一種太空飛行器解鎖分離裝置製造方法

2023-05-17 16:09:01

一種太空飛行器解鎖分離裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種太空飛行器解鎖分離裝置，用於航天工業領域的機械裝置。該裝置組合主要包括：兩個能夠相對移動的結構零件，即一種可分離式六角螺栓。兩個能夠相對移動的結構零件，通過熱熔膠固化，當改變溫度使熱熔膠熔融，兩結構零件脫離。該裝置作為一個連接件時，兩結構零件通過熱熔膠固結，其連接功能的實現與普通螺栓或螺柱的連接方式非常相似，通過擰緊螺母或螺栓體即可將兩個目標連為一體。當兩個連接體將要分離時，設定溫度達到熱熔膠熔融溫度，使該裝置的兩結構零件脫離，進而在彈簧作用下，使兩個目標快速分離。本發明一種太空飛行器解鎖分離裝置採用電加熱方式熔融熱熔膠使兩連接件解鎖，有效地避免解鎖時產生動態衝擊對太空飛行器造成的不利影響。
【專利說明】一種太空飛行器解鎖分離裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬於受控釋放機構領域，尤其涉及(但不專指)溫度機構，即受溫度作用控制的機構領域。
[0002]本發明非專一的用於航天工業領域，例如運載火箭或衛星領域。
【背景技術】
[0003]太空飛行器艙段及部件之間的連接與分離是關係到太空飛行器飛行試驗能否成功的最為關鍵的因素之一。在某些太空飛行器的整個飛行階段，如上升段、沿地球軌道飛行或向其它星球的飛行途中以及返回地球時，需要不斷分離掉無效的結構部分，因此，在太空飛行器設計過程中，正確選擇可解鎖連接與分離裝置是十分重要的。
[0004]目前，太空飛行器可解鎖連接與分離裝置中，如爆炸螺栓、解鎖螺栓等裝置的分離力通過火藥燃燒產生，在解鎖時具有一定的動態衝擊力；而半螺母連接鎖、雙齒條連接鎖等裝置結構複雜，加工難度大，加工精度要求高，安裝操作要求高。
[0005]實際上衝擊和振動水平對太空飛行器可能產生不利影響，對它們附近的不堅固設備的
使用常常產生嚴重的障礙。
[0006]在專利(專利號01808551.2)中提到一種用於航天領域受控釋放裝置，該裝置可以減緩解鎖時的動態衝擊力，但是該裝置結構複雜，很大程度上限制了它的使用範圍。

【發明內容】

[0007]本發明的目的是提出一種結構簡單、使用方便、解鎖時無動態衝擊力的新裝置。
[0008]此目的在本發明的範圍中通過一種太空飛行器解鎖分離裝置達到，該裝置組合主要包括:兩個能夠相對移動的結構零件，即一種可分離式六角螺栓，該裝置可與螺母配合使用。兩個能夠相對移動的結構零件，通過熱熔膠固化，實現連接功能，當改變溫度使熱熔膠熔融，兩結構零件脫離，從而使靠此裝置連接的兩連接體分離。該裝置包括全螺紋六角頭螺栓和一端有外螺紋一端有螺紋孔的螺柱，所述螺栓從六角頭中心部開始打有一段盲孔，螺栓的盲孔內放置加熱棒，螺栓可插入到螺柱的內螺紋內，螺栓的外螺紋與螺柱的內螺紋間充滿熱熔膠，熱熔膠將螺栓和螺柱固接到一起，螺柱的外螺紋與其他螺母配合來固定需要連接的零部件。
[0009]本發明一種太空飛行器解鎖分離裝置，在螺柱內螺紋的底端開設有一段圓柱孔，依次放入彈簧和圓形密封板，在螺栓與螺柱通過熱熔膠固接時，彈簧被壓縮。彈簧的有無視具體要求、具體工作環境而定，若無需快速分離，或有外部分離彈簧，或靠重力等已能達到分離要求，則不需安裝彈簧。若需要安裝彈簧，應在安裝螺栓之前，將彈簧放入螺柱內螺紋孔中，並在其上疊加圓形密封板，以防止熱熔膠滲入彈簧內，使彈簧失效。
[0010]本發明一種太空飛行器解鎖分離裝置，在上述螺柱的螺紋孔中先後放入彈簧、圓形密封板後，注入適量熔融熱熔膠，在熱熔膠冷卻之前，將上述螺栓的螺紋部分插入上述螺柱的螺紋孔中，但兩螺紋無配合要求，開設螺紋的目的是增加熱熔膠凝固後的承載力，螺紋頂徑間隙視具體承載力通過改變內外螺紋直徑來調整。螺紋頂徑間隙通入熱熔膠，使兩部分固結。在正常工作狀態下，兩部分結構零件在凝固的熱熔膠作用下固定在一起，無相對位移，該裝置作為一個連接件，其連接功能的實現與普通螺栓或螺柱的連接方式非常相似，可與螺母配合使用，通過擰緊螺母或可分離式六角螺栓即可將兩個目標連為一體。當兩個連接體將要分離時，設定溫度達到熱熔膠熔融溫度，熱熔膠開始軟化，最終熔融，使可分離式六角螺栓的兩部分結構零件脫離，進而在彈簧的作用下，使兩個目標快速分離。
[0011]本發明一種太空飛行器解鎖分離裝置，溫度控制靠電加熱棒實現，電熱棒與太空飛行器內部特定電路相連，通過內部蓄電池或太陽能電池板供電。
[0012]本發明一種太空飛行器解鎖分離裝置，可根據使用要求選擇相應的材料製造各個零件，如鈦合金、鋁合金、塑料等加工全螺紋六角頭螺栓和一端有外螺紋一端有螺紋孔螺柱。熱熔膠型號根據具體使用環境選擇，如工作溫度等。
[0013]本發明一種太空飛行器解鎖分離裝置，全螺紋型螺栓可選擇另外一種結構型式，從螺栓中部開始，打有盲孔，且盲孔底部偏上打有十字交叉的兩通孔，全螺紋型螺栓的孔中通入熔融熱熔膠(或低溫合金)，熱熔膠(或低溫合金)經過螺栓的孔組，從四個方向進入頂徑間隙，待熱熔膠(或低溫合金)冷卻凝固，使螺栓和螺柱固結。這種結構型式，熱熔膠不易進入彈簧，操作容易。
[0014]本發明不局限於剛才描述的特殊實施例，而是可以擴展到所有符合其思路的變型。特別是在本發明的範圍內，可以用任何適當的材料，如低溫合金等代替熱熔膠。螺栓和螺柱裝配前先加熱，低溫合金放入螺柱的內螺紋孔，將螺栓插入後冷卻，低溫合金固化，將螺栓和螺柱固接在一起。該方案用於工作環境或螺栓與螺柱分離溫度要求高的場合。
[0015]本發明的有益效果是:
[0016]1.本發明一種太空飛行器解鎖分離裝置結構簡單、使用方便，將現有普通螺栓一分為二為兩結構零件，並用熱熔膠固化，正常工作狀態下相當於普通螺栓，實現連接功能，解鎖時，熱熔膠融化，使兩結構件分離，進而使靠此連接的兩連接件分離。
[0017]2.本發明一種太空飛行器解鎖分離裝置採用電加熱方式熔融熱熔膠使兩連接件解鎖，有效地避免解鎖時產生動態衝擊對太空飛行器造成的不利影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發明一種太空飛行器解鎖分離裝置，即可分離式六角螺栓的示意圖。
[0019]圖2為一種太空飛行器解鎖分離裝置火箭艙外板部件與艙內板部件連接實例圖。
[0020]圖3為一種太空飛行器解鎖分離裝置火箭艙外板部件與艙內板部件釋放實例圖。
[0021]圖4為一種太空飛行器解鎖分離裝置衛星太陽能電池板收起實例圖。
[0022]圖5為一種太空飛行器解鎖分離裝置衛星太陽能電池板連接方案一的細節圖。
[0023]圖6為一種太空飛行器解鎖分離裝置衛星太陽能電池板連接方案二的細節圖。
[0024]圖7為為本發明一種太空飛行器解鎖分離裝置的可分離式六角螺栓的另一種結構示意圖。
[0025]圖8為圖7所示可分離式六角螺栓的另一種結構應用示意圖。
[0026]圖中:1.艙內板部件，2.電連接器，3.A艙，4.B艙，5.擺杆，6.可分離式六角螺栓，
7.艙外板部件，8.熱熔膠，9.加熱棒，10.太陽能電池板，11.衛星太陽能電池板連接組件。[0027]其中6-1.全螺紋六角頭螺栓,6-2.圓形密封板,6-3.彈簧,6-4.—端有外螺紋一端有螺紋孔螺柱，11-1.分離彈簧，11-2.螺母，11-3.哈弗塊。
【具體實施方式】
[0028]本發明一種太空飛行器解鎖分離裝置，如圖1所示，包括全螺紋六角頭螺栓6-1和一端有外螺紋一端有螺紋孔螺柱6-4，所述螺栓從六角頭中部開始，打有盲孔，以放置加熱棒9。此外根據需要還可能包括附加零件:圓形密封板6-2和彈簧6-3。
[0029]本發明一種太空飛行器解鎖分離裝置，如圖1所示，在一端有外螺紋一端有螺紋孔螺柱6-4的螺紋孔中先後放入彈簧6-3、圓形密封板6-2後，通入適量熔融熱熔膠8，在熱熔膠8冷卻之前，將全螺紋六角頭螺栓6-1的螺紋部分插入一端有外螺紋一端有螺紋孔螺柱6-4的螺紋孔中。合理選擇彈簧6-3及安裝全螺紋六角頭螺栓6-1的力，以保持彈簧6-3具有一定的斥力。待熱熔膠8冷卻，使全螺紋六角頭螺栓6-1和一端有外螺紋一端有螺紋孔螺柱6-4固結，並在全螺紋六角頭螺栓6-1的盲孔中插入加熱棒9。當該裝置作為一個連接件時，全螺紋六角頭螺栓6-1和一端有外螺紋一端有螺紋孔螺柱6-4在固化的熱熔膠8作用下固定在一起，無相對位移，其連接功能的實現與普通螺栓或螺柱的連接方式非常相似，通過擰緊螺母或螺栓體即可將兩個目標連為一體。當兩個連接體將要分離時，調節加熱棒9溫度，使其達到熱熔膠8的熔融溫度，熱熔膠8開始軟化熔融，使全螺紋六角頭螺栓6-1和一端有外螺紋一端有螺紋孔螺柱6-4在彈簧6-3的作用下快速脫離，從而使靠此裝置連接的兩連接體分離。
[0030]本發明一種太空飛行器解鎖分離裝置應用於太空飛行器艙體連接實例，如圖2所示，包括艙內板部件1，電連接器2，A艙3，B艙4，擺杆5，可分離式六角螺栓6，艙外板部件7。在載人飛船發射時和「艙外板部件7與艙內板部件I連接釋放前」的在軌運行期間，艙外板部件7與艙內板部件I通過可分離式六角螺栓6連接，兩板上電連接器2等處於插合接通狀態，實現A艙3和B艙4之間電路等的連接。當A艙3和B艙4分離時，可分離式六角螺栓6分離，解除艙外板部件7與艙內板部件I之間的連接。在分離式六角螺栓6內部彈簧6-3的彈性力作用下，艙外板部件7與艙內板部件I實現分離，從而實現A艙3和B艙4之間電路等的分離，如圖3所示。
[0031]本發明一種太空飛行器解鎖分離裝置應用於衛星太陽能電池板展開實例，如圖4所示，主要包括太陽能電池板10，衛星太陽能電池板連接組件11。衛星太陽能電池板連接組件11包括分離彈簧11-1，螺母11-2，哈弗塊11-3，分離式六角螺栓6，其中分離彈簧的位置有兩種形式，分別如圖5、圖6。太陽能電池板10展開之前，通過螺母11-2，分離式六角螺栓6，哈弗塊11-3將太陽能電池板固定在衛星箱體上。當太陽能電池板10展開時，可分離式六角螺栓6分離，哈弗塊11-3在分離彈簧11-1的作用下分離一定距離，使太陽能電池板釋放展開。
[0032]本發明圖7所示為，從螺栓I的孔中通入熱熔膠(或低溫合金)，熱熔膠(或低溫合金)經過螺栓I中的孔組，從四個方向進入頂徑間隙，使螺栓I和螺柱3固結
[0033]本發明一種太空飛行器解鎖分離裝置，其全螺紋型螺栓可選擇另外一種結構型式，如圖7所示，從螺頭中部開始，打有盲孔，且盲孔底部偏上打有十字交叉的兩通孔，全螺紋型螺栓的孔中通入熔融熱熔膠(或低溫合金)，熱熔膠(或低溫合金)經過螺栓的孔組，從四個方向進入頂徑間隙，待熱熔膠(或低溫合金)冷卻凝固，使螺栓和螺柱固結，其使用方法見圖8所示。
【權利要求】
1.一種太空飛行器解鎖分離裝置，其特徵在於:主要包括全螺紋六角頭螺栓和一端有外螺紋一端有螺紋孔的螺柱，所述螺栓從六角頭中心部開始打有一段盲孔，螺栓的盲孔內放置加熱棒，螺栓可插入到螺柱的內螺紋內，螺栓的外螺紋與螺柱的內螺紋間充滿熱熔膠，熱熔膠將螺栓和螺柱固接到一起。
2.根據權利要求1所述的一種太空飛行器解鎖分離裝置，其特徵在於:在螺柱內螺紋的底端開設有一段圓柱孔，在此圓柱孔內依次放入彈簧和圓形密封板，彈簧在螺栓與螺柱通過熱熔膠固接時被壓縮在圓柱孔內。
3.根據權利要求1所述的一種太空飛行器解鎖分離裝置，其特徵在於:熱熔膠由低溫合金替代。
4.根據權利要求3所述的一種太空飛行器解鎖分離裝置，其特徵在於:低溫合金為鈦合金或招合金。
5.根據權利要求1所述的一種太空飛行器解鎖分離裝置，其特徵在於:全螺紋型螺栓從螺栓中部開始打有盲孔，在盲孔底部偏上打有十字交叉的兩通孔。
【文檔編號】F16B11/00GK103615450SQ201310634722
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月2日 優先權日:2013年12月2日
【發明者】楊衛民, 鑑冉冉, 戴坤添, 焦志偉, 丁玉梅 申請人:北京化工大學