CN115200423A - 基于爆炸螺栓的机械式分离装置和分离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于爆炸螺栓的机械式分离装置和分离方法，包括：爆炸螺栓和压缩弹簧；爆炸螺栓包括第一螺栓柱体和第二螺栓柱体，第一螺栓柱体连接第二螺栓柱体，第一螺栓柱体和第二螺栓柱体之间设置分离面；第一螺栓柱体连接飞行器，第二螺栓柱体和压缩弹簧安装在整流罩中，压缩弹簧套装在第二螺栓柱体上，压缩弹簧压缩安装在第一螺栓柱体和整流罩之间；当第一螺栓柱体和第二螺栓柱体沿分离面分离时，压缩弹簧对第一螺栓柱体施加远离第二螺栓柱体的弹力，飞行器和第一螺栓柱体一起远离整流罩。本发明通过弹簧的作用力，维持整流罩与飞行器之间的间隙，实现整流罩与飞行器在大气层中的垂直分离。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器分离装置结构领域，具体地，涉及基于爆炸螺栓的机械式分离装置和分离方法。
背景技术
分离系统是整流罩的重要组成部分，在飞行器飞行初始阶段，需要将整流罩牢固的与飞行器连接，使飞行器具有良好的气动外形；在飞行器飞行末段，需要将整流罩与飞行器及时解锁并分离，以使有效载荷能正常工作。
运载火箭整流罩一般为轴对称结构，位于飞行器头部，分离时在大气层外，整流罩初始分离方向同飞行器飞行方向。但当整流罩位于飞行器腹部时，初始分离方向需与飞行器飞行方向垂直，当在大气层内分离时，还会受到气动力的影响。分离时高速流动的大气进入整流罩与飞行器之间，将有助于整流罩的快速分离。而在某些飞行姿态下，气动力方向与整流罩分离方向相反，会使整流罩贴紧飞行器，高速流动的大气不能进入整流罩与飞行器之间。一般的爆炸螺栓只能对分离施加初始的推力，若初始推力消失时的气动力方向正好与整流罩分离方向相反，就会阻碍整流罩分离、延迟分离的时间。故需要一种能够维持整流罩与飞行器分离状态，使高速流动的大气进入两者之间，直至两者完全垂直分离的装置。
专利文献CN208254326U公开了爆炸分离螺栓，包括爆炸螺栓内筒、爆炸螺栓外筒、活塞；多个弹性销，弹性销包括销体A、销体B和被挤压后可发生形变且未被挤压后可恢复形状的弹性结构，销体A的第一端与销体B的第一端接触连接，销体B的第二端与弹性结构的第一端连接，弹性结构的第二端固定在爆炸螺栓外筒上。
专利文献CN114087931A公开了一种用于降冲击的爆炸螺栓防护装置，爆炸螺栓用于连接前段舱体、后段舱体，爆炸螺栓的螺杆置于后段舱体内，防护装置包括防护盒、缓冲内垫，防护盒安装在后段舱体内，爆炸螺栓的螺杆置于防护盒内，缓冲内垫安装在防护盒的内侧壁上。
目前现有技术未能针对在大气层中整流罩与飞行器垂直分离的问题提供解决方案。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于爆炸螺栓的机械式分离装置和分离方法。
根据本发明提供的一种基于爆炸螺栓的机械式分离装置，包括：爆炸螺栓和压缩弹簧；
所述爆炸螺栓包括第一螺栓柱体和第二螺栓柱体，所述第一螺栓柱体连接所述第二螺栓柱体，所述第一螺栓柱体和所述第二螺栓柱体之间设置分离面；
所述第一螺栓柱体连接飞行器，所述第二螺栓柱体和压缩弹簧安装在整流罩中，所述压缩弹簧套装在所述第二螺栓柱体上，所述压缩弹簧压缩安装在所述第一螺栓柱体和所述整流罩之间；
当所述第一螺栓柱体和所述第二螺栓柱体沿所述分离面分离时，所述压缩弹簧对所述第一螺栓柱体施加远离所述第二螺栓柱体的弹力，所述飞行器和所述第一螺栓柱体一起远离所述整流罩。
优选地，所述分离面处内部设置爆炸空间。
优选地，所述整流罩上设置凹槽，所述第二螺栓柱体和所述压缩弹簧安装在所述凹槽内。
优选地，所述第二螺栓柱体背向所述第一螺栓柱体一端通过螺母固定连接所述凹槽底部。
优选地，所述第一螺栓柱体直径大于所述第二螺栓柱体直径。
优选地，所述第二螺栓柱体远离所述螺母一端套装滑筒，所述滑筒沿周向垂直向外延伸出飞边；
所述凹槽背向所述螺母一端设置开口，所述开口直径小于所述飞边外径。
优选地，所述压缩弹簧一端抵接在所述凹槽底部，另一端连接所述飞边；
当所述第一螺栓柱体和所述第二螺栓柱体分离时，所述压缩弹簧推动所述滑筒移动，所述滑筒沿所述第二螺栓柱体滑动并持续推动所述第一螺栓柱体远离所述第二螺栓柱体。
优选地，所述飞行器通过法兰固定安装在所述第一螺栓柱体上。
优选地，一种权利要求7所述基于爆炸螺栓的机械式分离装置的分离方法，包括以下步骤：
步骤S1，当所述飞行器需要与所述整流罩分离时，起爆所述爆炸螺栓，所述爆炸螺栓在所述分离面处断开，并产生瞬间的爆炸推力，使所述整流罩与所述飞行器之间产生间隙；
步骤S2，所述压缩弹簧将所述滑筒顶出所述整流罩表面，使所述整流罩与所述飞行器间的间隙能够维持；
步骤S3，所述整流罩和所述飞行器飞行过程中产生气流，气流将所述整流罩和所述飞行器完全分离。
优选地，所述压缩弹簧弹力大于气流气动作用对整流罩的压紧力。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过爆炸螺栓完成整流罩与飞行器的从锁紧到分离的状态转变；
2、本发明通过弹簧的作用力，维持整流罩与飞行器之间的间隙，实现整流罩与飞行器在大气层中的垂直分离。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为分离装置结构示意图；
图2为分离过程原理图；
图中所示：
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
如图1所示，本实施例包括：爆炸螺栓1和压缩弹簧2；爆炸螺栓1包括第一螺栓柱体和第二螺栓柱体，第一螺栓柱体连接第二螺栓柱体，第一螺栓柱体直径大于第二螺栓柱体直径，第一螺栓柱体和第二螺栓柱体之间设置分离面5，分离面5处内部设置爆炸空间，飞行器6通过法兰固定安装在第一螺栓柱体上，第二螺栓柱体和压缩弹簧2安装在整流罩7中，压缩弹簧2套装在第二螺栓柱体上，压缩弹簧2压缩安装在第一螺栓柱体和整流罩7之间；当第一螺栓柱体和第二螺栓柱体沿分离面5分离时，压缩弹簧2对第一螺栓柱体施加远离第二螺栓柱体的弹力，飞行器6和第一螺栓柱体一起远离整流罩7。
整流罩7上设置凹槽，第二螺栓柱体和压缩弹簧2安装在凹槽内，第二螺栓柱体背向第一螺栓柱体一端通过螺母4固定连接凹槽底部。第二螺栓柱体远离螺母4一端套装滑筒3，滑筒3沿周向垂直向外延伸出飞边，凹槽背向螺母4一端设置开口，开口直径小于飞边外径。压缩弹簧2一端抵接在凹槽底部，另一端连接飞边，当第一螺栓柱体和第二螺栓柱体分离时，压缩弹簧2推动滑筒3移动，滑筒3沿第二螺栓柱体滑动并推动第一螺栓柱体远离第二螺栓柱体。
实施例2
如图2所示，整流罩7和飞行器6的分离原理：在整流罩7与飞行器6分离前，通过螺母4拧紧爆炸螺栓1将整流罩7与飞行器6连接在一起；当飞行器6需要与整流罩7分离时，起爆爆炸螺栓1，爆炸螺栓1在分离面5处断开，并产生瞬间的爆炸推力，使整流罩7与飞行器6之间产生间隙；压缩弹簧2将滑筒3顶出整流罩7表面，使整流罩7与飞行器6间的间隙能够维持；整流罩7和飞行器6飞行过程中产生气流，气流将整流罩7和飞行器6完全分离。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (9)
1.一种基于爆炸螺栓的机械式分离装置，其特征在于，包括：爆炸螺栓(1)和压缩弹簧(2)；
所述爆炸螺栓(1)包括第一螺栓柱体和第二螺栓柱体，所述第一螺栓柱体连接所述第二螺栓柱体，所述第一螺栓柱体和所述第二螺栓柱体之间设置分离面(5)；
所述第一螺栓柱体连接飞行器(6)，所述第二螺栓柱体和压缩弹簧(2)安装在整流罩(7)中，所述压缩弹簧(2)套装在所述第二螺栓柱体上，所述压缩弹簧(2)压缩安装在所述第一螺栓柱体和所述整流罩(7)之间；
当所述第一螺栓柱体和所述第二螺栓柱体沿所述分离面(5)分离时，所述压缩弹簧(2)对所述第一螺栓柱体施加远离所述第二螺栓柱体的弹力，所述飞行器(6)和所述第一螺栓柱体一起远离所述整流罩(7)。
2.根据权利要求1所述基于爆炸螺栓的机械式分离装置，其特征在于：所述分离面(5)处内部设置爆炸空间。
3.根据权利要求1所述基于爆炸螺栓的机械式分离装置，其特征在于：所述整流罩(7)上设置凹槽，所述第二螺栓柱体和所述压缩弹簧(2)安装在所述凹槽内。
4.根据权利要求3所述基于爆炸螺栓的机械式分离装置，其特征在于：所述第二螺栓柱体背向所述第一螺栓柱体一端通过螺母(4)固定连接所述凹槽底部。
5.根据权利要求1所述基于爆炸螺栓的机械式分离装置，其特征在于：所述第一螺栓柱体直径大于所述第二螺栓柱体直径。
6.根据权利要求4所述基于爆炸螺栓的机械式分离装置，其特征在于：所述第二螺栓柱体远离所述螺母(4)一端套装滑筒(3)，所述滑筒(3)沿周向垂直向外延伸出飞边；
所述凹槽背向所述螺母(4)一端设置开口，所述开口直径小于所述飞边外径。
7.根据权利要求6所述基于爆炸螺栓的机械式分离装置，其特征在于：所述压缩弹簧(2)一端抵接在所述凹槽底部，另一端连接所述飞边；
当所述第一螺栓柱体和所述第二螺栓柱体分离时，所述压缩弹簧(2)推动所述滑筒(3)移动，所述滑筒(3)沿所述第二螺栓柱体滑动并推动所述第一螺栓柱体远离所述第二螺栓柱体。
8.根据权利要求1所述基于爆炸螺栓的机械式分离装置，其特征在于：所述飞行器(6)通过法兰固定安装在所述第一螺栓柱体上。
9.一种权利要求7所述基于爆炸螺栓的机械式分离装置的分离方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，当所述飞行器(6)需要与所述整流罩(7)分离时，起爆所述爆炸螺栓(1)，所述爆炸螺栓(1)在所述分离面(5)处断开，并产生瞬间的爆炸推力，使所述整流罩(7)与所述飞行器(6)之间产生间隙；
步骤S2，所述压缩弹簧(2)将所述滑筒(3)顶出所述整流罩(7)表面，使所述整流罩(7)与所述飞行器(6)间的间隙能够维持；
步骤S3，所述整流罩(7)和所述飞行器(6)飞行过程中产生气流，气流将所述整流罩(7)和所述飞行器(6)完全分离。
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