CN113899260B - 一种整流罩的轴向分离装置以及运载火箭 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整流罩的轴向分离装置以及运载火箭。该发明属于运载火箭技术领域，其中的整流罩的轴向分离装置的推杆的第一端可伸缩地连接在套筒的第二端内；弹性件两端分别和套筒的第一端和推杆的第一端连接；锁杆的第一端可拆卸地连接在套筒的第一端，锁杆的第二端穿过弹性件并与推杆的第一端连接；推杆的第二端滑动连接在滑槽中，推杆的中心轴和滑槽的长度方向的中心轴之间具有倾角。本发明能够避免整流罩在分离时与有效载荷发生碰撞，其中的整流罩的轴向分离装置的安装方式充分利用了空间结构，不会占用整流罩过多的包络空间，同时也便于整流罩与末级之间的装配，具有很好的实用性、新颖性以及创造性。

Description

一种整流罩的轴向分离装置以及运载火箭

技术领域

本发明属于运载火箭技术领域，具体涉及一种整流罩的轴向分离装置以及运载火箭。

背景技术

当运载火箭飞行至大气层较为稀薄的高度时，其受到的大气阻力已经十分微小，此时，有效载荷不再需要整流罩的保护，同时，为了减小结构重量以节约燃料，以及改善飞行特性，需将整流罩进行分离。目前的整流罩的分离方式主要包括过轴向式分离和剥开式分离，其中，整流罩的轴向分离方式，是通过爆炸螺栓解锁整流罩和末级之间的连接，再通过安装在整流罩和末级之间的轴向分离装置的作用实现整流罩沿轴向从末级的上方分离。

在整流罩分离过程中，由于整流罩和末级之间存在较长的重叠距离，因此整流罩的惯性、分离装置作用力的偏离以及分离装置的形位公差等都可能会造成整流罩与有效载荷发生碰撞，此外，随着运载火箭的运载能力不断提升，有效载荷占用整流罩内部越来越多的有效包络空间，可供分离装置安装的空间越来越有限，同时，现有的整流罩主要分为锥段和柱段两部分，特别是当柱段部分轴向宽度较小时，不足以轴向安装分离装置，则需将分离装置向整流罩的中心轴的方向位移，以实现分离装置的轴向安装，而导致分离装置占用整流罩过多的包络空间。

发明内容

本发明旨在至少能够在一定程度上解决整流罩在分离时与有效载荷发生碰撞、分离装置占用过多整流罩的包络空间以及整流罩不便于装配到末级上的技术问题。为此，本发明提供了一种整流罩的轴向分离装置以及运载火箭。

本发明的技术方案为：

一方面，本发明提供了一种整流罩的轴向分离装置，适用于运载火箭上的整流罩与末级的分离，所述装置包括：

套筒，具有相对的第一端和第二端；

推杆，具有相对的第一端和第二端，所述推杆的第一端可伸缩地连接在所述套筒的第二端内；

弹性件，具有相对的第一端和第二端，所述弹性件的第一端与所述套筒的第一端连接，所述弹性件的第二端和所述推杆的第一端连接；

锁杆，具有相对的第一端和第二端，所述锁杆的第一端可拆卸地连接在所述套筒的第一端，所述锁杆的第二端穿过所述弹性件，并与所述推杆的第一端连接；

底座，设置有滑槽，所述推杆的第二端滑动连接在所述滑槽中，所述推杆的中心轴和所述滑槽的长度方向的中心轴之间具有倾角。

进一步地，所述装置还包括：

第一固定件，所述第一固定件的第一端与所述套筒的第一端连接，所述第一固定件的第二端用于与所述整流罩的内周面连接；

第二固定件，所述第二固定件的第一端与所述套筒的第二端连接，所述第二固定件的第二端用于与所述整流罩的内周面连接。

进一步地，所述装置还包括：

螺杆，与所述锁杆的第一端连接，并穿过所述套筒第一端的端部的开口；

螺母，与所述螺杆螺纹连接，并设置在所述套筒的外部。

进一步地，所述装置还包括间隙设置在所述套筒内的压块，具有相对的第一端和第二端，所述弹性件的第二端和所述锁杆的第二端均与所述压块的第一端连接，所述压块的第二端与所述推杆的第一端连接。

进一步地，所述推杆的第二端设置有滑块，所述滑块的两个侧面为圆形平面，所述滑块的周面为弧形，所述滑块的周面与所述推杆的第二端连接。

进一步地，所述滑槽的两个侧面为平面，所述滑槽的底面为弧形，所述滑块的两个侧面与所述滑槽的两个侧面间隙设置，所述滑块的周面与所述滑槽的底面连接。

另一方面，本发明还提供了一种运载火箭，所述运载火箭包括上述的整流罩的轴向分离装置，多个所述装置绕所述整流罩的中心轴等角度间隔设置，所述套筒连接在所述整流罩的内周面上，所述套筒第一端与所述整流罩中心轴的距离小于所述套筒第二端与所述整流罩中心轴的距离，所述底座连接在所述末级上，所述滑槽长度方向的中心轴位于所述套筒中心轴与所述整流罩中心轴构成的平面内。

进一步地，所述套筒中心轴与所述整流罩中心轴的夹角为α，所述滑槽长度方向与垂直于所述整流罩中心轴的平面的夹角为θ，所述α与所述θ满足以下公式，所述公式为：

μ＜tan(α+θ)；

其中，所述推杆第二端与所述滑槽之间的摩擦系数为μ。

进一步地，所述滑槽的长度方向的尺寸满足以下公式，所述公式为：

K≥Lsinα/cosθ；

其中，所述K为所述滑槽的长度方向的尺寸，所述L为所述推杆的最大伸出长度。

进一步地，所述α的区间为0＜α≤20°。

本发明实施例至少具有如下有益效果：

本申请提出了一种运载火箭，其中包括整流罩的轴向分离装置，将锁杆的两端分别与套筒和推杆连接，此时弹性件处于压缩状态，使滑槽的第一端远离整流罩的内周面，滑槽的第二端靠近离整流罩的内周面，再将滑槽的第一端与推杆的第二端连接，并使滑槽的第二端在推杆的轴向上相对滑槽的第一端远离推杆的第二端，在采用爆炸螺栓将整流罩与末级固定连接后，解除锁杆的第一端与套筒的第一端连接，此时整流罩因与末级固定连接无法运动，弹性件仍处于压缩状态，以此即实现该装置在运载火箭上的安装，当爆炸螺栓解锁后，整流罩与末级失去固定连接，在弹性件的作用力下，推杆从套筒内伸出，使推杆的第二端从滑槽的第一端运动至滑槽的第二端，整流罩相对末级发生轴向运动，以避免该装置作用力的偏离以及该装置的形位公差导致整流罩与有效载荷发生碰撞，随着推杆的充分伸出，整流罩在惯性的作用下与末级分离，推杆的第二端也随之脱离滑槽，最终实现整流罩的轴向分离，此外，由于套筒第一端与整流罩中心轴的距离小于套筒第二端与整流罩中心轴的距离，以此实现该装置在整流罩内的倾斜安装，合理利用了整流罩有限的包络空间，从而不会占用过多的整流罩的包络空间。

综上所述，本发明所示的安装有整流罩的轴向分离装置的运载火箭，能够避免整流罩在分离时与有效载荷发生碰撞，该装置的安装方式充分利用了空间结构，不会占用整流罩过多的包络空间，同时也便于整流罩与末级之间的装配，具有很好的实用性、新颖性以及创造性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种整流罩的轴向分离装置的结构示意图；

图2为图1中的装置装配在运载火箭中的结构示意图。

附图标记：

1-整流罩；2-有效载荷；3-末级；4-套筒；5-推杆；6-弹性件；7-锁杆；8-底座；9-滑槽；10-第一固定件；11-第二固定件；12-螺杆；13-螺母；14-压块；15-滑块。

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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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。

此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

下面结合附图并参考具体实施例描述本发明：

图1为本发明实施例的一种整流罩的轴向分离装置，结合图1，该装置包括套筒4、推杆5、弹性件6、锁杆7、底座8以及滑槽9。

本申请实施例中的套筒4具有相对的第一端和第二端，套筒4具有相对的第一端和第二端，推杆5的第一端可伸缩地连接在套筒4的第二端内，弹性件6具有相对的第一端和第二端，弹性件6的第一端与套筒4的第一端连接，弹性件6的第二端和推杆5的第一端连接，锁杆7具有相对的第一端和第二端，锁杆7的第一端可拆卸地连接在套筒4的第一端，锁杆7的第二端穿过弹性件6，并与推杆5的第一端连接，底座8设置有滑槽9，推杆5的第二端滑动连接在滑槽9中，推杆5的中心轴和滑槽9的长度方向的中心轴之间具有倾角。

进一步地，该装置适用于运载火箭上的整流罩1与末级3的分离，在运载火箭中，多个装置绕整流罩1的中心轴等角度间隔设置，套筒4连接在整流罩1的内周面上，套筒4第一端与整流罩1中心轴的距离小于套筒4第二端与整流罩1中心轴的距离，底座8连接在末级3上，滑槽9长度方向的中心轴位于套筒4中心轴与整流罩1中心轴构成的平面内。

具体地，结合图1以及图2，将锁杆7的两端分别与套筒4和推杆5连接，此时弹性件6处于压缩状态，使滑槽9的第一端远离整流罩1的内周面，滑槽9的第二端靠近整流罩1的内周面，再将滑槽9的第一端与推杆5的第二端连接，并使滑槽9的第二端在推杆5的轴向上相对滑槽9的第一端远离推杆5的第二端，在采用爆炸螺栓将整流罩1与末级3固定连接后，解除锁杆7的第一端与套筒4的第一端连接，此时整流罩1因与末级3固定连接无法运动，此时弹性件6仍处于压缩状态，以此即实现该装置在运载火箭上的安装，当爆炸螺栓解锁后，整流罩1与末级3失去固定连接，在弹性件6的作用力下，推杆5从套筒4内伸出，使推杆5的第二端从滑槽9的第一端运动至滑槽9的第二端，整流罩1相对末级3发生轴向运动，以避免该装置作用力的偏离以及该装置的形位公差导致整流罩1与有效载荷2发生碰撞，随着推杆5的充分伸出，整流罩1在惯性的作用下与末级3分离，推杆5的第二端也随之脱离滑槽9，最终实现整流罩1的轴向分离，此外，由于套筒4第一端与整流罩1中心轴的距离小于套筒4第二端与整流罩1中心轴的距离，以此实现该装置在整流罩1内的倾斜安装，合理利用了整流罩1有限的包络空间，从而不会占用过多的整流罩1的包络空间。

本申请实施例中，该装置在运载火箭内可以设置3、4、5等个，本申请实施例对此不作限制。

优选地，该装置在运载火箭内设置有4个，以保证整流罩1在与末级3分离时，二者之间能够更好地平衡受力。

本申请实施例中，弹性件6可以为弹簧之类具有弹性的部件，本申请实施例对此不作限制。

进一步地，结合图1，该装置还包括第一固定件10以及第二固定件11，第一固定件10的第一端与套筒4的第一端连接，第一固定件10的第二端用于与整流罩1的内周面连接，第二固定件11的第一端与套筒4的第二端连接，第二固定件11的第二端用于与整流罩1的内周面连接，以方便将套筒4倾斜固定在整流罩1的内周面上，实现其不占用整流罩1内过多的包络空间的目的。

本申请实施例中，第一固定件10的第一端以及第二固定件11的第一端可以采用焊接的方式与套筒4固定，当然，也可以采用一体成型的加工方式、可拆卸的固定方式等，本申请实施例对此不作限制。

优选地，第一固定件10的第一端以及第二固定件11的第一端采用可拆卸的方式与套筒4固定，以通过连接不同型号的第一固定件10以及第二固定件11适应不同的安装要求，提升了套筒4的通用性，节约了生产成本。

进一步地，在第一固定件10的第一端可以设置通孔，套筒4第一端的端部可以设置具有通孔的连接件，再通过螺栓穿过第一固定件10第一端的通孔以及套筒4第一端的连接件的通孔与螺母连接，通过螺纹连接实现第一固定件10第一端与套筒4第一端的固定，同时，可以设置第二固定件11的第一端为抱箍，将第二固定件11的第一端套设于套筒4的第二端的外周面上，通过锁紧第二固定件11的第一端即可实现第二固定件11第一端对套筒4第二端的固定。

此外，第一固定件10的第二端以及第二固定件11的第二端与整流罩1的内周面可以为螺栓连接之类的可拆卸连接，当然，也可以采用焊接的方式进行固定，本申请实施例对此不作限制。

优选地，第一固定件10的第二端以及第二固定件11的第二端与整流罩1的内周面为螺栓连接，分别将螺栓穿过第一固定件10的第二端以及第二固定件11的第二端上开设的通孔与整流罩1的内周面上对应开设的螺纹孔螺纹连接，以方便进行安装。

进一步地，结合图1，装置还包括螺杆12与螺母13，螺杆12与锁杆7的第一端连接，并穿过套筒4第一端的端部的开口，螺母13与螺杆12螺纹连接，并设置在套筒4的外部，以此实现锁杆7的第一端与套筒4的第一端可拆卸连接。

本申请实施例中，套筒4第一端的端部的开口与螺杆12为间隙配合，通过将螺母13与螺杆12旋紧，使弹性件6压缩至需求长度，即可实现锁杆7第一端在套筒4第一端上的固定，当整流罩1与末级3安装完毕后，旋出螺母13，即可解锁锁杆7第一端与套筒4第一端的连接，为后续整流罩1的分离做准备。

进一步地，结合图1，该装置还包括间隙设置在套筒4内具有相对的第一端和第二端的压块14，弹性件6的第二端和锁杆7的第二端均与压块14的第一端连接，压块14的第二端与推杆5的第一端连接，以保证推杆5在套筒4内进行轴向运动。

结合图1，套筒4第二端的端部的开口直径小于压块14的直径，以保证整流罩1与末级3在分离后，推杆5能够留在套筒4内而不发生脱落。

结合图1，推杆5的第二端设置有滑块15，滑块15的两个侧面可以为圆形平面，滑块15的周面可以为弧形，滑块15的周面与推杆5的第二端连接，滑槽9的两个侧面可以为平面，滑槽9的底面可以为弧形，滑块15的两个侧面与滑槽9的两个侧面间隙设置，滑块15的周面与滑槽9的底面连接，以更好地实现滑块15在滑槽9中的运动。

此外，滑块15也可以为球形，滑槽9也可以设置为与滑块15间隙配合的弧形，本申请实施例对此不作限制。

进一步地，套筒4中心轴与整流罩1中心轴的夹角为α，滑槽9长度方向与垂直于整流罩1中心轴的平面的夹角为θ，α与θ满足公式μ＜tan(α+θ)，其中，推杆5第二端与滑槽9之间的摩擦系数为μ，即，滑块15与滑槽9之间的摩擦系数为μ，以保证整流罩1与末级3在分离时，能够实现滑块15在滑槽9内的运动。

本申请实施例中，滑块15与滑槽9之间设置有润滑脂，以减小摩擦系数μ，促进滑块15在滑槽9内的运动。

进一步地，滑槽9的长度方向的尺寸满足公式K≥Lsinα/cosθ，其中，K为滑槽9的长度方向的尺寸，L为推杆5的最大伸出长度，以保证推杆5充分伸出，其作用力能够完全作用于滑槽9，即，实现整流罩1与末级3时具有最大的推力，保证整流罩1与末级3的充分分离，避免整流罩1与有效载荷2发生碰撞。

本申请实施例中，α的区间为0＜α≤20°，以保证该装置在运载火箭上具有最佳的安装方式。

对比于专利(公开日：2021年02月12日、公开号：CN112357129A)公开的一种整流罩斜推轴向分离装置，其扁形球头(相当于本发明中的滑块15)设置在凹槽(不同于本发明的滑槽9)内，只能实现其扁形球头在其中的转动，其套筒(相当于本发明中的套筒4)与其整流罩的连接为铰链连接(装配时套筒会转动)，以及其分离弹簧(相当于本发明中的弹性件6)的设置方式，导致在将其整流罩(相当于本发明中的整流罩1)装配到其末级(相当于本发明中的末级3)上时存在一定的不便，不易安装到位，增加了安装难度。

综上所述，本发明所示的安装有整流罩的轴向分离装置的运载火箭，能够避免整流罩在分离时与有效载荷发生碰撞，该装置的安装方式充分利用了空间结构，不会占用整流罩过多的包络空间，同时也便于整流罩与末级之间的装配，具有很好的实用性、新颖性以及创造性。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。

需要说明的是，本发明实施例中所有方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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，除非另有明确的限定。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。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种整流罩的轴向分离装置，适用于运载火箭上的整流罩(1)与末级(3)的分离，其特征在于，所述装置包括：

套筒(4)，具有相对的第一端和第二端；

推杆(5)，具有相对的第一端和第二端，所述推杆(5)的第一端可伸缩地连接在所述套筒(4)的第二端内；

弹性件(6)，具有相对的第一端和第二端，所述弹性件(6)的第一端与所述套筒(4)的第一端连接，所述弹性件(6)的第二端和所述推杆(5)的第一端连接；

锁杆(7)，具有相对的第一端和第二端，所述锁杆(7)的第一端可拆卸地连接在所述套筒(4)的第一端，所述锁杆(7)的第二端穿过所述弹性件(6)，并与所述推杆(5)的第一端连接；

底座(8)，设置有滑槽(9)，所述推杆(5)的第二端滑动连接在所述滑槽(9)中，所述推杆(5)的中心轴和所述滑槽(9)的长度方向的中心轴之间具有倾角。

2.如权利要求1所述的一种整流罩的轴向分离装置，其特征在于，所述装置还包括：

第一固定件(10)，所述第一固定件(10)的第一端与所述套筒(4)的第一端连接，所述第一固定件(10)的第二端用于与所述整流罩(1)的内周面连接；

第二固定件(11)，所述第二固定件(11)的第一端与所述套筒(4)的第二端连接，所述第二固定件(11)的第二端用于与所述整流罩(1)的内周面连接。

3.如权利要求1所述的一种整流罩的轴向分离装置，其特征在于，所述装置还包括：

螺杆(12)，与所述锁杆(7)的第一端连接，并穿过所述套筒(4)第一端的端部的开口；

螺母(13)，与所述螺杆(12)螺纹连接，并设置在所述套筒(4)的外部。

4.如权利要求1所述的一种整流罩的轴向分离装置，其特征在于，所述装置还包括间隙设置在所述套筒(4)内的压块(14)，具有相对的第一端和第二端，所述弹性件(6)的第二端和所述锁杆(7)的第二端均与所述压块(14)的第一端连接，所述压块(14)的第二端与所述推杆(5)的第一端连接。

5.如权利要求1所述的一种整流罩的轴向分离装置，其特征在于，所述推杆(5)的第二端设置有滑块(15)，所述滑块(15)的两个侧面为圆形平面，所述滑块(15)的周面为弧形，所述滑块(15)的周面与所述推杆(5)的第二端连接。

6.如权利要求5所述的一种整流罩的轴向分离装置，其特征在于，所述滑槽(9)的两个侧面为平面，所述滑槽(9)的底面为弧形，所述滑块(15)的两个侧面与所述滑槽(9)的两个侧面间隙设置，所述滑块(15)的周面与所述滑槽(9)的底面连接。

7.一种运载火箭，其特征在于，所述运载火箭包括多个权利要求1-6任一项所述的整流罩的轴向分离装置，多个所述装置绕所述整流罩(1)的中心轴等角度间隔设置，所述套筒(4)连接在所述整流罩(1)的内周面上，所述套筒(4)第一端与所述整流罩(1)中心轴的距离小于所述套筒第二端与所述整流罩(1)中心轴的距离，所述底座(8)连接在所述末级(3)上，所述滑槽(9)长度方向的中心轴位于所述套筒(4)中心轴与所述整流罩(1)中心轴构成的平面内。

8.如权利要求7所述的一种运载火箭，其特征在于，所述套筒(4)中心轴与所述整流罩(1)中心轴的夹角为α，所述滑槽(9)长度方向与垂直于所述整流罩(1)中心轴的平面的夹角为θ，所述α与所述θ满足以下公式，所述公式为：

μ＜tan(α+θ)；

其中，所述推杆(5)第二端与所述滑槽(9)之间的摩擦系数为μ。

9.如权利要求8所述的一种运载火箭，其特征在于，所述滑槽(9)的长度方向的尺寸满足以下公式，所述公式为：

K≥Lsinα/cosθ；

其中，所述K为所述滑槽(9)的长度方向的尺寸，所述L为所述推杆(5)的最大伸出长度。

10.如权利要求8-9任一项所述的一种运载火箭，其特征在于，所述α的区间为0＜α≤20°。

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