CN110068471B - 低冲分离模拟实验装置 - Google Patents
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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
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 (6)
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;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;
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,在凸台上设有与滑槽滑动连接的定位块,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;
触发单元,它设置在解除板和约束板的同侧,触发单元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;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。
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。
5.根据权利要求1所述的低冲分离模拟实验装置,其特征是,在约束板上还固定有触发杆,触发杆朝向触发单元所在的一侧。
6.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。
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