CN209852604U - 一种具有高低压控制输出功能的燃气释放装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有高低压控制输出功能的燃气释放装置，包括气体发生器、有效载荷以及压力调节装置，所述压力调节装置包括释放筒，释放筒与气体发生器固定连接，释放筒内设有活塞，活塞通过剪切螺钉与释放筒连接，活塞将释放筒分为第一腔体和第二腔体，释放筒侧壁设有泄压孔，泄压孔与第一腔体连通，所述有效载荷设于释放筒的第二腔体内，所述气体发生器上靠近释放筒的一侧设有节流孔，节流孔与第一腔体连通。该燃气释放装置能够有效降低气动压力，精确控制有效载荷的过载范围，提高有效载荷的释放速度。

Description

一种具有高低压控制输出功能的燃气释放装置

技术领域

本实用新型属于航天工程领域，具体涉及一种具有高低压控制输出功能的燃气释放装置。

背景技术

为完成运载器对有效载荷的分离释放，通常采用具有免维护、免勤务处理的火工释放装置，但均伴随有瞬时、高频及高幅值的冲击过载，会对有效载荷内部电子设备造成极大的损坏，分析主要原因在于产气与释放装置共用腔体，无节流排气孔控制燃气恒流输出，无缓冲初始容积降低峰值压力等控制输出措施。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述不足，提供一种具有高低压控制输出功能的燃气释放装置，有效降低气动压力，精确控制有效载荷的过载范围，提高有效载荷的释放速度。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种具有高低压控制输出功能的燃气释放装置，包括气体发生器、有效载荷以及压力调节装置，所述压力调节装置包括释放筒，释放筒与气体发生器固定连接，释放筒内设有活塞，活塞通过剪切螺钉与释放筒连接，活塞将释放筒分为第一腔体和第二腔体，释放筒侧壁设有泄压孔，泄压孔与第一腔体连通，所述有效载荷设于释放筒的第二腔体内，所述气体发生器上靠近释放筒的一侧设有节流孔，节流孔与第一腔体连通。

作为上述方案的优选，所述释放筒为一端开口的圆筒状结构，释放筒的底部通过紧固件和第一密封圈与气体发生器同轴固定连接，释放筒的底部设有进气口。

作为上述方案的优选，所述释放筒的底部中央设有用于安装剪切螺钉的阶梯沉孔，沉孔的两侧对称设有进气口，所述活塞的底部中央设有能够与剪切螺钉外螺纹配合的螺纹孔。

作为上述方案的优选，所述剪切螺钉与所述节流孔对应设置，剪切螺钉上沿圆周方向开设有削弱槽。

作为上述方案的优选，所述释放筒的开口端同轴设置有限位环，限位环与释放筒通过限位支座固定连接。

作为上述方案的优选，所述限位环设于有效载荷外侧，限位环与所述有效载荷采用花键配合，使得有效载荷只能沿释放筒轴向运动，而不能转动。

作为上述方案的优选，所述释放筒内壁设有导向套，导向套与活塞之间设有第二密封圈。

作为上述方案的优选，所述释放筒内壁上在靠近气体发生器的一端设有凸出台阶，凸出台阶的内径小于活塞的外径，所述活塞的内径等于所述有效载荷的外径。

由于具有上述结构，本实用新型的有益效果在于：

1、通过气体发生器(高压室)燃烧产生气体，利用节流孔控制气体恒流量输出，节流孔与第一腔体及泄压孔配合使用，控制释放筒内(低压室)内压力处于低压状态，防止瞬时、高频及高幅值的冲击过载对有效载荷内部电子设备造成的损坏。

2、利用剪切螺钉控制活塞以及有效载荷运动的起点，设定启动压力，当第一腔体内的气动压力达到所需压力时，剪切螺钉被拉断，活塞受气动压力推动作变加速运动，间接推动有效载荷沿轴向加速运动，在保护有效载荷的同时提高了有效载荷的出筒速度。

3、通过活塞直径、活塞运动行程、泄压孔直径、节流孔直径、剪切螺钉削弱槽直径以及第一腔体的初始容积之间的数值匹配，能够精确控制有效载荷的过载范围及出筒速度值。其中过载范围指：为保证有效载荷顺利释放，具有一定的初速，过载(加速度)必须有个下限值，同时为保证载荷内元器件不受损坏，过载必须有个上限值，即是过载范围。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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。

图1、图2为本实用新型的结构示意图；

图3为本实用新型剪切螺钉的结构示意图

图4为本实用新型在气体发生器内部的压力重复曲线图；

图5为本实用新型在释放筒内部的压力重复曲线图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图3所示，一种具有高低压控制输出功能的燃气释放装置，包括气体发生器11、有效载荷3以及压力调节装置，所述压力调节装置包括释放筒21，释放筒21与气体发生器11固定连接，释放筒21内设有活塞26，活塞26通过剪切螺钉24与释放筒21连接，活塞26将释放筒21分为第一腔体211和第二腔体212，释放筒21侧壁设有泄压孔22，泄压孔22与第一腔体211连通，所述有效载荷3设于释放筒21的第二腔体212内，所述气体发生器11上靠近释放筒21的一侧设有节流孔12，节流孔12与第一腔体211连通。

所述释放筒21为一端开口的圆筒状结构，释放筒21的底部通过紧固件13和第一密封圈14与气体发生器11同轴固定连接，释放筒21的底部设有进气口23。

所述释放筒21的底部中央设有用于安装剪切螺钉24的阶梯沉孔213，阶梯沉孔213的两侧对称设有进气口23，所述活塞26的底部中央设有能够与剪切螺钉24外螺纹配合的螺纹孔261。所述剪切螺钉24与所述气体发生器11上的节流孔12对应设置，剪切螺钉24穿过释放筒21上的阶梯沉孔213与活塞26螺纹连接，剪切螺钉24上沿圆周方向开设有削弱槽241。

所述释放筒21内壁上在靠近气体发生器11的一端设有凸出台阶214，凸出台阶214的内径小于活塞26的外径，通过凸出台阶214与剪切螺钉24的配合，使得在剪切螺钉24受力拉断之前能够始终保持活塞26的初始位置不变。所述活塞26的内径等于所述有效载荷3的外径，使得有效载荷3能够卡接在活塞26内，进而能够保证在剪切螺钉24受力拉断之前有效载荷3的初始位置也不变。

所述释放筒21的开口端同轴设置有限位环29，限位环29与限位支座28固定连接，限位支座28与释放筒21固定连接。所述限位环29设于有效载荷3外侧，限位环29与所述有效载荷3采用花键配合，使得有效载荷3只能沿释放筒21轴向运动，而不能转动。

所述释放筒21内壁设有导向套27，导向套27与活塞26之间设有第二密封圈25，导向套27能够对活塞26的轴向运动起到润滑与导向的作用。

在气体发生器11产气之前，将活塞26的底壁与释放筒21内壁上凸出台阶214的台阶面贴合，并通过剪切螺钉24将活塞26与释放筒21的底部连接，将有效载荷3卡接在活塞26内，有效载荷3的外圆周面与活塞26的内圆周面贴合，进而确定活塞26及有效载荷3的初始位置。此时气体发生器11、释放筒21以及活塞26共同构成了第一腔体211，第一腔体211的有一定的初始容积，第一腔体211的容积会随着活塞26的轴向运动而发生动态变化。

气体发生器11在产生气体之后(气体发生器11采用现有技术)，通过节流孔12将气体恒流输出，气体通过剪切螺钉24两侧的进气口23进入释放筒21内，并向活塞26底壁施加能够使活塞26向远离气体发生器11的方向运动的压力，活塞26将此压力传递给连接在活塞26底壁与释放筒21之间的剪切螺钉24。在剪切螺钉24受力拉断之前，气体在第一腔体211内不断积累，其中一部分气体能够通过释放筒21侧壁的泄压孔22排出，而活塞26和有效载荷3均不发生轴向位移。第一腔体211内气体进入越来越多，压力越来越大，待初始容积内压力达到所需要的的压力时，剪切螺钉24的削弱槽241处受力被拉断，气体在活塞26上产生一定吨位的力，推动活塞26在释放筒21内沿导向套27滑动，活塞26带动有效载荷3一起沿轴向加速向远离气体发生器11的方向运动，当活塞26行程结束时，活塞26运动至释放筒21的尾端，与限位支座28的侧壁接触，受限位支座28的阻力停止运动，有效载荷3以一定的出筒速度弹射出去，与释放筒21分离。

图4、图5分别为气体发生器内部和释放筒内部的压力重复曲线图，从图中可以看到，高压室(气体发生器)内燃烧产气，低压室(释放筒)内低压推动做功，高压室与低压室之间的压力差约10倍。如若高压室压力直接作用到有效载荷上，必将造成有效载荷受损，而本实用新型提供的燃气释放装置，有效的降低了释放筒内的气动压力，防止了瞬时、高频及高幅值的冲击过载对有效载荷内部电子设备造成的损坏。图中的1#、2#、3#为同种状态的三次试验，其压力数值、趋势基本相同，也能够说明本实用新型一致性较好。

图5中，压力曲线在有效载荷脱离释放筒(约20ms)后趋于平稳增大的状态，是因为气体发生器有效产气时间(约40ms)需大于有效载荷所需释放时间(约20ms)，用以保证有效载荷可靠释放以及具有一定的时间裕度。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有高低压控制输出功能的燃气释放装置，其特征在于：包括气体发生器、有效载荷以及压力调节装置，所述压力调节装置包括释放筒，释放筒与气体发生器固定连接，释放筒内设有活塞，活塞通过剪切螺钉与释放筒连接，活塞将释放筒分为第一腔体和第二腔体，释放筒侧壁设有泄压孔，泄压孔与第一腔体连通，所述有效载荷设于释放筒的第二腔体内，所述气体发生器上靠近释放筒的一侧设有节流孔，节流孔与第一腔体连通。

2.根据权利要求1所述的燃气释放装置，其特征在于：所述释放筒为一端开口的圆筒状结构，释放筒的底部通过紧固件和第一密封圈与气体发生器同轴固定连接，释放筒的底部设有进气口。

3.根据权利要求2所述的燃气释放装置，其特征在于：所述释放筒的底部中央设有用于安装剪切螺钉的阶梯沉孔，阶梯沉孔的两侧对称设有进气口，所述活塞的底部中央设有能够与剪切螺钉外螺纹配合的螺纹孔。

4.根据权利要求3所述的燃气释放装置，其特征在于：所述剪切螺钉与所述节流孔对应设置，剪切螺钉上沿圆周方向开设有削弱槽。

5.根据权利要求2所述的燃气释放装置，其特征在于：所述释放筒的开口端同轴设置有限位环，限位环与释放筒通过限位支座固定连接。

6.根据权利要求5所述的燃气释放装置，其特征在于：所述限位环设于有效载荷外侧，限位环与所述有效载荷采用花键配合，使得有效载荷只能沿释放筒轴向运动，而不能转动。

7.根据权利要求1所述的燃气释放装置，其特征在于：所述释放筒内壁设有导向套，导向套与活塞之间设有第二密封圈。

8.根据权利要求1所述的燃气释放装置，其特征在于：所述释放筒内壁上在靠近气体发生器的一端设有凸出台阶，凸出台阶的内径小于活塞的外径，所述活塞的内径等于所述有效载荷的外径。