CN115817852A - 可复位充气解锁装置 - Google Patents

Abstract

本发明可复位充气解锁装置。它包括具有空腔结构的缸体，所述缸体头端连通有充气孔，所述缸体尾端连通有与缸体同轴线布置的缸套，所述缸套远离缸体底端面上开设有缸套孔，所述缸体与缸套构成的空腔内沿轴向方向设置有气压杆，所述气压杆靠近缸套端的外周套设有锁定杆，所述缸体包括第一环状台阶、第二环状台阶和第三环状台阶；所述气压杆包括气压杆头部、第一环形凸台、第一环形凹槽、第二环形凸台和气压杆尾部；所述锁定杆包括锁定杆头部和锁定杆尾部，所述锁定杆头部外壁与缸体内腔相匹配，所述锁定杆尾部部分位于缸体空腔内，部分延伸出缸套孔。本发明为纯机械结构设计，通过气压杆与锁定杆之间的相互配合，实现解锁功能和重复使用功能。

Description

可复位充气解锁装置

技术领域

本发明涉及航天器锁定与解锁技术领域，具体地指一种可复位充气解锁装置。

背景技术

航天器又称空间飞行器、天空飞行器，按照天体力学的规律在空中运行，执行探索、开发等特定任务的各类飞行器。在航天器发射飞行过程中许多部件都必须处于收拢、压紧状态，但当航天器到达预定轨道后这些部件再解锁、展开。解锁装置正是随着在轨展开以及分离技术的发展逐渐发展起来的，它既可以实现航天器部件的压紧、或航天器舱体之间以及两个航天器之间的连接，又可以按规定的要求实现解锁或分离。

在未解锁状态下，解锁装置的外部会承受一定的预紧力，此时解锁装置内部需要施加较小的力将解锁装置解锁。通常情况下，采用在解锁装置内部使用火工品来完成解锁，但是这种解锁装置存在如下缺点：第一，解锁装置解锁后无法恢复，仅能使用一次；第二，使用的火工品在抽验时具有一定安全隐患；第三，采用解锁装置进行地面试验时需要投入较大成本。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明提出一种可复位充气解锁装置，采用纯机械结构，未解锁状态下解锁装置外部可以承受巨大的拉力，完成解锁后无需更换零件，解锁装置便可重复使用。

为达到上述目的，本发明所设计的一种可复位充气解锁装置，包括具有空腔结构的缸体，所述缸体头端连通有充气孔，所述缸体尾端连通有与缸体同轴线布置的缸套，所述缸套远离缸体底端面上开设有缸套孔，所述缸体与缸套构成的空腔内沿轴向方向设置有气压杆，所述气压杆靠近缸套端的外周套设有锁定杆，其特别之处在于：

所述缸体从充气孔位置处至尾端依次设置有第一环状台阶、第二环状台阶和第三环状台阶，且第一环状台阶直径大于第二环状台阶直径，第二环状台阶直径大于第三环状台阶直径，所述第一环状台阶上贯穿有沿径向分布的多个第一圆孔，所述第一圆孔内设置有堵头，所述第三环状台阶上贯穿有沿径向分布的多个第二圆孔，所述第二圆孔内嵌置有推力钨球，所述推力钨球外侧设有套在第三环状台阶外周的挡环，所述挡环靠近第二环状台阶侧的外周边与第二环状台阶端面相抵接，所述挡环远离第二环状台阶端面贴合有套设在第三环状台阶外周的大弹簧，所述大弹簧尾端延伸至缸套底端面；

所述气压杆从远离缸套端至靠近缸套端依次设置有气压杆头部、第一环形凸台、第一环形凹槽、第二环形凸台和气压杆尾部，所述第一环形凸台外周设置有与缸体内腔紧密贴合的大密封圈，所述第二环形凸台对应于第一圆孔位置处，所述气压杆尾部外周套设有小弹簧；

所述锁定杆从靠近气压杆端至远离气压杆端依次设置有锁定杆头部和锁定杆尾部，所述锁定杆头部外壁与缸体内腔相匹配，所述锁定杆尾部外壁与缸套孔相匹配；所述锁定杆头部开凿有用于内置第二环形凸台和小弹簧的轴向凹孔，所述轴向凹孔对应于第二环形凸台外壁上贯穿有沿径向分布的多个第三圆孔，所述第三圆孔与第一圆孔相对应，所述第三圆孔内嵌置有自锁钨球，所述自锁钨球内侧与第二环形凸台相抵接，外侧与堵头相抵接，所述锁定杆头部外壁对应于推力钨球位置处开凿有与推力钨球相抵接的第二环形凹槽，所述锁定杆尾部部分位于缸体空腔内，部分延伸出缸套孔。

进一步地，所述缸套远离缸体底端面的内侧设置有缓冲垫。

进一步地，所述堵头与第一环状台阶之间通过螺纹连接，所述堵头端口装配有小密封圈，所述堵头与自锁钨球接触面设置为圆锥面。

更进一步地，所述第二环形凸台与第一环形凹槽之间设置有滚动斜面，便于自锁钨球滚动，所述第二环形凸台与气压杆尾部之间为垂直面。

更进一步地，所述挡环与推力钨球接触面为斜面，所述挡环与大弹簧接触面为垂直面。

更进一步地，所述小弹簧被完全压缩时的推力、挡环与推力钨球接触斜面的斜面角度、以及大弹簧的抗力根据解锁所需压力进行设定。

进一步地，所述缸套孔沿径向截面为非圆形结构，用于防止锁定杆与缸套相对转动。

进一步地，所述第一圆孔孔轴与第二圆孔孔轴相错开。

进一步地，所述小弹簧被完全压缩时的推力小于推力钨球推动大弹簧所需的推力。

进一步地，所述气压杆头部与缸体内腔轴向顶端接触，保证进气顺畅。

本发明的优点在于：

1、本发明为纯机械结构设计，通过气压杆结构与锁定杆结构之间的相互配合，在未解锁时，利用锁定杆上的第三圆孔和气压杆上的第二环形凸台限制自锁钨球径向移动，锁定杆即使受到外侧拉力，也不会被拉动；解锁时，由于锁定杆被自锁钨球锁定，气压杆便将推力传递至小弹簧，气体推动气压杆压缩小弹簧，小弹簧与锁定杆上的轴向凹孔孔底接触后，自锁钨球沿径向移动到内侧，脱离与堵头的接触，置于气压杆上的第一环形凹槽内，便完成初步解锁；气压继续增大到设定值时，锁定杆在气压杆的带动下继续朝向外侧移动，并对推力钨球沿径向向外挤压，推力钨球通过挡环压缩大弹簧，当推力钨球完全脱离锁定杆上的第二环形凹槽后，锁定杆尾部被完全推出，完成全部解锁；

2、本发明中的解锁气压通过调整小弹簧被完全压缩时的推力、挡环与推力钨球接触斜面的斜面角度、以及大弹簧的抗力来调整；

3、本发明复位简单，在完全解锁泄压后，将锁定杆向靠近充气孔方向推动直至复位，此时推力钨球在大弹簧的推动下会自动回退至锁定杆上的第二环形凹槽内，气压杆被小弹簧推出，自锁钨球沿着第一环形凹槽与第二环形凸台之间的滚动斜面被推动到锁定杆上的第三圆孔内，恢复到初始状态，即可重复使用；

4、本发明无需拆卸、无需更换零件即可完成复位，提高使用效率；

本发明可复位充气解锁装置为纯机械结构设计，无需拆卸，通过气压杆结构与锁定杆结构之间的相互配合，利用解锁气压调整小弹簧被完全压缩时的推力、挡环与推力钨球接触斜面的斜面角度、以及大弹簧的抗力，实现解锁功能和重复使用功能，提高使用效率。

附图说明

图1为本发明可复位充气解锁装置的三维爆炸右视图；

图2为本发明可复位充气解锁装置的三维爆炸左视图；

图3为本发明可复位充气解锁装置在锁定状态下沿自锁钨球截面的剖视图；

图4为本发明可复位充气解锁装置在解锁过程中沿推力钨球截面的剖视图；

图5为本发明可复位充气解锁装置在解锁状态下沿推力钨球截面的剖视图；

图中：缸体1、缸套2、气压杆3、锁定杆4、挡环5、小弹簧6、大弹簧7、堵头8、小密封圈9、大密封圈10、自锁钨球11、推力钨球12、缓冲垫13；

缸体1包括：第一环状台阶1-1、第二环状台阶1-2、第三环状台阶1-3、第一圆孔1-4、第二圆孔1-5、充气孔1-6；

缸套2包括：缸套孔2-1；

气压杆3包括：气压杆头部3-1、第一环形凸台3-2、第一环形凹槽3-3、第二环形凸台3-4、气压杆尾部3-5、滚动斜面3-6；

锁定杆4包括：锁定杆头部4-1、锁定杆尾部4-2、轴向凹孔4-3、第三圆孔4-4、第二环形凹槽4-5。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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，因此不能理解为对发明的限制。

如图1～5所示，本可复位充气解锁装置，包括具有空腔结构的缸体1，所述缸体1头端连通有充气孔1-6，所述缸体1尾端连通有与缸体1同轴线布置的缸套2，所述缸套2远离缸体1底端面上开设有缸套孔2-1，所述缸体1与缸套2构成的空腔内沿轴向方向设置有气压杆3，所述气压杆3靠近缸套2端的外周套设有锁定杆4。

具体地，所述缸体1设计充气孔1-1，一端用于外部固定连接，另一端与缸套2连通。

所述缸体1从充气孔1-6位置处至尾端依次设置有第一环状台阶1-1、第二环状台阶1-2和第三环状台阶1-3，且第一环状台阶1-1直径大于第二环状台阶1-2直径，第二环状台阶1-2直径大于第三环状台阶1-3直径，所述第一环状台阶1-1上贯穿有沿径向分布的多个第一圆孔1-4，所述第一圆孔1-4内设置有堵头8。

所述第三环状台阶1-3上贯穿有沿径向分布的多个第二圆孔1-5，所述第二圆孔1-5内嵌置有推力钨球12，所述推力钨球12外侧设有套在第三环状台阶1-3外周的挡环5，所述挡环5靠近第二环状台阶1-2侧的外周边与第二环状台阶1-2端面相抵接，所述挡环5远离第二环状台阶1-2端面贴合有套设在第三环状台阶1-3外周的大弹簧7，所述大弹簧7尾端延伸至缸套2底端面。

具体地，所述缸套2与第二环状台阶1-2之间采用螺纹连接。

推力钨球12沿圆周均布数个，具有较高强度，可承受较大压力。

具体地，所述挡环5能够在第三环状台阶1-3外周进行轴向移动，所述挡环5与推力钨球12接触面为斜面，所述挡环5与大弹簧7接触面为垂直面。大弹簧7轴向靠挡环5与缸套2底端面限位，径向靠缸套2内壁与第三环状台阶1-3外壁限位。

具体地，所述缸套2远离缸体1底端面的内侧设置有缓冲垫13。

所述气压杆3从远离缸套2端至靠近缸套2端依次设置有气压杆头部3-1、第一环形凸台3-2、第一环形凹槽3-3、第二环形凸台3-4和气压杆尾部3-5，所述第一环形凸台3-2外周设置有与缸体1内腔紧密贴合的大密封圈10，所述第二环形凸台3-4对应于第一圆孔1-4位置处，所述气压杆尾部3-5外周套设有小弹簧6。

具体地，所述第二环形凸台3-4与第一环形凹槽3-3之间设置有滚动斜面3-6，便于自锁钨球11滚动，所述第二环形凸台3-4与气压杆尾部3-5之间为垂直面。

所述锁定杆4从靠近气压杆3端至远离气压杆3端依次设置有锁定杆头部4-1和锁定杆尾部4-2，所述锁定杆头部4-1外壁与缸体1内腔相匹配，所述锁定杆尾部4-2外壁与缸套孔2-1相匹配。所述锁定杆头部4-1开凿有用于内置第二环形凸台3-4和小弹簧6的轴向凹孔4-3，所述轴向凹孔4-3对应于第二环形凸台3-4外壁上贯穿有沿径向分布的多个第三圆孔4-4，所述第三圆孔4-4与第一圆孔1-4相对应，所述第三圆孔4-4内嵌置有自锁钨球11，所述自锁钨球11内侧与第二环形凸台3-4相抵接，外侧与堵头8相抵接，所述锁定杆头部4-1外壁对应于推力钨球12位置处开凿有与推力钨球12相抵接的第二环形凹槽4-5，所述锁定杆尾部4-2部分位于缸体1空腔内，部分延伸出缸套孔2-1。

锁定杆头部4-1设置的轴向凹孔4-3，保证气压杆3能够朝向锁定杆移动一段距离。小弹簧6轴向靠轴向凹孔4-3与第二环形凸台3-4、气压杆尾部3-5之间为垂直面限位，径向靠轴向凹孔4-3限位。在完全解锁泄压，进行复位时，小弹簧6能够推动气压杆3，保证气压杆3与锁定杆4不受外力时相距一定距离。另外，所述小弹簧6被完全压缩时的推力小于推力钨球12推动大弹簧7所需的推力。

具体地，所述缸套孔2-1沿径向截面为非圆形结构，用于防止锁定杆4与缸套2相对转动。

自锁钨球11沿圆周均布数个，具有较高强度，可承受较大压力。

优选地，所述堵头8端口装配有小密封圈9，所述堵头8与自锁钨球11接触面设置为圆锥面。通过堵头8端口的小密封圈9消除堵头8与缸体1之间的间隙，防止缸体1空腔内气体泄露。所述堵头8数量与自锁钨球11数量一致，堵头8具有较高强度，与第一环状台阶1-1之间通过螺纹连接。

优选地，所述第一圆孔1-4孔轴与第二圆孔1-5孔轴相错开。

优选地，所述气压杆头部3-1与缸体1内腔轴向顶端接触，且推杆头部3-1轴线与缸体1、缸套2轴线重叠，保证进气顺畅。

本发明为纯机械结构设计，通过气压杆3结构与锁定杆4结构之间的相互配合，在未解锁时，利用锁定杆4上的第三圆孔4-4和气压杆3上的第二环形凸台3-4限制自锁钨球11径向移动，锁定杆4即使受到外侧拉力，也不会被拉动，如图3所示；解锁时，由于锁定杆4被自锁钨球11锁定，气压杆3便将推力传递至小弹簧6，气体推动气压杆3压缩小弹簧6，小弹簧6与锁定杆4上的轴向凹孔4-3孔底接触后，自锁钨球11沿径向移动到内侧，脱离与堵头8的接触，置于气压杆3上的第一环形凹槽3-3内，便完成初步解锁，如图4所示；气压继续增大到设定值时，锁定杆4在气压杆3的带动下继续朝向外侧移动，并对推力钨球12沿径向向外挤压，推力钨球12通过挡环5压缩大弹簧7，当推力钨球12完全脱离锁定杆4上的第二环形凹槽4-5后，锁定杆尾部4-2被完全推出，完成全部解锁，如图5所示。

所述小弹簧6被完全压缩时的推力、挡环5与推力钨球12接触斜面的斜面角度、以及大弹簧7的抗力根据解锁所需压力进行设定。

另外，本发明中的解锁气压通过调整小弹簧6被完全压缩时的推力、挡环5与推力钨球12接触斜面的斜面角度、以及大弹簧7的抗力来调整。

本发明复位简单，在完全解锁泄压后，将锁定杆4向靠近充气孔1-6方向推动直至复位，此时推力钨球12在大弹簧7的推动下会自动回退至锁定杆4上的第二环形凹槽4-5内，气压杆3被小弹簧6推出，自锁钨球11沿着第一环形凹槽3-3与第二环形凸台3-4之间的滚动斜面3-6被推动到锁定杆4上的第三圆孔4-4内，恢复到初始状态，即可重复使用。本发明无需拆卸、无需更换零件即可完成复位，提高使用效率。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可复位充气解锁装置，包括具有空腔结构的缸体(1)，所述缸体(1)头端连通有充气孔(1-6)，所述缸体(1)尾端连通有与缸体(1)同轴线布置的缸套(2)，所述缸套(2)远离缸体(1)底端面上开设有缸套孔(2-1)，所述缸体(1)与缸套(2)构成的空腔内沿轴向方向设置有气压杆(3)，所述气压杆(3)靠近缸套(2)端的外周套设有锁定杆(4)，其特征在于：

所述缸体(1)从充气孔(1-6)位置处至尾端依次设置有第一环状台阶(1-1)、第二环状台阶(1-2)和第三环状台阶(1-3)，且第一环状台阶(1-1)直径大于第二环状台阶(1-2)直径，第二环状台阶(1-2)直径大于第三环状台阶(1-3)直径，所述第一环状台阶(1-1)上贯穿有沿径向分布的多个第一圆孔(1-4)，所述第一圆孔(1-4)内设置有堵头(8)，所述第三环状台阶(1-3)上贯穿有沿径向分布的多个第二圆孔(1-5)，所述第二圆孔(1-5)内嵌置有推力钨球(12)，所述推力钨球(12)外侧设有套在第三环状台阶(1-3)外周的挡环(5)，所述挡环(5)靠近第二环状台阶(1-2)侧的外周边与第二环状台阶(1-2)端面相抵接，所述挡环(5)远离第二环状台阶(1-2)端面贴合有套设在第三环状台阶(1-3)外周的大弹簧(7)，所述大弹簧(7)尾端延伸至缸套(2)底端面；

所述气压杆(3)从远离缸套(2)端至靠近缸套(2)端依次设置有气压杆头部(3-1)、第一环形凸台(3-2)、第一环形凹槽(3-3)、第二环形凸台(3-4)和气压杆尾部(3-5)，所述第一环形凸台(3-2)外周设置有与缸体(1)内腔紧密贴合的大密封圈(10)，所述第二环形凸台(3-4)对应于第一圆孔(1-4)位置处，所述气压杆尾部(3-5)外周套设有小弹簧(6)；

所述锁定杆(4)从靠近气压杆(3)端至远离气压杆(3)端依次设置有锁定杆头部(4-1)和锁定杆尾部(4-2)，所述锁定杆头部(4-1)外壁与缸体(1)内腔相匹配，所述锁定杆尾部(4-2)外壁与缸套孔(2-1)相匹配；所述锁定杆头部(4-1)开凿有用于内置第二环形凸台(3-4)和小弹簧(6)的轴向凹孔(4-3)，所述轴向凹孔(4-3)对应于第二环形凸台(3-4)外壁上贯穿有沿径向分布的多个第三圆孔(4-4)，所述第三圆孔(4-4)与第一圆孔(1-4)相对应，所述第三圆孔(4-4)内嵌置有自锁钨球(11)，所述自锁钨球(11)内侧与第二环形凸台(3-4)相抵接，外侧与堵头(8)相抵接，所述锁定杆头部(4-1)外壁对应于推力钨球(12)位置处开凿有与推力钨球(12)相抵接的第二环形凹槽(4-5)，所述锁定杆尾部(4-2)部分位于缸体(1)空腔内，部分延伸出缸套孔(2-1)。

2.根据权利要求1所述的可复位充气解锁装置，其特征在于：所述缸套(2)远离缸体(1)底端面的内侧设置有缓冲垫(13)。

3.根据权利要求1所述的可复位充气解锁装置，其特征在于：所述堵头(8)与第一环状台阶(1-1)之间通过螺纹连接，所述堵头(8)端口装配有小密封圈(9)，所述堵头(8)与自锁钨球(11)接触面设置为圆锥面。

4.根据权利要求3所述的可复位充气解锁装置，其特征在于：所述第二环形凸台(3-4)与第一环形凹槽(3-3)之间设置有滚动斜面(3-6)，便于自锁钨球(11)滚动，所述第二环形凸台(3-4)与气压杆尾部(3-5)之间为垂直面。

5.根据权利要求4所述的可复位充气解锁装置，其特征在于：所述挡环(5)与推力钨球(12)接触面为斜面，所述挡环(5)与大弹簧(7)接触面为垂直面。

6.根据权利要求5所述的可复位充气解锁装置，其特征在于：所述小弹簧(6)被完全压缩时的推力、挡环(5)与推力钨球(12)接触斜面的斜面角度、以及大弹簧(7)的抗力根据解锁所需压力进行设定。

7.根据权利要求1所述的可复位充气解锁装置，其特征在于：所述缸套孔(2-1)沿径向截面为非圆形结构，用于防止锁定杆(4)与缸套(2)相对转动。

8.根据权利要求1所述的可复位充气解锁装置，其特征在于：所述第一圆孔(1-4)孔轴与第二圆孔(1-5)孔轴相错开。

9.根据权利要求1所述的可复位充气解锁装置，其特征在于：所述小弹簧(6)被完全压缩时的推力小于推力钨球(12)推动大弹簧(7)所需的推力。

10.根据权利要求1所述的可复位充气解锁装置，其特征在于：所述气压杆头部(3-1)与缸体(1)内腔轴向顶端接触，保证进气顺畅。

Images