[其他]航天飛行器用的夾緊連接裝置

無效

• 申請號: 87103835
• 申請日: 1987-05-26
• 公開（公告）號: CN1004999B
• 公開（公告）日: 1989-08-16
• 發明（設計）人: 維特曼·阿洛瓦
• 申請（專利權）人: 休斯航空公司
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 許賓

提供了一種航天飛行器可分離部件用的改進的夾緊連接裝置，它包括一個包帶，用來使多個夾持器將航天飛行器可分離部件法蘭上的斜面夾緊。另外法蘭周邊上有止動槽，分別納入每個夾持器上安裝的一個承剪銷。這些承剪銷承受任何切力和扭力，并在航天飛行器部件的結構件之間傳遞這些力，而不會對包帶產生附加的力。

本發明涉及連接航天飛行器可分離部件的夾緊連接裝置，特別是不改變軸向載荷就能夠防止相對轉動并傳遞切力和扭力的V形夾緊連接裝置。通常這個軸向載荷是由連接航天飛行器可分離部件的包帶產生的。

連接航天飛行器可分離部件的連接裝置在助推段的爬升飛行段以及如果必要還再入大氣層段給航天飛行器主要載荷傳遞提供重要的結構連接環節。例如衛星進入一個永久性軌道時常常拋出它自身結構的一部分，如推進發動機。顯而易見，航天飛行器連接裝置必須設計得不但重量輕，而且要有十分高的可靠度。這是因為發射航天飛行器花費很高，而且出了毛病一般難于去修理。

由于這一特殊技術領域從二十世紀五十年代發展到了今天，人們對把可能失效的零部件減到最少的設計要求已經有了認識。即使在實現了從航天飛機上發射衛星和航天飛行器的今天使人進入太空所包含的高昂代價，也仍然需要設計自動的不需要人操縱的而且可靠性極高的連接裝置。把航天飛行器有效載荷送到外層空間需花費高額代價，這使得把重量減到最小的設計準則仍然同以往一樣重要。這一領域的設計者認識到用包帶夾緊裝置把航天飛行器可分離部件固定在一起比用爆炸連接裝置更符合客觀需要。這樣可以使對航天飛行器有效載荷（如電子器件）產生不利振動的爆炸沖擊減到最小。

二十世紀六十年代推薦了一種叫Marman帶的連接裝置，這種帶子包含有許多V形夾持器或楔形靴，這些器件給航天飛行器可分離部件外表面的法蘭提供V形夾緊。用一對間隔開的爆炸螺栓（Pyrotechnic tension bolts）將一對可分離的包帶連接在一起，爆炸螺栓可以調整固定住V形連接件的包帶，包帶被用來在V形夾持器上產生向內的徑向力，進而使夾持器在軸向上楔緊航天飛行器可分離部件圓柱形外殼結構上的法蘭。這種V形帶連接件通過連接裝置的結構接頭基本上形成對軸向載荷和彎矩的傳遞。小的切力和扭力載荷通過這個接頭靠法蘭表面和楔塊之間的摩擦力來傳遞。如果航天飛行器要承受相當大的會產生很大剪切扭轉載荷的力的話，要么在法蘭之間加鍵，要么考慮到預期的切力扭力的量值而必須仔細地控制給包帶加載時加上去的摩擦載荷。

因此在航天飛機出現以前，為連接航天飛行器可分離部件所依賴的主要連接裝置是V形帶連接件。這些連接件用包帶圍起來以保持飛船部件之間的軸向加載。通常是靠操縱切力和扭力來產生V形帶連接件的摩擦力和航天飛行器部件法蘭或圓柱形結構的軸向加載的摩擦力。

產生切力和扭力的原因很多，如由于火箭特別是固體燃料火箭燃燒產生的周期性、燒完時燃料箱重心的變化、控制火箭的噴管方向的變化、為達到預定軌道火箭彈道的改變、飛行當中火箭自身的彎曲、振動等等原因而產生的瞬時力，然而一般來說，飛行中縱向力對任一橫向載荷的比值大約為10∶1。

但是，當航天飛行器要從航天飛機的底座上發射時，剪切力和扭力會大大增加。如圖4所示，航天飛行器有效載荷的位置偏離于火箭102的主火箭推力，這個位置可能產生的軸向載荷與橫向載荷之比大約為1∶1。另外，由于最少的約束點產生最少的可能斷裂點，因此航天飛行器通常吊裝在容許產生橫向附加振動的可以脫開的約束點上。另外，如果需要的話，考慮到再入著陸的可能性及與它有關的大的橫向載荷，航天飛機100也需要設計某種夾緊連接裝置。

當橫向載荷相當大時，要在航天飛行器可分離部件的法蘭之間加鍵來解決這個問題。大家公認，傳遞切力和扭力的能力提高了，可分離部件之間就有可能卡住。大家也公認，在一起摩擦的金屬零件在外層空間比在地球上更有可能卡住，甚至于焊在一起。

另外，同火箭發射航天飛行器比較，使用航天飛機還可以增加航天飛行器的直徑。有了更大的直徑，就更需要傳遞切力和扭力，從而防止航天飛行器可分離部件之間的相對轉動。

航天飛機發射的航天飛行器所增加的承剪要求由下式導出：

（1）

式中：

S＝mgT 橫向力