分瓣螺母4实现锁紧和解锁，提高锁紧机构和解锁机构的可靠性。

优选的，解锁机构包括第二弹簧51和活塞52，第二弹簧51的一端抵接顶板13，第二弹簧51的另一端抵接活塞52。活塞52的外径与内壳11的内径适配。

上述优选实施例中，整体件和待分离件连接时，锁紧机构带动分瓣螺母4向内移动，使得活塞52沿内壳11向上移动，从而第二弹簧51受到挤压。整体件和待分离件分离时，锁紧机构和分瓣螺母4之间形成间隙，分瓣螺母4失去向内挤压的力，第二弹簧51形变恢复，带动活塞52向下移动，从而活塞52带动分瓣螺母4向外移动，实现与螺栓杆7的分离。

优选的，如图13所示，活塞52的底端呈向下的锥形，相应的，分瓣螺母4的顶端设有与活塞52的底端端面适配的斜面。活塞52的底端端面和分瓣螺母4的顶端接触，解锁时活塞52在第二弹簧51的作用下向下移动，向下的锥形对分瓣螺母4产生的向外的力增大，从而便于推动分瓣螺母4向外移动实现解锁，提高了解锁机构的可靠性。

上述优选实施例的解锁分离装置的工作过程如下：

整体件和待分离件连接时，驱动轮31转动，带动推进轮32转动，推进轮32的第二通孔 322的内壁的突出部分与抵杆331的一端抵接，推动抵杆331向内移动，第一弹簧333在限位环334的挤压下收缩变形，抵杆331经抵板332推动分瓣螺母4向内移动，实现与螺栓杆 7的连接。活塞52在分瓣螺母4推动下沿内壳11向上移动，第二弹簧51挤压变形。

整体件和待分离件分离时，驱动轮31向相反方向转动，从而带动推进轮32向相反方向转动，推进轮32的第二通孔322的内壁的突出部分离开抵杆331，抵杆331受到的推力消失，在第一弹簧333形变恢复力的作用下，抵杆331带动抵板332向外移动，抵板332与分瓣螺母4之间具有间隙。第二弹簧51形变恢复，带动活塞52向下移动，从而活塞52带动分瓣螺母4向外移动，实现与螺栓杆7的分离。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种基于分瓣螺母的解锁分离装置，其特征在于，包括具有开口端的壳体(1)、端盖(2)、锁紧机构、分瓣螺母(4)和解锁机构，所述锁紧机构、分瓣螺母(4)和解锁机构均设置在所述壳体(1)内；所述分瓣螺母(4)有至少两个，分瓣螺母(4)之间形成与壳体(1)同轴的螺栓孔(40)；所述锁紧机构用于带动分瓣螺母(4)沿螺栓孔(40)的径向移动使得螺栓孔(40)的直径减小；所述解锁机构用于带动分瓣螺母(4)沿螺栓孔(40)的径向移动使得螺栓孔(40)的直径增大；所述端盖(2)设有第一通孔(21)，端盖(2)盖设在壳体(1)的开口端，第一通孔(21)与螺栓孔(40)同轴。

2.根据权利要求1所述的解锁分离装置，其特征在于，所述壳体(1)包括两端开口的内壳(11)、两端开口的外壳(12)和顶板(13)，所述外壳(12)同轴套设在内壳(11)上，外壳(12)一端和内壳(11)一端均与顶板(13)连接；所述外壳(12)的长度小于内壳(11)的长度。

3.根据权利要求1所述的解锁分离装置，其特征在于，还包括驱动轮(31)；所述锁紧机构包括推进轮(32)和从动件(33)，所述驱动轮(31)与所述推进轮(32)啮合；使用时，所述推进轮(32)与所述从动件(33)的一端抵接，所述从动件(33)的另一端与所述分瓣螺母(4)的一侧抵接。

4.根据权利要求3所述的解锁分离装置，其特征在于，所述推进轮(32)为圆柱状，推进轮(32)的外壁设有齿圈(321)；推进轮(32)设有贯穿两端的第二通孔(322)，第二通孔(322)的横截面呈凸轮状；推进轮(32)的两端均设有环形凸起(323)；所述推进轮(32)的上端与壳体(1)通过第一轴承(61)连接，推进轮(32)的下端与端盖(2)通过第二轴承(62)连接；第二通孔(322)与螺栓孔(40)同轴。

5.根据权利要求3所述的解锁分离装置，其特征在于，所述从动件(33)包括抵杆(331)、抵板(332)和第一弹簧(333)，所述抵杆(331)的一端与抵板(332)的一侧连接，抵板(332)的另一侧与分瓣螺母(4)抵接；抵杆(331)上设有限位环(334)，所述第一弹簧(333)套设在抵杆(331)上，第一弹簧(333)的一端抵接限位环(334)，第一弹簧(333)的另一端抵接抵板(332)。

6.根据权利要求5所述的解锁分离装置，其特征在于，所述抵板(332)为弧形，抵板(332)的与分瓣螺母(4)抵接的抵接面设有弧形凹槽(3321)，分瓣螺母(4)的与抵板(332)抵接的抵接面设有与弧形凹槽(3321)适配的弧形凸起(42)。

7.根据权利要求1所述的解锁分离装置，其特征在于，所述分瓣螺母的(4)的底端设有球形滚子(43)；所述端盖(2)上设有与所述球形滚子(43)适配的滑槽(22)，所述滑槽(22)从第一通孔(21)沿径向向外延伸。

8.根据权利要求2所述的解锁分离装置，其特征在于，所述解锁机构包括第二弹簧(51)和活塞(52)，所述第二弹簧(51)的一端抵接顶板(13)，第二弹簧(51)的另一端抵接活塞(52)；活塞(52)的外径与内壳(11)的内径适配。

9.根据权利要求1所述的解锁分离装置，其特征在于，所述活塞(52)的底端呈锥形；所述分瓣螺母(4)的顶端设有与活塞(52)的底端端面适配的斜面。

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