[發(fā)明專利]一種掛鉤式連接與解鎖裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711182643.2
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN107860274B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發(fā)明（設計）人: 吳晗玲;曲展龍;張志峰;宋保永;唐科;于兵;胡振興;蘇晗;陳岱松;李巖;趙崇斌;王迪;赫志亮;張喬飛;黃誠;劉靖東;谷立祥
• 申請（專利權）人: 北京宇航系統(tǒng)工程研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: F42B15/36
• 分類號: F42B15/36
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

一種掛鉤式連接與解鎖裝置，包括上端框(1)、旋轉(zhuǎn)塊(2)、滾軸(3)、基座(4)、內(nèi)撐環(huán)(5)、下端框(6)、電機組件(7)、連桿(8)和滾輪(9)；上端框(1)、下端框(6)分別固接在待連接與解鎖的兩個結構件(10和11)上；上端框(1)上設置溝槽；下端框(6)上固接基座(4)，旋轉(zhuǎn)塊(2)一端通過滾軸(3)連接在基座(4)上，旋轉(zhuǎn)塊(2)的另一端的一側(cè)設置凸起，凸起的形狀與上述溝槽形狀配合，另一側(cè)設置凹槽，內(nèi)撐環(huán)(5)放置在所述的凹槽內(nèi)，內(nèi)撐環(huán)(5)通過連桿(8)與電機組件(7)連接在一起；在電機組件(7)驅(qū)動作用下，通過內(nèi)撐環(huán)(5)的擴展、收縮，使得旋轉(zhuǎn)塊(2)上的凸起繞滾軸(3)旋轉(zhuǎn)進入上端框(1)的溝槽或離開上端框(1)的溝槽，從而實現(xiàn)兩個結構件(10和11)的鎖緊與釋放。

技術領域

本發(fā)明屬于運載火箭結構技術領域，具體是涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)兩結構件之間的有效連接與解鎖的裝置。

背景技術

運載火箭的級間及有效載荷分離裝置主要有線式、點式和組合式分離三種。典型的線式分離裝置有柔性導爆索、聚能切割索分離裝置、膨脹管分離裝置和氣囊分離裝置等。典型的點式分離裝置有爆炸螺栓、爆炸螺母、分離螺母等。組合式分離裝置主要是包帶分離裝置。然而已有的分離裝置均是采用火工裝置作為動作能源，由此帶來的缺點是沖擊大，使用前不可檢不可測，同時還存在一定的安全性問題。比如包帶式分離裝置主要由2條或2條以上包帶(包帶厚度一般為1.0mm～1.5mm，材料為鋼或鈦合金)、多個V形卡塊、柱軸和分離火工元件等零件組成。柱軸安裝在鋼帶兩端，鋼帶內(nèi)側(cè)安裝有V形卡塊。當運載火箭與有效載荷對接后，把鋼帶圍在對接面外緣，用分離火工元件(爆炸螺栓或切割器)把多條包帶連接起來，通過加力裝置拉緊包帶，然后鎖緊分離火工元件(爆炸螺栓或切割器)的鎖緊螺母。包帶施加預緊力后，包帶對V形卡塊施加徑向壓力，V形卡塊在對接框的斜面上產(chǎn)生法向力，被連接的兩部分被V形卡塊緊緊壓在一起。分離時，分離火工元件工作，使包帶之間的連接瞬間斷開，包帶預緊力松弛，對接框能量迅速釋放，對V形卡塊產(chǎn)生徑向沖擊，V形卡塊迅速脫離對接框，在分離彈簧作用下，有效載荷被推離運載火箭，實現(xiàn)分離。

目前包帶式分離裝置一般依靠爆炸螺栓或切割器使包帶之間的連接斷開。由于爆炸螺栓或切割器的工作均是在幾百微秒內(nèi)的瞬間實現(xiàn)材料斷裂，所以包帶的預緊力及對接框的應變能也在瞬間釋放，包帶式分離裝置分離沖擊過大，對火箭安全性帶來隱患。同時，由于爆炸螺栓或切割器等分離火工元件工作一次后不能重復使用，包帶的解鎖分離不能在地面預先檢測，不利于提高運載火箭的可靠性。另外，包帶加載時所產(chǎn)生的預緊力分布均勻性不易控制，需要反復試裝，并進行局部敲擊才能使得預緊力盡量均勻分布，由此帶來安裝操作繁瑣，效率低下。薄包帶預緊力受環(huán)境溫度影響較大，設計及使用過程中需要考慮溫度的影響，并采取一定的裕度才能保證連接剛度，這對包帶允許使用的環(huán)境及安裝操作帶來不利影響。

因此，從安全性、可靠性、使用性能等角度考慮，低沖擊、高可靠、用前可檢可測的分離裝置具有非常大的應用需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術解決問題是：本發(fā)明克服現(xiàn)有技術和方法的不足，提供一種可用于航天運載器級間分離的掛鉤式的非火工連接與解鎖機構，具有占用空間小、分離沖擊低、用前可檢可測和可靠性高等優(yōu)點。

本發(fā)明的技術解決方案是：一種掛鉤式連接與解鎖裝置，包括上端框、旋轉(zhuǎn)塊、滾軸、基座、內(nèi)撐環(huán)、下端框、電機組件、連桿和滾輪；

上端框、下端框分別固接在待連接與解鎖的兩個結構件上；上端框上設置溝槽；下端框上固接基座，旋轉(zhuǎn)塊一端通過滾軸連接在基座上，旋轉(zhuǎn)塊的另一端的一側(cè)設置凸起，凸起的形狀與上述溝槽形狀配合，另一側(cè)設置凹槽，內(nèi)撐環(huán)放置在所述的凹槽內(nèi)，內(nèi)撐環(huán)通過連桿與電機組件連接在一起；在電機組件驅(qū)動作用下，通過內(nèi)撐環(huán)的擴展、收縮，使得旋轉(zhuǎn)塊上的凸起繞滾軸旋轉(zhuǎn)進入上端框的溝槽或離開上端框的溝槽，從而實現(xiàn)兩個結構件的鎖緊與釋放。

進一步的，所述的溝槽為V型槽或者截面為梯形的槽。