CN113310364A - 一种基于弹簧的限位式火箭分离冲量提供装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于弹簧的限位式火箭分离冲量提供装置，它包括套筒和位于套筒内的顶杆，顶杆的一端伸出套筒、另一端外侧套装有弹簧，所述顶杆的外侧壁上设置有多边形限位段，所述套筒的内腔设置有与多边形限位段配合且形状相适应的型腔段，所述顶杆的外侧壁和套筒的侧壁上分别设置有可与定位销配合的限位孔，且顶杆上的限位孔和套筒上的限位孔之间的中心距等于弹簧的工作行程。该装置能够保证随着压缩弹簧的逐渐释放，顶杆仅沿轴向运动推动火箭的分离部段，从而防止分离冲量损失。

Description

一种基于弹簧的限位式火箭分离冲量提供装置

本申请是公开号为CN109186376A的发明专利申请的分案申请，原申请的申请日为：2018.10.09；申请号为：201811171392.2；发明创造名称为：《一种基于弹簧的限位式火箭分离冲量提供装置》。

技术领域

本发明涉及的是一种基于弹簧的限位式火箭分离冲量提供装置，属于火箭分离技术领域。

背景技术

火箭分离部段在从箭体上分离的过程中，一般使用分离弹簧装置提供分离冲量，分离弹簧装置在火箭分离面的分度圆上呈轴对称分布，以保证分离路线始终沿轴向。分离弹簧装置要求安装简单、可复位，因此，通常采用圆柱型腔的套筒和圆柱型的顶杆，限制套在顶杆上的压缩弹簧在释放后沿轴向弹出。但是，在弹簧弹出的过程中，由于顶杆、套筒的配合面为圆柱面，作用在顶杆上的推力会引起在套筒内的自转，造成分离力的损失。

发明内容

本发明要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种基于弹簧的限位式火箭分离冲量提供装置，该装置能够保证随着压缩弹簧的逐渐释放，顶杆仅沿轴向运动推动火箭的分离部段，从而防止分离冲量损失。

本方案是通过如下技术措施来实现的：该基于弹簧的限位式火箭分离冲量提供装置包括套筒和位于套筒内的顶杆，顶杆的一端伸出套筒、另一端外侧套装有弹簧，所述顶杆的外侧壁上设置有多边形限位段，所述套筒的内腔设置有与多边形限位段配合且形状相适应的型腔段，所述顶杆的外侧壁和套筒的侧壁上分别设置有可与定位销配合的限位孔，且顶杆上的限位孔和套筒上的限位孔之间的中心距等于弹簧的工作行程。

优选地，所述套筒的内腔包括多边形型腔段和圆柱型腔段，其中，所述多边形型腔段设置在靠近顶杆伸出端的一端，圆柱型腔段设置在远离顶杆伸出端的一端，且多边形型腔段的外接圆直径小于圆柱型腔段的直径，在多边形型腔段和圆柱型腔段的连接处形成限位肩A。

优选地，所述限位段包括间隔设置在顶杆外侧壁上的安装凸台A和限位肩B，所述安装凸台A为与多边形型腔段形状相适应的多边形环状凸台，限位肩B为与限位肩A配合的圆环形结构，弹簧套装在限位肩B与套筒端面之间的一段顶杆外侧。

优选地，所述限位孔沿顶杆的径向设置在安装凸台A上，且安装凸台A与多边形型腔段间隙配合。

优选地，所述限位肩B中与限位肩A配合的一侧设置有垫圈，且限位肩B与圆柱型腔段间隙配合。

优选地，所述套筒的外侧壁上设置有安装凸台B，套筒的限位孔沿套筒径向贯穿设置在安装凸台B上。

优选地，所述套筒中供顶杆伸出的一端为封闭式结构，且封闭端设置有供顶杆伸出的通孔，套筒的内腔全程均为多边形型腔结构。

优选地，所述限位段为设置在顶杆外侧、且与多边形型腔形状相适用的限位肩C，顶杆上的限位孔设置在限位肩C的外侧面上，弹簧套装在限位肩C与多边形型腔端面之间的一段顶杆外侧。

优选地，所述限位肩C与多边形型腔为间隙配合。

优选地，所述多边形限位段和型腔段的横截面为正方形或六边形。

优选地，所述套筒中与顶杆伸出端相对的一端固连有连接法兰，连接法兰内固连有底座，所述底座上设置有螺纹孔A，顶杆靠近底座的一段沿其轴向设置有与螺纹孔A同轴的螺纹孔B。

本方案的有益效果：

1、本装置功能性强：通过多边形限位段和型腔段的配合，防止了顶杆在套筒内的自身旋转，降低了分离冲量的损失；

2、装置集成度高：该装置采用纯机械配合，配合关系简单，仅需一根定位销即可实现顶杆轴向限位，装置本身即可实现顶杆转动限位，无需额外限位装置；

3、适用范围广：该装置结构关系简单，可以广泛应用到各种以弹簧分离装置提供分离冲量的分离面上。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

图1为本发明具体实施方式一的爆炸结构示意图。

图2为本发明具体实施方式一中弹簧处于自然状态时的剖视结构示意图。

图3为本发明具体实施方式一中弹簧处于压缩状态时的剖视结构示意图。

图4为本发明具体实施方式一中弹簧处于压缩状态时的结构示意图。

图5为本发明具体实施方式二的结构示意图。

图中，1－顶杆，2－安装凸台A，3－限位孔，4－限位肩B，5－垫圈，6－套筒，7－螺纹孔A，8－定位销，9－安装凸台B，10－弹簧，11－底座，12－多边形型腔段，13－限位肩A，14－圆柱型腔段，15－螺纹孔B，16－弹簧的工作行程，17－连接法兰，18－通孔，19－限位肩C。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。

一种基于弹簧的限位式火箭分离冲量提供装置，如图所示，它包括套筒6和位于套筒6内的顶杆1，顶杆1的一端伸出套筒6、另一端外侧套装有弹簧10，所述套筒6中与顶杆1伸出端相对的一端固连有连接法兰17，连接法兰17内固连有底座11，所述底座11上设置有螺纹孔A7，顶杆1靠近底座11的一段沿其轴向设置有与螺纹孔A7同轴的螺纹孔B15，螺纹孔A7用于连接辅助拉伸工具，通过辅助拉伸工具拉动顶杆1在套筒6内移动，螺纹孔B15一方面可以供辅助拉伸工具通过，另一方面还可以通过紧固件将底座11与箭体固定连接。所述顶杆1的外侧壁上设置有多边形限位段，所述套筒6的内腔设置有与多边形限位段配合且形状相适应的型腔段，优选所述多边形限位段和型腔段的横截面为正方形或六边形，这样通过多边形限位段和型腔段的配合，对顶杆1实现了周向限位，防止顶杆1绕其中心轴自转。所述顶杆1的外侧壁和套筒6的侧壁上分别设置有可与定位销8配合的限位孔3，且顶杆1上的限位孔3和套筒6上的限位孔3之间的中心距等于弹簧的工作行程16，这样既可实现顶杆1在弹簧10的复位作用下向外弹出，还可以通过限位段压缩弹簧10，使顶杆1和套筒6上的限位孔3对正，将定位销8插入两限位孔3内，实现了对顶杆1的轴向限位。

其中，所述套筒6和顶杆1的连接结构可以采用如下两种。

(一)所述套筒6的内腔包括多边形型腔段12和圆柱型腔段14，其中，所述多边形型腔段12设置在靠近顶杆1伸出端的一端，圆柱型腔段14设置在远离顶杆1伸出端的一端(即底座11所在端)，且多边形型腔段12的外接圆直径小于圆柱型腔段14的直径，这样就在多边形型腔段12和圆柱型腔段14的连接处形成限位肩A13。所述限位段包括间隔设置在顶杆1外侧壁上的安装凸台A2和限位肩B4，所述安装凸台A2为与多边形型腔段12形状相适应的多边形环状凸台，且安装凸台A2与多边形型腔段12间隙配合，这样可以保证顶杆1能在套筒6内顺利移动。所述限位肩B4为与限位肩A13配合的圆环形结构，所述限位肩B4中与限位肩A13配合的一侧设置有垫圈5，且限位肩B4与圆柱型腔段14间隙配合，可以保证顶杆1能够在套筒6内顺利的移动。所述弹簧10套装在限位肩B4与套筒6端面之间的一段顶杆1外侧，所述限位孔3沿顶杆1的径向设置在安装凸台A2上，所述套筒6的外侧壁上设置有安装凸台B9，套筒6的限位孔3沿套筒6径向贯穿设置在安装凸台B9上。

采用这种结构形式后，将顶杆1、套筒6、弹簧10(自然状态)、底座11、垫圈5装配完毕形成弹簧10为自然状态时的装配体，再利用辅助工具(如螺纹销)先穿过底座11上的螺纹孔A7，然后旋入顶杆1尾端(即靠近底座11的一端)的螺纹孔B15中，将辅助工具向尾端拉出，同时，随着顶杆1向底座11端的移动，弹簧10逐渐呈压缩状态，辅助工具拉出的长度即等于弹簧10的压缩量；当达到弹簧10要求的初始压缩量时，顶杆1和套筒6上的限位孔3对齐，将定位销8插入到顶杆1和套筒6上的限位孔3中，实现顶杆1在套筒6中的轴向定位。然后，将辅助工具取下，利用紧固件(如螺栓组件)通过底座11上的螺纹孔A7将整个火箭分离冲量提供装置固连到箭体结构上，使用时，火箭分离解锁装置作用后，使整个火箭分离冲量提供装置与箭体的固连约束解除，将定位销8从两限位孔3中拔出，弹簧10复位并驱使顶杆1头部(即伸出套筒6的一端)向前移动一定位移，使限位肩B4顶在限位肩A13上，从而实现顶杆1在套筒6内的轴向限位，这一过程中，顶杆1将分离面前方的分离部段(如上一子级的尾段、动力舱等)顶出一定位移，实现火箭的部段分离，分离过程中，顶杆1的安装凸台A2和套筒6的多边形型腔段12配合，限制住了顶杆1绕中心轴的自转，从而降低了分离冲量的损失，这种结构形式尤其适用于弹簧10行程不长的情况。

(二)所述套筒6中供顶杆1伸出的一端为封闭式结构，且封闭端设置有供顶杆1伸出的通孔18，顶杆1与该通孔18间隙配合，保证顶杆1可以顺利的水平移动，套筒6的内腔全程均为多边形型腔结构。所述限位段为设置在顶杆1外侧、且与多边形型腔形状相适用的限位肩C19，顶杆1上的限位孔3设置在限位肩C19的外侧面上，弹簧10套装在限位肩C19与多边形型腔端面(设置有底座11的一端)之间的一段顶杆1外侧。所述限位肩C19与多边形型腔为间隙配合，以保证顶杆1可以在套筒6内顺利的移动。

将顶杆1、套筒6、弹簧10(自然状态)、底座11、垫圈5装配完毕形成弹簧10为自然状态时的装配体，再利用辅助工具(如螺纹销)先穿过底座11上的螺纹孔A7，然后旋入顶杆1尾端(即靠近底座11的一端)的螺纹孔B15中，将辅助工具向尾端拉出，同时，随着顶杆1向底座11端的移动，弹簧10逐渐呈压缩状态，辅助工具拉出的长度即等于弹簧10的压缩量；当达到弹簧10要求的初始压缩量时，顶杆1和套筒6上的限位孔3对齐，将定位销8插入到顶杆1和套筒6上的限位孔3中，实现顶杆1在套筒6中的轴向定位。然后，将辅助工具取下，利用紧固件(如螺栓组件)通过底座11上的螺纹孔A7将整个火箭分离冲量提供装置固连到箭体结构上，使用时，火箭分离解锁装置作用后，使整个火箭分离冲量提供装置与箭体的固连约束解除，将定位销8从两限位孔3中拔出，弹簧10复位并驱使顶杆1头部(即伸出套筒6的一端)向前移动一定位移，使限位肩C19顶在套筒6的内端面上，从而实现顶杆1在套筒6内的轴向限位，这一过程中，顶杆1将分离部段顶出一定位移，实现火箭的部段分离，分离过程中，顶杆1的限位肩C19和套筒6的内壁配合，限制住了顶杆1绕中心轴的自转，从而降低了分离冲量的损失，这种结构形式尤其适用于空间紧张、弹簧10行程又很长的情况。

本发明中未经描述的技术特征可以通过现有技术实现，在此不再赘述。本发明并不仅限于上述具体实施方式，本领域普通技术人员在本发明的实质范围内做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于弹簧的限位式火箭分离冲量提供装置，它包括套筒和位于套筒内的顶杆，顶杆的一端伸出套筒、另一端外侧套装有弹簧，其特征是：所述顶杆的外侧壁上设置有多边形限位段，所述套筒的内腔设置有与多边形限位段配合且形状相适应的型腔段，所述顶杆的外侧壁和套筒的侧壁上分别设置有可与定位销配合的限位孔，且顶杆上的限位孔和套筒上的限位孔之间的中心距等于弹簧的工作行程，可通过压缩所述弹簧使所述顶杆和所述套筒上的所述限位孔对正，将所述定位销插入两所述限位孔内。

2.根据权利要求1所述的基于弹簧的限位式火箭分离冲量提供装置，其特征是：所述套筒的内腔包括多边形型腔段和圆柱型腔段，其中，所述多边形型腔段设置在靠近顶杆伸出端的一端，圆柱型腔段设置在远离顶杆伸出端的一端，且多边形型腔段的外接圆直径小于圆柱型腔段的直径，在多边形型腔段和圆柱型腔段的连接处形成限位肩A。

3.根据权利要求2所述的基于弹簧的限位式火箭分离冲量提供装置，其特征是：所述限位段包括间隔设置在顶杆外侧壁上的安装凸台A和限位肩B，所述安装凸台A为与多边形型腔段形状相适应的多边形环状凸台，限位肩B为与限位肩A配合的圆环形结构，弹簧套装在限位肩B与套筒端面之间的一段顶杆外侧。

4.根据权利要求3所述的基于弹簧的限位式火箭分离冲量提供装置，其特征是：所述限位孔沿顶杆的径向设置在安装凸台A上，且安装凸台A与多边形型腔段间隙配合，所述限位肩B中与限位肩A配合的一侧设置有垫圈，且限位肩B与圆柱型腔段间隙配合。

5.根据权利要求1、2或3所述的基于弹簧的限位式火箭分离冲量提供装置，其特征是：所述套筒的外侧壁上设置有安装凸台B，套筒的限位孔沿套筒径向贯穿设置在安装凸台B上。

6.根据权利要求1所述的基于弹簧的限位式火箭分离冲量提供装置，其特征是：所述套筒中供顶杆伸出的一端为封闭式结构，且封闭端设置有供顶杆伸出的通孔，套筒的内腔全程均为多边形型腔结构。

7.根据权利要求6所述的基于弹簧的限位式火箭分离冲量提供装置，其特征是：所述限位段为设置在顶杆外侧、且与多边形型腔形状相适用的限位肩C，顶杆上的限位孔设置在限位肩C的外侧面上，弹簧套装在限位肩C与多边形型腔端面之间的一段顶杆外侧。

8.根据权利要求7所述的基于弹簧的限位式火箭分离冲量提供装置，其特征是：所述限位肩C与多边形型腔为间隙配合。

9.根据权利要求4所述的基于弹簧的限位式火箭分离冲量提供装置，其特征是：所述多边形限位段和型腔段的横截面为正方形或六边形。

10.根据权利要求1、2、3、6或7所述的基于弹簧的限位式火箭分离冲量提供装置，其特征是：所述套筒中与顶杆伸出端相对的一端固连有连接法兰，连接法兰内固连有底座，所述底座上设置有螺纹孔A，顶杆靠近底座的一段沿其轴向设置有与螺纹孔A同轴的螺纹孔B。

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