CN110068471A - 低冲分离模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

低冲分离模拟实验装置，用于对低冲分离装置进行模拟实验研究。它包括：基座；解除单元，包括与基座固定连接的解除板，在解除板上设有中心孔；约束单元，包括与解除板滑动连接的约束板、固定在约束板上的触发杆，在约束板上设有夹持孔；分瓣螺母，包括三个圆弧板，在圆弧板的两端均设有凸台，三个圆弧板围成一个圆筒时，圆弧板同一端上的凸台围成一个中空的正六边形，且凸台与夹持孔内壁接触；螺栓，螺栓的螺杆与分瓣螺母内壁螺纹连接，在螺栓的螺杆上套有第一弹簧；触发装置，它设置在解除板和约束板的同侧，触发装置对分瓣螺母提供横向和径向作用力，该作用力使得分瓣螺母分离。该装置可以对低充分离装置进行模拟实验研究。

Description

低冲分离模拟实验装置

技术领域

本发明涉及低充分离试验研究技术领域，具体地说是一种低冲分离模拟实验装置。

背景技术

低冲分离装置是一种特殊的紧固件，是航天分离技术的核心部件，承担着连接与分离的两种功能。近年来，世界范围内多起卫星发射失败的事故均与分离装置有关：1999年俄罗斯“呼啸号”的整流罩脱落；2003年日本间谍卫星的H2A火箭的助推器无法与本体分离；2009美国“嗅碳”卫星的运载火箭整流罩未能按规程与第三级火箭分离；2009年韩国“罗老”号火箭升空后，卫星整流罩的一侧未能正常打开，导致卫星未能进入预定轨道。

当前低冲分离装置的设计仍然停留在“经验设计”的阶段，缺乏动力学结合实验等综合理论技术的指导，导致装置的可靠性得不到保证。因此急需一种低冲分离模拟实验装置，对分离过程中敏感参数进行实验研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低冲分离模拟实验装置，用于对低冲分离装置进行模拟实验研究。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：低冲分离模拟实验装置，其特征是，它包括：

基座；

解除单元，它包括与基座固定连接的解除板，在解除板上设有中心孔；

约束单元，它包括与解除板之间滑动连接的约束板、固定在约束板上的触发杆，在约束板上设有与中心孔位于同一直线上的夹持孔；

分瓣螺母，它包括三个完全相等的圆弧板，在圆弧板的两端均设有凸台，三个圆弧板围成一个圆筒时，圆弧板同一端上的凸台围成一个中空的正六边形，且三个圆弧板同一端的凸台与夹持孔内壁接触；

螺栓，螺栓的螺杆与分瓣螺母内壁螺纹连接，在螺栓的螺杆上套有第一弹簧，螺杆穿在中心孔内；

触发装置，它设置在解除板和约束板的同侧，触发装置对分瓣螺母提供横向和径向作用力，该作用力使得分瓣螺母分离。

进一步地，在约束板上固定有滑杆，在解除板上设有与滑杆滑动连接的导向孔。

进一步地，在解除板的端面上固定有导向块，导向块上设有与导向孔连通的小孔。

进一步地，在约束板上固定有两个以夹持孔为界线左右设置的导轨，在导轨上滑动设置有滑块，在滑块上设有滑槽，在凸台上设有与滑槽滑动连接的定位块。

进一步地，在其中两个圆弧板的凸台上设有凹槽，凹槽的设置使得凸台上形成与滑槽滑动连接的定位块。

进一步地，在约束板上还固定有触发杆，触发杆朝向触发单元所在的一侧。

进一步地，触发单元包括固定在基座上的触发板、固定在触发板上的气泵、固定在触发板上的活动块、固定在活动块上的导向杆、活动块固定连接且套在导向杆外部的第二弹簧、固定在第二弹簧上的顶块，在顶块上球形面且该球形面朝向约束板。

进一步地，在解除板的第一端面上固定有圆环形的突起，该突起朝向约束板所在的一侧。

本发明的有益效果是：本发明提供的低冲分离模拟实验装置，可以模拟火箭上等低充分离装置的分离过程，且分离过程、工作原理与火箭等航空器的低充分离装置相同，以便于根据实验结果对火箭上的低充分离装置进行实验研究，进而便于优化设计。

附图说明

图1为本发明的三维示意图之一；

图2为本发明的三维示意图之二；

图3为本发明的俯视示意图；

图4为本发明的正面示意图；

图5为本发明的左视图；

图6为分瓣螺母的三维示意图；

图7为分瓣螺母的轴侧图；

图8为约束单元的三维示意图；

图9为滑块的三维示意图；

图10为滑块的正面示意图；

图中：1基座，2解除板，21中心孔，22导向孔，23导向块，24第一安装板，25突起，3螺栓，31第一弹簧，4约束板，41夹持孔，42触发杆，43滑杆，44导轨，5滑块，51安装孔，52夹持部，53滑槽，6圆弧板，61凸台，62凹槽，63定位块，7触发板，71气泵，711作动杆，72活动块，73第二安装板，74导向杆，75第二弹簧，76顶块。

具体实施方式

如图1至图10所示，本发明主要包括基座1、约束单元、解除单元和触发单元，下面结合附图对本发明进行详细描述。

基座1：

如图1至图4所示，基座1为本发明的基础部件，用于固定或活动安装其他部件。

约束单元：

如图1至图4以及图8所示，约束单元包括约束板4、触发杆42、滑杆43，约束板4为平板，在约束板上设有夹持孔41，夹持孔为通孔，且夹持孔为正六边形孔。在约束板第一端的端面上固定有三根触发杆42，三根触发杆分别位于三角形的三个顶点上。在约束板第二端的端面上固定有四根滑杆43，滑杆为圆杆且四根圆杆分别位于矩形的四个顶点上。

在约束板的第一端的端面上还固定有两个导轨44，两导轨以夹持孔为界线左右设置，且两导轨呈八字形。

解除单元：

如图1至图5所示，解除单元包括解除板2、导向块23、第一安装板24和突起25，解除板2为L形板且解除板通过螺钉固定在基座上。在解除板的中心设有中心孔21，该中心孔为圆孔，以中心孔为中心设置有四个导向孔22，导向孔则位于矩形的四个顶点上，且四个导向孔与四个滑杆一一对应。滑杆滑动设置在对应的导向孔中，在解除板第一端的端面上固定安装有四个导向块23，导向块与导向孔一一对应，且在导向块上设有与导向孔共轴线设置的小孔。在解除板第一端的端面上固定有第一安装板24，第一安装板24为突起25的一部分，突起为圆环形结构，突起与第一安装板一体制造成型，突起通过第一安装板与解除板固定连接。突起与中心孔之间共轴线设置，且中心孔与突起连通。

解除板与基座之间固定连接，解除板与约束板之间滑动连接，约束板与基座之间也是滑动连接关系。在解除板的第二端设有螺栓3，螺栓的螺杆部分用于与分瓣螺母螺纹连接，螺栓的螺帽则置于解除板的左侧。在螺栓的螺杆外部设有第一弹簧31，第一弹簧的第一端与螺栓的螺帽固定连接，第一弹簧的长度小于螺栓的螺杆长度，螺栓的螺杆穿在中心孔内。

触发单元：

如图1至图4所示，触发单元包括触发板7、气泵71、活动块72、导向杆74、第二弹簧75和顶块76，触发板7为平板且固定在基座上，在触发板的第一端的端面上固定有气泵71。解除板、约束板和触发板自左向右依次设置，这样约束板设置在解除板和触发板之间。在气泵上设有作动杆711，作动杆的第一端与气泵固定连接，作动杆的第二端穿过触发板后置于触发板的第二端所在的一侧，在作动杆的第二端固定有第二安装板73，第二安装板为活动块72的一部分，第二安装板与活动块之间一体制造成型，且两者均为圆形结构。活动块的第一端通过第二安装板与作动杆固定连接，在活动块的第二端固定有导向杆74，在导向杆外侧设有第二弹簧75，第二弹簧的第一端与活动块固定连接，在第二弹簧的第二端固定有顶块76，且背离第二弹簧的顶块一端为球形面，顶块、分瓣螺母位于同一水平直线上。

在每一导轨上均滑动安装有长方体形的滑块5，如图9、图10所示，在滑块的侧壁上设有夹持部52，夹持部为长方体形的块状，夹持部的侧壁上设有滑槽53。

分瓣螺母：

如图6、图7所示，分瓣螺母包括三个完全相同的圆弧板6，三个圆弧板对应的圆心角均为120度，三个圆弧板对在一起可形成一个完整的圆筒状。在每一圆弧板的两端均设有凸台61，各个凸台的形状尺寸均相同，在其中两个圆弧板的凸台上设有一对凹槽62，凹槽的设置使得凸台上形成定位块63，定位块与滑槽滑动连接。圆弧板对在一起后，圆弧板末端的三个凸台围成一个正六边形的中空结构。圆弧板的内壁上设有内螺纹，三个圆弧板围成一个螺纹孔，该螺纹孔与螺栓的螺杆螺纹连接。

下面对本发明的使用方法进行描述：

(1)将分瓣螺母第一端的凸台伸入到约束板中的夹持孔中，此时凸台的侧壁与夹持孔的内壁接触，在夹持孔的作用下分瓣螺母形成一个整体；

(2)将螺栓的螺杆旋入分瓣螺母中，并使得第一弹簧处于压紧状态，此时第一弹簧介于螺栓的螺帽与约束板之间；此时，在分瓣螺母的作用下，螺栓与解除板之间相对静止；

(3)驱动气泵工作，此时顶块向分瓣螺母靠近且距离越来越近，当顶块与分瓣螺母接触后，一方面第二弹簧受到压缩变形，另一方面顶块的球形面与分瓣螺母的内壁之间线接触，顶块对分瓣螺母施加由内向外的作用力；与此同时，触发板与触发杆接触并推动触发杆，此时约束板向靠近解除板的一侧移动，分瓣螺母与突起接触后，突起会推动分瓣螺母并与顶块配合，直至分瓣螺母从夹持孔内完全移出，分瓣螺母的其中两个圆弧板随滑块沿导轨移动；当分瓣螺母的三部分分离后，分瓣螺母对螺栓的限位作用消除，在第一弹簧的推力作用下，螺栓以一定的速度远离解除板，这样便模拟了火箭的低冲分离过程。

Claims (8)

1.低冲分离模拟实验装置，其特征是，它包括：

基座；

解除单元，它包括与基座固定连接的解除板，在解除板上设有中心孔；

约束单元，它包括与解除板之间滑动连接的约束板、固定在约束板上的触发杆，在约束板上设有与中心孔位于同一直线上的夹持孔；

分瓣螺母，它包括三个完全相等的圆弧板，在圆弧板的两端均设有凸台，三个圆弧板围成一个圆筒时，圆弧板同一端上的凸台围成一个中空的正六边形，且三个圆弧板同一端的凸台与夹持孔内壁接触；

螺栓，螺栓的螺杆与分瓣螺母内壁螺纹连接，在螺栓的螺杆上套有第一弹簧，螺杆穿在中心孔内；

触发装置，它设置在解除板和约束板的同侧，触发装置对分瓣螺母提供横向和径向作用力，该作用力使得分瓣螺母分离。

2.根据权利要求1所述的低冲分离模拟实验装置，其特征是，在约束板上固定有滑杆，在解除板上设有与滑杆滑动连接的导向孔。

3.根据权利要求2所述的低冲分离模拟实验装置，其特征是，在解除板的端面上固定有导向块，导向块上设有与导向孔连通的小孔。

4.根据权利要求1所述的低冲分离模拟实验装置，其特征是，在约束板上固定有两个以夹持孔为界线左右设置的导轨，在导轨上滑动设置有滑块，在滑块上设有滑槽，在凸台上设有与滑槽滑动连接的定位块。

5.根据权利要求4所述的低冲分离模拟实验装置，其特征是，在其中两个圆弧板的凸台上设有凹槽，凹槽的设置使得凸台上形成与滑槽滑动连接的定位块。

6.根据权利要求4所述的低冲分离模拟实验装置，其特征是，在约束板上还固定有触发杆，触发杆朝向触发单元所在的一侧。

7.根据权利要求1所述的低冲分离模拟实验装置，其特征是，触发单元包括固定在基座上的触发板、固定在触发板上的气泵、固定在触发板上的活动块、固定在活动块上的导向杆、活动块固定连接且套在导向杆外部的第二弹簧、固定在第二弹簧上的顶块，在顶块上球形面且该球形面朝向约束板。

8.根据权利要求7所述的低冲分离模拟实验装置，其特征是，在解除板的第一端面上固定有圆环形的突起，该突起朝向约束板所在的一侧。