專利名稱：密封型的小型低沖擊解鎖螺栓的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有高密封性能的小型化解鎖螺栓，是一種小尺寸、強(qiáng)連接、低沖 擊、無(wú)污染的火工連接分離裝置。
背景技術(shù)：
解鎖螺栓在導(dǎo)彈及其他航天器的級(jí)間分離系統(tǒng)上起著十分關(guān)鍵的作用，它的成敗 直接關(guān)系到航天器飛行的任務(wù)完成。到目前為止，解鎖螺栓分離裝置的研究與應(yīng)用比較成 熟，但國(guó)內(nèi)關(guān)于小尺寸、密封型、低沖擊的解鎖螺栓分離裝置研究較少。隨著導(dǎo)彈及各類航天器的逐漸成熟，對(duì)分離系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高，與之配套的 火工分離裝置的研制需求越來(lái)越迫切。對(duì)于現(xiàn)有火工連接分離裝置，一方面結(jié)構(gòu)尺寸和承 載力不能滿足要求；另一方面密封性弱，分離沖擊大。因此，有必要設(shè)計(jì)小型尺寸且密封性 能優(yōu)良的低沖擊火工連接分離裝置。這也是本發(fā)明提出的思路。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈及其他航天器級(jí)間的可靠連接與分離，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種密封型的 小型低沖擊解鎖螺栓分離裝置，其連接強(qiáng)度較高且無(wú)污染。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是(1)選用強(qiáng)度較高的材料，初步設(shè) 計(jì)出一種火工解鎖螺栓分離裝置；在保證單個(gè)裝置連接強(qiáng)度12kN以上的前提下，基于優(yōu)化 設(shè)計(jì)思想，通過(guò)自行編制的Matlab程序?qū)Ω髁悴考叽缂皞€(gè)數(shù)進(jìn)行逐步優(yōu)化。根據(jù)優(yōu)化結(jié) 果，最終采用周向120°分布的三個(gè)金屬楔塊作為外筒與內(nèi)筒的連接機(jī)構(gòu)，使裝置完全裝配 后全長(zhǎng)52. 5mm(不含電起爆器)，最大外徑16mm，實(shí)現(xiàn)了裝置的小型化。(2)通過(guò)在裝置內(nèi) 部嵌入雙0型環(huán)密擋板，使本發(fā)明裝置分離前，活塞和雙0型環(huán)密封擋板接觸配合；分離后， 活塞脫離外筒，雙0型環(huán)密封擋板被卡在外筒內(nèi)部，阻止電起爆器產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)燃?xì)馔庑?，?shí) 現(xiàn)了裝置的高密封性與無(wú)污染性。(3)通過(guò)剪切銷固定外筒、內(nèi)筒與活塞，防止裝置內(nèi)部機(jī) 構(gòu)隨意旋轉(zhuǎn)，保證了裝置配合的固定性與穩(wěn)定性。(4)基于“強(qiáng)連接、弱解鎖”思想，用抗拉 強(qiáng)度較高的金屬楔塊作為本發(fā)明裝置分離前的連接鎖緊結(jié)構(gòu)，其為平面接觸，可達(dá)到19kN 以上的連接強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)連接。(5)用剪切銷作為分離時(shí)的預(yù)緊機(jī)構(gòu)，通過(guò)活塞、內(nèi)筒先后 二次剪斷剪切銷而實(shí)現(xiàn)解鎖分離，大大減小了分離所需的動(dòng)力，且讓分離時(shí)的沖擊擾動(dòng)在 2N s以下，實(shí)現(xiàn)了弱解鎖與低沖擊。本發(fā)明的有益效果此解鎖螺栓兼顧了小尺寸、密封型、低沖擊、強(qiáng)連接、無(wú)污染五 大特性，能保證分離體兩級(jí)的可靠連接與安全快速分離，是一種綜合性能優(yōu)良的火工連接 分離裝置，可供導(dǎo)彈及其他航天器的級(jí)間分離系統(tǒng)直接應(yīng)用，同時(shí)為類似分離機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 提供了有益參考，具有良好的應(yīng)用前景。


下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是密封型的小型低沖擊解鎖螺栓的結(jié)構(gòu)圖。圖中1.內(nèi)筒，2.剪切銷，3.楔塊，4.活塞，5.密封圈，6.雙0型環(huán)密封擋板，7.外 筒，8.電起爆器(不包括在裝置設(shè)計(jì)中，為選用的定型產(chǎn)品)。圖2是密封型的小型低沖擊解鎖螺栓的分離過(guò)程圖。圖中以a-b-c-d-e-f為順序的6幅圖片展示了本發(fā)明工作過(guò)程中的六個(gè)運(yùn)動(dòng)狀 態(tài)，闡述了其分離原理。a.初始狀態(tài)，b.第一次剪斷剪切銷，c.楔塊開始下落，d.第二次 剪斷剪切銷，e.楔塊徹底下落，f.完全分離。
具體實(shí)施例方式(1)選用強(qiáng)度較高的材料，初步設(shè)計(jì)出一種火工解鎖螺栓分離裝置；在保證單個(gè) 裝置連接強(qiáng)度12kN以上的前提下，基于優(yōu)化設(shè)計(jì)思想，通過(guò)自行編制的Matlab程序?qū)Ω?零部件尺寸及個(gè)數(shù)進(jìn)行逐步優(yōu)化。根據(jù)優(yōu)化結(jié)果，最終采用周向1200分布的三個(gè)金屬楔 塊作為外筒與內(nèi)筒的連接機(jī)構(gòu)，使裝置完全裝配后全長(zhǎng)52. 5mm(不含電起爆器)，最大外徑 16_，實(shí)現(xiàn)了裝置的小型化。(2)通過(guò)在裝置內(nèi)部嵌入雙0型環(huán)密封擋板，使本發(fā)明裝置分 離前，活塞和雙0型環(huán)密封擋板接觸配合；分離后，活塞脫離外筒，雙0型環(huán)密封擋板被卡在 外筒內(nèi)部，阻止電起爆器產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)燃?xì)馔庑梗瑢?shí)現(xiàn)了裝置的高密封性與無(wú)污染性。(3)通 過(guò)剪切銷固定外筒、內(nèi)筒與活塞，防止裝置內(nèi)部機(jī)構(gòu)隨意旋轉(zhuǎn)，保證了裝置配合的固定性與 穩(wěn)定性。(4)基于“強(qiáng)連接、弱解鎖”思想，用抗拉強(qiáng)度較高的金屬楔塊作為本發(fā)明裝置分離 前的連接鎖緊結(jié)構(gòu)，其為平面接觸，可達(dá)到19kN以上的連接強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)連接。(5)用剪 切銷作為分離時(shí)的預(yù)緊機(jī)構(gòu)，通過(guò)活塞、內(nèi)筒先后二次剪斷剪切銷而實(shí)現(xiàn)解鎖分離，大大減 小了分離所需的動(dòng)力，且讓分離時(shí)的沖擊擾動(dòng)在2N s以下，實(shí)現(xiàn)了弱解鎖與低沖擊。在圖1中，內(nèi)筒(1) 一端與導(dǎo)彈或航天器連接艙段進(jìn)行螺紋連接，另一端通過(guò)較短 的定位銷與活塞⑷進(jìn)行定位安裝；周向120°分布安裝三個(gè)楔塊(3)于內(nèi)筒⑴預(yù)留的三 個(gè)孔中，并一起裝入外筒(7)中，用剪切銷(2)頂出定位銷，在外筒(7)、內(nèi)筒(1)、活塞(4) 三者之間形成固定裝配；在雙0型環(huán)密封擋板(6)上安裝兩個(gè)密封圈(5)，并一起裝入外筒 (7)，直至與活塞(4)細(xì)端相接觸，最后通過(guò)螺紋配合安裝電起爆器(8)于外筒(7)末端，同 時(shí)外筒(7)的前端與導(dǎo)彈或航天器連接艙段進(jìn)行對(duì)位配合安裝，形成連接。圖2以a-b-c-d-e-f為順序的6幅圖片展示了本發(fā)明的工作原理是分離前，內(nèi)筒 (2)與導(dǎo)彈或航天器連接艙段進(jìn)行螺紋連接，外筒(7)與連接艙段進(jìn)行對(duì)位配合安裝，形成 分離體兩級(jí)的連接初始狀態(tài)(a)；分離時(shí)，起爆器(8)起爆后產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)馀蛎涀龉Γ?推動(dòng)活塞(4)運(yùn)動(dòng)，第一次剪斷剪切銷，到達(dá)狀態(tài)(b)；活塞(4)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到活塞 (4)凹槽和楔塊(3)正對(duì)時(shí)，由于受到外筒(7)斜面反擠壓作用，楔塊(3)開始下落到活塞 ⑷凹槽內(nèi)，到達(dá)狀態(tài)(c)；楔塊(3)與活塞⑷一起在雙0型環(huán)密封擋板(6)的推動(dòng)下繼 續(xù)前進(jìn)，直到雙0型環(huán)密封擋板(6)推動(dòng)內(nèi)筒(1)第二次剪斷剪切銷，到達(dá)狀態(tài)(d)；隨著剪 切銷⑵的完全剪斷與楔塊⑶的徹底下落，內(nèi)筒開始迅速脫離外筒，到達(dá)狀態(tài)(e)；最終， 內(nèi)筒(1)攜帶活塞(4)與下落的三個(gè)楔塊(3) —起與外筒(7)完全分離，到達(dá)狀態(tài)(f)。
權(quán)利要求
密封型的小型低沖擊解鎖螺栓，其特征是包括內(nèi)筒(1)、剪切銷(2)、楔塊(3)、活塞(4)、密封圈(5)、雙O型環(huán)密封擋板(6)、外筒(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封型的小型低沖擊解鎖螺栓，其特征是采用周向間隔 120°分布的三個(gè)金屬楔塊(3)作為外筒(7)與內(nèi)筒(1)的連接鎖緊機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了裝置的小型化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的密封型的小型低沖擊解鎖螺栓，其特征是分離前，活塞 (4)和雙0型環(huán)密封擋板(6)接觸配合；分離時(shí)，雙0型環(huán)密封擋板(6)推動(dòng)活塞(4)運(yùn)動(dòng)； 分離后，活塞⑷脫離外筒(7)，雙0型環(huán)密封擋板(6)被卡在外筒(7)內(nèi)部，保證電起爆器 產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)燃?xì)獠煌庑?，?shí)現(xiàn)了裝置的高密封性和無(wú)污染性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的密封型的小型低沖擊解鎖螺栓，其特征是通過(guò)剪 切銷(2)固定外筒(7)、內(nèi)筒(1)與活塞(4)，防止裝置內(nèi)部機(jī)構(gòu)隨意旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的密封型的小型低沖擊解鎖螺栓，其特征是通過(guò)活 塞(4)、內(nèi)筒(1)先后二次剪斷剪切銷(2)而實(shí)現(xiàn)解鎖分離，減小分離所需動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)了裝置 的低沖擊。
全文摘要
密封型的小型低沖擊解鎖螺栓，它包括內(nèi)筒(1)、剪切銷(2)、楔塊(3)、活塞(4)、密封圈(5)、雙O型環(huán)密封擋板(6)、外筒(7)。其兼顧了小尺寸、密封型、低沖擊、強(qiáng)連接、無(wú)污染五大特性。在分離前，使被連接體兩級(jí)形成強(qiáng)連接；分離時(shí)可實(shí)現(xiàn)被連接體兩級(jí)的安全快速分離，且產(chǎn)生較小的沖擊擾動(dòng)，是一種綜合性能優(yōu)良的火工連接分離裝置，不但可供導(dǎo)彈及其他航天器的級(jí)間分離系統(tǒng)直接應(yīng)用，同時(shí)為類似分離機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了有益參考，具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B64G1/64GK101875404SQ20091026037
公開日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者嚴(yán)楠, 何春全, 何愛軍, 傅宏, 葉耀坤, 張靜偉, 曾雅琴, 楊立欣, 畢文輝 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)