CN1260480C - 用于航天领域的受控释放机构 - Google Patents

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CN1260480C CNB018085512A CN01808551A CN1260480C CN 1260480 C CN1260480 C CN 1260480C CN B018085512 A CNB018085512 A CN B018085512A CN 01808551 A CN01808551 A CN 01808551A CN 1260480 C CN1260480 C CN 1260480C
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Abstract

本发明涉及一种特别用于航天工业领域的机械装置，其特征在于，所述装置组合包括：两个能够相对移动的结构零件(100、200)、一个能够在开始时阻止两个结构零件(100、200)之间相对移动的挡止装置(300)、一个挡止装置(300)的受控锁定装置(400)，该锁定装置能够在开始时阻止挡止装置的移动，然后，在第一阶段，在控制下使挡止装置(300)滑动一个控制的距离，并释放两个结构零件(100、200)之间的应力，然后在第二阶段，完全释放挡止装置(300)，并由此释放结构零件(100、200)。

Description

用于航天领域的受控释放机构
技术领域
本发明涉及受控释放机构领域，尤其涉及(但不专指)烟火(pyromécanismes)机构，即受烟火作用控制的机构领域。
本发明非专一地用于航天工业领域，例如运载火箭或卫星领域。
背景技术
通过已知的热作用起动的装置，特别是已知的烟火装置提供了很大的可能性。特别是它们在提供的能量和装载重量之间具有很大的潜力，并且具有很高的可靠性。它们还对电磁辐射有很强的不敏感性。
但是这些机构也有一个很大的缺点：它们的运行产生很大的动态冲击。
实际上，冲击和振动的水平对它们附近的不坚固设备的使用常常是严重的障碍。
发明内容
本发明的目的是提出一种不具有上述缺点的新装置。
此目的在本发明的范围中通过一种设备达到，该设备组合包括：
—两个能够相对移动的结构零件；
—一个能够在开始时防止两个结构元件之间相对移动的挡止装置；
—一个挡止装置的受控锁定装置，该装置能够在开始时禁止挡止装置的任何释放，然后在控制下，在第一阶段，使挡止装置在一个控制的幅度上滑动，因此能够释放2个结构元件之间的应力，然后在第二阶段，完全(并可能是被迫)释放挡止装置，并由此释放结构零件。
根据本发明的另一个有利特征，锁定装置包括至少一个以低熔点材料，例如一种金属为基础的元件，和一个适当功率的加热装置，例如一种强放热的烟火组合物。
根据本发明的另一个有利特征，锁定装置包括两个备用的和/或辅助的元件。
根据本发明的另一个有利特征，锁定装置包括一个用一种低熔点材料焊接在一个能够移动的结构零件上的环形件。
根据本发明的另一个有利特征，所述环形件由一个能够在焊接材料熔化时破坏的结构构成。
根据本发明的另一个有利特征，锁定装置包括一个形成移动阻挡的低熔点材料块。
根据本发明的另一个有利特征，挡止装置包括一个与可移动结构零件接合的钳形结构。
附图说明
阅读下面的详细描述并参照作为非限定例子给出的附图可以了解本发明的其他特征、目的和优点，附图表示一个符合本发明的装置处于原始储存位置的轴向纵剖面图。
具体实施方式
附图所示的装置包括2个可以相对移动的结构零件100和200、一个挡止装置300和一个锁定装置400。
结构零件100和200可以作为许多实施方式的目标，特别是它们的顶压装置的外部界面。
根据附图所示的推荐实施例，其中一个零件100由一个整体为围绕轴O-O的环形固定外壳构成。
更确切地说，根据附图所示的实施例，零件100由6个下面将要详细描述的构件101、102、103、104、105、106组装形成。但是，本发明不局限于这个特殊的实施例。
第二个结构零件200由一个以轴O-O为中心的刚性直杆构成。
外壳100有一个具有几个腔的内室110，挡止装置300和锁定装置400装在内室110中。
结构零件200穿过外壳100的一个成为与轴O-O垂直的端部隔板构件101。
下面，为了简化描述，外壳100的这个端部112将叫做“上游端”，零件200从该端伸出，外壳的相反端114叫做“下游端”。
因此，当结构零件200被挡止装置300释放时，它能够沿O-O轴相对外壳100滑动。
本发明最好用于零件200被辅助装置(附图中未示)向外壳100之外弹性顶压的设置中。
可以看到，零件200在外壳100内的自由端202上设有一个环形凸起210。这个凸起与挡止装置300配合。
凸起210最好有一个面向零件200、在外壳100以外的端点204的锥形表面212。
阻挡零件300最好由一个能够抓住上述凸起210的钳夹装置组成，以便在开始时阻止零件200的任何移动。
阻挡零件为一个由几个均匀分布在轴O-O周围的壳片组成的钳夹装置，这些壳片在静止位置被外壳100关闭，并与杆200的凸起210啮合。
但是，当钳夹装置300被相联的锁定装置400释放时，它可以相对外壳移动，以便从外壳100形成的封闭装置中脱出，并释放杆200。
钳夹装置300的每个壳片包括一个扇形柱形隔板302，隔板的每一端分别设有一个内凸缘和一个外凸缘。
在上游端，内凸缘和外凸缘分别为310和312，在下游端，内凸缘和外凸缘分别为320和322。
上游内凸缘310的几何形状与凸起210互补，并且能够与凸起210配合。在最初静止位置，正如在附图中看到的，形成钳夹装置300的壳片在轴O-O附近收紧，内凸缘在凸起210的上游形成一个阻挡。因此，钳夹装置300轴向保持杆200，并阻止杆200拔出。
上游外凸缘312位于外壳100中形成的一个辅助套筒120中。
因此，在最初静止位置，外凸缘312贴靠在套筒120的内圆周上，并阻止钳夹装置300张开。
但是，从外凸缘312随着钳夹装置300沿轴O-O的滑动超过套筒120的上游端时起，所述外凸缘312从套筒120脱出。因此，组成钳夹装置300的壳片可以张开，并释放杆200。
本领域技术人员明白，由于轴向施加在杆200上的力，凸起210的锥形表面与凸缘310之间的配合有助于使钳夹装置张开。
在静止位置，外凸缘312最好与套筒120的上游端对齐。另外，外凸缘312的轴向延伸量最好约为2mm。因此，本领域技术人员知道，为了使钳夹装置300的凸缘312从套筒120脱出，以便使钳夹装置300张开并释放杆200，只要使钳夹装置滑动2mm就够了。
下游内凸缘320与一个属于锁定装置400的活塞410配合。
活塞410能够沿轴O-O相对外壳100移动。但是，开始时通过下面将要更详细地描述的装置使活塞410在外壳100中固定不动。
更确切地说，静止时，凸缘320位于一个在活塞410上形成的环形凸台412的下游。因此，只要活塞410在不能在外壳100中移动，凸台412与凸缘320之间形成的配合就阻止钳夹装置300的移动。
下游外凸缘322位于室110的一个辅助柱形段111中，在该柱形段111形成的环形凹槽116的下游。静止时，分开凹槽116和外凸缘322的距离大于钳夹装置300从套筒120脱出要求的滑动幅度。
因此，钳夹装置300的移动幅度受到贴靠凹槽116的凸缘322的阻挡限制。
除活塞410外，锁定装置400包括一个最好为烟火组分的加热装置440、一个环形件460和一个最好为一种金属的低熔点材料块480。
正如阅读下面的详细描述所能了解的，环形件460和低熔点金属块构成2个备用的装置。
烟火组合物440最好混有或结合有少量能够产生气体的粉末，气体能够保证起动后活塞向外壳上游端推进。
烟火组合物440位于活塞410的一个封闭室414中。室414通向活塞410的下游端，面对一个最好是电动的起爆器420，起爆器由成为外壳的下游端114的构件105携带。
更确切地说，烟火组合物440位于封闭室414底部的一个接地块442的下游。
活塞410的下游端附近有一个环形凸缘416。
环形件460和低熔点金属块480轴向串联位于环形凸缘416的上游与外壳100上形成的、朝向外壳100的下游端114的环形凹槽118之间。
根据附图所示的实施例，环形件460位于金属块480的上游。
环形件460位于活塞410的周围。它具有一支架的整体形状。因此环形件由一个厚度很小的中央柱体462和两个分别在两端的凸肩464和466组成。
上游凸肩464贴靠凹槽118。下游凸肩466贴靠低熔点金属块480。
环形件460的内径与活塞410的局部直径互补。另外，环形件460用一种低熔点金属焊接在活塞410上。
中央柱体加工厚度的确定在于，随着烟火组合物440的点燃使焊接熔化后，外部环境施加在杆200上的轴向力，即反应到钳夹装置300上和活塞410上的力，造成柱体462的破坏，因而造成环形件460的破坏。
换句话说，环形件460的设计使之不能抵抗外部环境施加的预应力。但是，一旦焊接在活塞410上，就避免了环形件460在预应力的作用下破坏。
低熔点金属块480是一个位于活塞410周围的环形件，在环形件460的凸肩466与活塞410的凸缘416之间。
需要指出的是，烟火组合物440在活塞410的室414中的轴向位置的确定使得所述烟火组合物440与环形件460和低熔点金属块480相对。因此，当烟火组合物点燃时，烟火组合物440保证环形件460的焊药和金属块48相继熔化。
还需要指出的是，该装置最好包括保证腔室110装有锁定装置的部分的密封性的装置。
为此，最好在外壳100的两个构件104和105之间的一个凹槽107中设有环形密封垫，并在活塞410的端点设两个环形密封垫，分别在活塞410与凹槽118之间和活塞410与外壳的下游段之间。根据附图所示，后两个环形密封垫分别位于外壳100形成凹槽118的一段上形成的凹槽119和活塞410的圆周上形成的凹槽418中。
另外，最好在钳夹装置300下游的活塞410的外圆周上设有一个面向外壳100上游端112的锥形凹槽422。在必要的情况下，烟火组合物点燃后，如果杆200施加在300上的力不足以移动钳夹装置300，凹槽422可以顶压凸缘320，以便相继造成钳夹装置的轴向移动，然后打开钳夹装置。
另外，在附图中观察到，活塞410的上游端有一个贴靠杆200的下游端的轴向延长部430，以便当活塞410移动时迫使杆200移动。
作为非限定例子，构成块480和环形件460的焊药的低熔点金属可以由下列方式之一形成：
—Bi50/Pb28/Sn22(用于95-110℃的熔化温度)或
—In(用于156℃左右的熔化温度)或
—Sn或Sn85/Zn15(用于250-300℃的熔化温度)或
—Pb82.5/Cd17.5或
—Pb96/Sb4(用于250-300℃的熔化温度)
烟火组合物的由下列之一组成：
—Al+Fe2O3
—Mg+Fe2O3
—Al+CuO
—Mg+CuO
装置的运行主要如下：
静止时，轴向串联插在凹槽118与活塞410的凸缘416之间的焊接环形件460和低熔点金属块480使活塞410不能在外壳100中移动。因此，活塞410通过其凸缘412把钳夹装置300保持在120中。因此，钳夹装置300不能张开，钳夹装置300又通过内凸缘212抓住杆200。
当烟火组合物在起爆器的作用下点燃时，环形件460首先脱焊，这又造成环形件460的破坏，柱体460轴向折叠或弯曲。因此活塞410可以在外壳100中轴向移动，向上游端112靠近。因此，钳夹装置300也可以在施加在杆200的拉力作用下移动。当钳夹装置300滑动时，杆200的顶压运动链中的应力得以释放。然后外凸缘312从套筒120脱出起，钳夹装置300张开。因此杆200被释放。
另外，低熔点金属块480也被成分440放出的热量熔化。因此，在环形件460不起作用的情况下，即在环形件460没有破坏的情况下，仍然得到上述功能(活塞移动，然后钳夹装置移动)。
因此块480具有保证装置所需功能的备用作用。
另外需要指出的是，只要需要，如果外部环境施加在杆200上的力不足以保证活塞410和杆200的移动，烟火组合物产生的气体的膨胀可以保证活塞410的移动，然后一方面靠凹槽422使钳夹装置300移动，然后张开，另一方面靠延伸部430使杆200移动。
本领域技术人员知道，在本发明范围内提出的结构可以在实施系统的最终释放前的第一时间内平稳释放应力。
在本发明范围内提出的结构还具有可以通过处于熔化状态的焊接金属的压延控制活塞410移动速度的优点。
当然，本发明不局限于刚才描述的特殊实施例，而是可以扩展到所有符合其思路的变型。
特别是在本发明的范围内：
—可以用任何适当的加热装置，如电加热装置代替强放热烟火组合物；
—可以用任何适当的材料，如蜡、低共熔合金等代替低熔点金属460、480。

Claims (28)

1.用于航天领域的机械装置，其特征在于，所述机械装置组合包括：
—两个结构零件(100、200)，其适合于沿一轴(O-O)相对移动的；
—挡止装置(300)，其适合在开始时阻止所述两个结构零件(100、200)之间相对移动；和
—锁定装置(400)，其用于受控地锁定所述挡止装置(300)，所述锁定装置适合在开始时阻止所述挡止装置的任何释放，
其特征在于，所述锁定装置(400)适合于：在控制下连续地使所述挡止装置(300)沿所述轴(O-O)的长度方向滑动一受控制的距离——所述受控制的距离适合释放所述的两个结构零件(100、200)之间的应力，然后，在第二阶段，完全释放所述挡止装置(300)，并由此释放所述结构零件(100、200)；所述锁定装置(400)包括至少一个低熔点材料的零件(460、480)和一个适当功率的加热装置(440)
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述锁定装置(400)包括两个备用的零件(460、480)。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述锁定装置(400)包括一个环形件(460)，其借助于一低熔点材料焊接到一能够相对移动的结构零件之一(200)上。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述环形件(460)由一在焊接材料熔化时可破坏的结构构成。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述锁定装置(400)包括一形成移动阻挡的低熔点材料块(480)。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述挡止装置(300)包括一与所述能够相对移动的结构零件(200)之一相接合的钳形结构。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述结构零件之一(100)为一绕轴O-O的整体环形的固定外壳，而第二个结构零件(200)由一以轴O-O为中心的刚性直杆形成。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述两个结构零件(100、200)受弹性顶压而离开。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述结构零件之一(200)配有一环形凸起(210)，所述环形凸起(210)与所述挡止装置的钳夹装置(300)配合。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述凸起(210)由一锥形表面(212)形成，所述锥形表面(212)趋向于顶压所述钳夹装置(300)进入一打开位置。
11.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述钳夹装置(300)由多个壳片组成，所述多个壳片均匀地分布在所述装置的轴O-O周围并且被一外壳(100)封闭。
12.如权利要求6所述的装置，其特征在于，当所述钳夹装置(300)被所述锁定装置(400)释放时，它可以相对所述机械装置的外壳移动，以便从所述外壳(100)形成的封闭装置脱出。
13.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述钳夹装置(300)的每个壳片包括一柱段形状的隔板(302)，所述隔板的每一端分别设有一内凸缘(310、320)和一外凸缘(312、322)。
14.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述钳夹装置(300)具有一些上游外凸缘(312)，所述上游外凸缘(312)位于一在所述外壳(100)中形成的辅助套筒(120)中。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，静止时，所述外凸缘(312)与所述套筒(120)的上游端对齐，且所述凸缘(312)的轴向延伸量最好约为2mm。
16.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述钳夹装置(300)与一能够沿轴O-O相对所述外壳(100)移动的活塞(410)配合，但开始时所述低熔点装置阻止所述活塞在所述外壳(100)中移动。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述活塞(410)包括一凸台(412)，所述凸台(412)形成对所述钳夹装置(300)的凸缘(320)的挡止。
18.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述机械装置包括一组合物(440)，所述组合物包括一化合物，其能够产生保证所述活塞(410)的推进作用的气体。
19.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述环形件(460)和所述低熔点材料块(480)轴向串联位于一活塞(410)的一环形凸缘(416)与一在外壳(100)上形成的环形凹槽(118)之间。
20.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述环形件(460)由一厚度很小的中央柱体(462)和两个分别在所述柱体的端部处的凸肩(464、466)组成。
21.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置包括一活塞(410)，在所述钳夹装置(300)下游，所述活塞外圆周上设有一锥形凹槽(422)，所述凹槽能够使所述钳夹装置轴向移动，然后打开钳夹装置。
22.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括一具有一轴向延长部(430)的活塞(410)，所述轴向延长部(430)贴靠所述结构零件之一(200)的一端，以便在所述活塞(410)移动时迫使所述零件移动。
23.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述低熔点材料是一金属。
24.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述低熔点材料在包括蜡和低共熔合金的组类中选择。
25.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热装置是一强放热的烟火组合物(440)。
26.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热装置包括一电加热装置。
27.如权利要求1所述的装置，其特征在于，产生气体的组合物为一烟火组合物。
28.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述机械装置包括至少一零件(410)，所述零件(410)的移动受低熔点材料(460、480)的压延的控制。
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