一种轴向小驱动力的可控分离连接件的制作方法

1.本发明属于航空航天连接件技术领域，尤其涉及一种轴向小驱动力的可控分离连接件，应用于星箭分离及箭体分离。


背景技术：

2.在航空航天领域，可控分离连接件通常应用于释放设备的可分离部件，例如星箭分离、火箭级间分离等，通过操作连接件可控地分离，令分离部件如卫星等与主体部分可控分离。现有技术中一般采用爆炸螺栓或者气动分离螺栓实现前述可控分离的效果。其中，爆炸螺栓内部装有炸药和点火器，分离时炸药被引爆，使剪切锁剪断或者沿螺栓削弱槽断开，实现两分离体解锁。爆炸螺栓品种多，主要有开槽式、剪切销式、钢球式爆炸螺栓和无污染爆炸螺栓等。气动分离螺栓是指以高压气源作为动力进行分离动作的螺栓。
3.其中，爆炸螺栓分离冲击大、对环境有一定的污染，同时安装爆炸螺栓需要厂房具备一定资质，气动分离螺栓需要安装整套气路系统，同时在多个气动类分离螺母同时工作时同步性不好，气动分离螺母系统需要增加气路令系统可靠性降低。因此需要开发设计新型的可控分离连接件，以解决前述技术问题。


技术实现要素：

4.本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种所需驱动力小、过载能力高、结构简单成本低、系统可靠性高、无污染、对安装环境无要求的轴向小驱动力的可控分离连接件，该可控分离连接件可适应多种不同工况。
5.本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种轴向小驱动力的可控分离连接件包括前端壁的中部设有分离窗口、后端敞口的主体壳体，在主体壳体的内腔安装有分离动轴，在分离动轴与主体壳体之间设有弹簧，在分离动轴的前部设有前部凹槽且在前部凹槽内安装有连接件，在连接件与分离动轴之间设有多个楔块；在主体壳体的后部安装有分离定轴，在分离定轴的中部设有销孔且在销孔内安装有挡销组件，分离定轴的前端插装在分离动轴的后部凹槽内，在分离定轴的前部侧壁上设有多个径向孔且在各径向孔内设有动块，在分离动轴的后部安装有定块，动块与挡销组件和定块之间均为锥面配合；在主体壳体的后部安装有驱动壳体，在驱动壳体的内部安装有驱动元件，驱动元件的伸缩端抵靠在挡销组件上。
6.优选地：挡销组件包括挡销，在挡销的后端采用沉头螺钉安装有调整块，分离定轴中部的销孔具有t形截面，调整块位于销孔后端的槽内，驱动元件的伸缩端抵靠在调整块的外端面上。
7.优选地：定块采用沉头螺钉安装固定在分离动轴上，在分离动轴的后部还安装有芳纶环，分离动作发生时分离动轴向后移动直至芳纶环与分离定轴的前部接触。
8.优选地：芳纶环安装固定在各定块的外侧，芳纶环的外径尺寸和分离动轴后部的外径尺寸与主体壳体的内径尺寸相等。
9.优选地：主体壳体的后部边缘设有多个带有连接孔的连接耳板且各连接耳板与分离定轴的后部边缘采用沉头螺钉固定连接；驱动壳体的前部边缘设有多个带有连接孔的连接耳板且各连接耳板与分离定轴的后部边缘采用沉头螺钉固定连接；主体壳体与驱动壳体两者的连接耳板交错设置。
10.优选地：驱动壳体的后端敞口并且采用沉头螺钉安装固定有驱动挡板，驱动元件的后部采用沉头螺钉安装固定在驱动挡板上。
11.优选地：在主体壳体的前端壁上设有多个安装螺纹孔。
12.优选地：所述连接件为分离螺栓，其端头部分位于分离动轴的前部凹槽内，螺杆部分由主体壳体的前端壁中部的分离窗口穿出。
13.优选地：所诉连接件为分离螺母，分离螺母位于分离动轴的前部凹槽内。
14.本发明的优点和积极效果是：本发明提供了一种结构设计合理的轴向小驱动力的可控分离连接件，与现有的分离连接件相比，本发明中的分离连接件采用电控式的驱动元件作为分离控制元件，安装使用时通过线缆连接至系统控制器并接收系统控制器发送的分离电信号指令，因此与现有的气动分离螺栓相比，本发明中的可控分离连接件无需布置气路控制系统，因而系统可靠性高，同时多个分离连接件能够根据统一的分离控制信号进行同步响应，同步产生分离动作。
15.与现有的爆炸螺栓式分离连接件相比，本发明的分离连接件不会产生分离冲击，动作简洁，不会产生烟雾及破片等污染环境，当然也就不存在现有爆炸螺栓式分离连接件由于爆炸振动、爆炸烟雾及破片导致的对分离过程以及分离设备的不利影响。与现有的爆炸螺栓式分离连接件相比，本发明中的可控分离连接件安装简单、构建成本低、运行可靠，无需生产厂房具备特定资质。
16.本发明的可控分离连接件在轴向方向上的过载能力高，能够对设备产生稳定可靠的连接作用。在执行分离动作时，驱动元件只需提供较小的驱动力即可完成伸缩端的后退动作，在弹簧及附属部件的作用下挡销组件沿着分离定轴的销孔向后移动以完成分离动作，因而本发明中的可控分离连接件是一种轴向小驱动力形式的分离连接件。同时，根据应用场景的不同，分离动轴前部的连接件可以选型设置，因而本可控连接件能够适应多种不同工况。
附图说明
17.图1是本发明第一实施例的剖视结构示意图；图2是本发明第一实施例的端部结构示意图；图3是本发明第二实施例的剖视结构示意图；图4是本发明第二实施例的端部结构示意图。
18.图中：1、分离螺栓；2、主体壳体；3、楔块；4、弹簧；5、分离动轴；6、定块；7、芳纶环；8、动块；9、分离定轴；10、挡销；11、调整块；12、驱动壳体；13、驱动元件；14、驱动挡板；15、分离螺母。
具体实施方式
19.为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹举以下实施例详细说明。
20.实施例一请参见图1和图2，本实施例中的轴向小驱动力的可控分离连接件包括前端壁的中部设有分离窗口、后端敞口的主体壳体2，在主体壳体2的内腔安装有分离动轴5，在分离动轴5与主体壳体2之间设有弹簧4，在分离动轴5的前部设有前部凹槽且在前部凹槽内安装有连接件，在连接件与分离动轴5之间设有多个楔块3。连接件的径向尺寸应该小于主体壳体2前部的分离窗口的径向尺寸，这样在进行分离动作时，当连接件被释放，连接件整体能够从分离窗口脱出。
21.考虑到本可控分离连接件向设备机体上进行安装使用的要求，本实施例中，在主体壳体2的前端壁上设有多个安装螺纹孔，安装时将本可控分离连接件的前端抵靠在设备机体上，之后在设备机体上的安装孔与前述安装螺纹孔内旋入安装螺钉，完成本分离连接件向设备上的安装固定。
22.如图中所示，分离动轴5的截面为t形形状，弹簧4套设在分离动轴5的前部外部，因此弹簧4的一端抵靠在分离动轴5的后部凸缘上、另一端抵靠在主体壳体2的前端壁的内表面，因而当分离动轴5在主体壳体2的内部沿着轴向方向移动时，弹簧4作伸缩动作，本分离连接件组装之后，弹簧4处于压缩状态，为分离动轴5提供执行分离动作所需要的弹力。
23.如图中所示，分离动轴5的前部凹槽为扩口状的锥形槽，楔块3的截面为梯形形状，各楔块3位于连接件的外壁与分离动轴5的内壁之间，这样当分离动轴5向前移动且弹簧4进一步压缩时，各楔块3向内聚拢因而将连接件挤压固定在内部，此时连接件无法从分离窗口脱出，当分离动轴5向后移动且弹簧4进一步伸展时，各楔块3向外散开因而将连接件释放，此时连接件能够从分离窗口脱出。
24.本实施例中，前述连接件为分离螺栓1，其端头部分位于分离动轴5的前部凹槽内，螺杆部分由主体壳体2的前端壁中部的分离窗口穿出。具体地，分离螺栓1的端头部分与各楔块3之间为锥面配合，如图中所示，由于锥面配合的结构关系，在楔块3向内聚拢时分离螺栓1的端头部分被限定在各楔块3之间并且无法脱出，只有在各楔块3向外移动一定距离时，分离螺栓1的端头部分才被释放。
25.在主体壳体2的后部安装有分离定轴9，在分离定轴9的中部设有销孔且在销孔内安装有挡销组件，分离定轴9的前端插装在分离动轴5的后部凹槽内，在分离定轴9的前部侧壁上设有多个径向孔且在各径向孔内设有动块8。在分离动轴5的后部安装有定块6，动块8与挡销组件和定块6之间均为锥面配合。
26.挡销组件的作用是将各动块8径向地向外顶出，当各动块8被向外顶出时，分离动轴5后部的各定块6与各动块8之间抵靠，因而分离动轴5无法向后移动，当挡销组件向后方移动时，由于前端与各动块8之间的锥面配合关系，在弹簧4的弹力作用下，分离动轴5通过其定块6向内挤压各动块8，则各动块8同步地沿着径向方向向内移动，直至完全缩入径向孔内之后，分离动轴5及其附属部件受到的阻挡作用消失。
27.本实施例中，挡销组件包括挡销10，在挡销10的后端采用沉头螺钉安装有调整块11，分离定轴9中部的销孔具有t形截面，调整块11位于销孔后端的槽内。
28.如图中所示，定块6的内侧壁为锥面，动块8的外侧壁和内侧壁均为锥面，挡销10的
前部为锥形形状，当挡销10向前移动时，各动块8同步向外移动，当挡销10向后移动时，各动块8在外部挤压作用下同步向内移动。
29.本实施例中，各定块6采用沉头螺钉安装固定在分离动轴5上，在分离动轴5的后部还安装有芳纶环7，分离动作发生时分离动轴5向后移动直至芳纶环7与分离定轴的前部接触。芳纶环7是采用芳纶材料制作的扁平环形体，其作用是：本可控分离连接件的分离动作发生时，由于对分离动轴5的阻挡作用消失，在弹簧4的弹力作用下，分离动轴5向后移动并击打在分离定轴9上，设置芳纶环7能够起到吸能作用，避免分离动作产生过大的振动作用，同时能够降低分离动作产生的噪音。
30.芳纶环7可以采用粘接等形式与分离动轴5固定连接。进一步地，芳纶环7安装固定在各定块6的外侧，芳纶环7的外径尺寸和分离动轴5后部的外径尺寸与主体壳体2的内径尺寸相等，前述尺寸方面的配合关系能够提升分离动轴5及其附属部件在进行分离动作时的稳定性。为了保证芳纶环7先于分离动轴5及其各定块6与分离定轴9接触，令芳纶环7的厚度尺寸大于各定块6的厚度尺寸。
31.在主体壳体2的后部安装有驱动壳体12，在驱动壳体12的内部安装有驱动元件13，驱动元件13的伸缩端抵靠在挡销组件上，具体地，驱动元件13的伸缩端抵靠在调整块11的外端面上。驱动壳体12对驱动元件13提供防护作用，驱动元件13的伸缩端伸出时将挡销组件限定在分离定轴9的销孔内，驱动元件13的伸缩端回缩时对挡销组件的限定作用消失，之后挡销组件在挤压作用下向后移动，在移动的过程中驱动元件13的伸缩端与调整块11保持接触。驱动元件13可以选取为电推杆，驱动元件13与控制系统通过线缆连接并接收分离电信号，接收分离电信号后电推杆的活塞杆回缩以释放挡销组件。
32.本实施例中，驱动壳体12的后端敞口并且采用沉头螺钉安装固定有驱动挡板14，驱动元件13的后部采用沉头螺钉安装固定在驱动挡板14上。
33.进一步地，在驱动挡板14上还设有多个供电动工具进行操作的操作孔，相应地，在分离定轴9上设有多个与各操作孔轴向对正的、轴向贯通的工艺螺纹孔，在驱动壳体12的外壁上设有条形孔。在进行本分离连接件的组装时，由于弹簧需要先进行预紧才能对挡销组件、驱动壳体12及驱动元件13进行组装，因此先向前述工艺螺纹孔内安装长螺钉，长螺钉的前端抵靠在分离动轴5的后部，之后将分离定轴9与主体壳体2组装，之后将驱动壳体12及驱动元件13组装，之后通过操作孔采用工具将各长螺钉拆卸下来，长螺钉从驱动壳体12侧壁上的条形孔排出。
34.主体壳体2、驱动壳体12以及分离定轴9采用如下方式进行组装：主体壳体2的后部边缘设有多个带有连接孔的连接耳板且各连接耳板与分离定轴9的后部边缘采用沉头螺钉固定连接；驱动壳体12的前部边缘设有多个带有连接孔的连接耳板且各连接耳板与分离定轴9的后部边缘采用沉头螺钉固定连接；主体壳体2与驱动壳体2两者的连接耳板交错设置，主体壳体2与驱动壳体2两者共同构成本可控分离连接件的外部壳体。
35.实施例二请参见图3和图4，本实施例中的轴向小驱动力的可控分离连接件采用的连接件与实施例一中的分离螺栓1不同，本实施例中，连接件为分离螺母15，分离螺母15位于分离动轴5的前部凹槽内。
36.如图中所示，分离螺母15的外侧壁为锥面，并且与各楔块3配合连接。当各楔块3向内移动时，将分离螺母15限定在中部无法脱出，当各楔块3项外移动时，分离螺母5受到的挤压限定作用消失，分离螺母15能够从前方的分离窗口脱出。
37.组装方式：向分离动轴5的后部安装各定块6及芳纶环7，之后在分离动轴5上设置弹簧，在倒置的状态下在分离动轴5前部凹槽内设置楔块3及连接件，之后将主体壳体2套设在前述组合体上；之后将分离定轴9向主体壳体2的后部进行安装，分离定轴9的前部应插入分离动轴5的后部凹槽内；采用多个沉头螺钉将分离定轴9与主体壳体2固定连接之后，在向分离定轴9的各工艺螺纹孔内安装长螺钉，长螺钉向前顶动分离动轴5直至分离动轴5的前端与主体壳体2的前端壁接触，此过程中弹簧4被进一步压缩，若采用分离螺栓1作为连接件，则分离螺栓1的螺杆部分从分离窗口穿出；之后向分离定轴9前部侧壁的方形孔内置入各动块8，之后将挡销组件组合并置入分离定轴9的销孔内；之后将驱动元件13与驱动挡板14组装，之后将前述组合体装入驱动外壳12内，之后将驱动外壳12与分离定轴9固定连接，此时驱动元件13的活动端与挡销组件抵靠；之后采用工具穿过操作孔将各长螺钉拆卸下来，长螺钉从驱动外壳12的侧壁条形孔排出。
38.使用方法：将本分离连接件采用多个螺钉安装固定到设备机体上，若采用分离螺栓1作为连接件，则有相应的外置螺母与其配合，若采用分离螺母15作为连接件，则有相应的外置螺栓与其配合；驱动元件13通过线缆与系统控制器连接，需要执行分离动作时，驱动元件13从系统控制器接收分离控制电信号，驱动元件13的活动端向后移动设定距离，在此过程中，弹簧4迫使分离动轴5具有向后移动的趋势，各定块6对各动块8向内进行挤压，各动块8对内部的挡销10进行挤压，因而挡销组件整体向后移动，当各动块8完全缩入分离定轴9侧壁上的方形孔内时，分离动轴5受到的轴向限位作用消失，则在弹簧4的弹力作用下，分离动轴5向后方移动直至芳纶环7与分离定轴9接触时停止，此过程中分离定轴9的前部更多地嵌入分离动轴5的后部凹槽；分离动轴5向后移动一定距离，对前部各楔块3的限位作用消失，则各楔块3向外侧移动，进而连接件受到的限定作用消失，之后连接件由分离动轴5的前部凹槽脱出并经由前部的分离窗口脱出，完成分离动作。

技术特征：
1.一种轴向小驱动力的可控分离连接件，其特征是：包括前端壁的中部设有分离窗口、后端敞口的主体壳体（2），在主体壳体（2）的内腔安装有分离动轴（5），在分离动轴（5）与主体壳体（2）之间设有弹簧（4），在分离动轴（5）的前部设有前部凹槽且在前部凹槽内安装有连接件，在连接件与分离动轴（5）之间设有多个楔块（3）；在主体壳体（2）的后部安装有分离定轴（9），在分离定轴（9）的中部设有销孔且在销孔内安装有挡销组件，分离定轴（9）的前端插装在分离动轴（5）的后部凹槽内，在分离定轴（9）的前部侧壁上设有多个径向孔且在各径向孔内设有动块（8），在分离动轴（5）的后部安装有定块（6），动块（8）与挡销组件和定块（6）之间均为锥面配合；在主体壳体（2）的后部安装有驱动壳体（12），在驱动壳体（12）的内部安装有驱动元件（13），驱动元件（13）的伸缩端抵靠在挡销组件上。2.如权利要求1所述的轴向小驱动力的可控分离连接件，其特征是：挡销组件包括挡销（10），在挡销（10）的后端采用沉头螺钉安装有调整块（11），分离定轴（9）中部的销孔具有t形截面，调整块（11）位于销孔后端的槽内，驱动元件（13）的伸缩端抵靠在调整块（11）的外端面上。3.如权利要求2所述的轴向小驱动力的可控分离连接件，其特征是：定块（6）采用沉头螺钉安装固定在分离动轴（5）上，在分离动轴（5）的后部还安装有芳纶环（7），分离动作发生时分离动轴（5）向后移动直至芳纶环（7）与分离定轴（9）的前部接触。4.如权利要求3所述的轴向小驱动力的可控分离连接件，其特征是：芳纶环（7）安装固定在各定块（6）的外侧，芳纶环（7）的外径尺寸和分离动轴（5）后部的外径尺寸与主体壳体（2）的内径尺寸相等。5.如权利要求4所述的轴向小驱动力的可控分离连接件，其特征是：主体壳体（2）的后部边缘设有多个带有连接孔的连接耳板且各连接耳板与分离定轴（9）的后部边缘采用沉头螺钉固定连接；驱动壳体（12）的前部边缘设有多个带有连接孔的连接耳板且各连接耳板与分离定轴（9）的后部边缘采用沉头螺钉固定连接；主体壳体（2）与驱动壳体（12）两者的连接耳板交错设置。6.如权利要求5所述的轴向小驱动力的可控分离连接件，其特征是：驱动壳体（12）的后端敞口并且采用沉头螺钉安装固定有驱动挡板（14），驱动元件（13）的后部采用沉头螺钉安装固定在驱动挡板（14）上。7.如权利要求6所述的轴向小驱动力的可控分离连接件，其特征是：在主体壳体（2）的前端壁上设有多个安装螺纹孔。8.如权利要求1至7任一项所述的轴向小驱动力的可控分离连接件，其特征是：所述连接件为分离螺栓（1），其端头部分位于分离动轴（5）的前部凹槽内，螺杆部分由主体壳体（2）的前端壁中部的分离窗口穿出。9.如权利要求1至7任一项所述的轴向小驱动力的可控分离连接件，其特征是：所诉连接件为分离螺母（15），分离螺母（15）位于分离动轴（5）的前部凹槽内。

技术总结
本发明涉及一种轴向小驱动力的可控分离连接件。包括前端壁的中部设有分离窗口、后端敞口的主体壳体，在内腔安装有分离动轴，在两者之间设有弹簧，在分离动轴的前部设有前部凹槽且安装有连接件，在连接件与分离动轴之间设有多个楔块；在主体壳体的后部安装有分离定轴，在其中部设有销孔且在安装有挡销组件，分离定轴的前端插装在分离动轴的后部凹槽内，在分离定轴的前部侧壁上设有多个径向孔且设有动块，在分离动轴的后部安装有定块，动块与挡销组件和定块之间均为锥面配合；在主体壳体的后部安装有驱动壳体，在内部安装有驱动元件。本发明所需驱动力小、过载能力高、结构简单成本低、系统可靠性高、无污染、对安装环境无要求、可适应多种工况。可适应多种工况。可适应多种工况。


技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：北京凌空天行科技有限责任公司
技术研发日：2022.12.15
技术公布日：2023/3/24