一种带自锁功能低冲击的分离缓冲装置的制作方法

1.本技术涉及火箭分离技术领域，具体涉及一种带自锁功能低冲击的分离缓冲装置。


背景技术：

2.目前，常规的火箭分离面使用点式连接，即使用爆炸螺栓来实现火箭各子集的连接与分离，由于分离面处的径向尺寸较大，若要保证分离面的连接强度、刚度，就需要增加爆炸螺栓数量，而随着爆炸螺栓的增多，对分离面产生的冲击也增大。
3.点式连接时分离螺栓工作产生的冲击波，通过分离面和分离螺栓头传递到分离体上，在安装结构处产生巨大的局部压力，以高量级、高频响的应力波形式在分离体结构上传播，由于火工品爆炸的冲击载荷较大，而冲击波传递的距离较短，连接环节少，分离体或卫星平台设备的冲击环境相当恶劣。
4.现有的技术方案中，主要通过海绵橡胶垫及金属减振垫实现缓冲，缓冲效果并不明显，同时连接爆炸螺栓的螺母以及爆炸螺栓的螺杆容易在整个分离结构中飞射，形成了复杂多变的冲击，同时容易破坏其他火箭结构。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的缺陷，本技术的目的在于提供一种带自锁功能低冲击的分离缓冲装置以解决相关技术中的问题。
6.为达到以上目的，一方面，采取的技术方案是：
7.本技术提供一种带自锁功能低冲击的分离缓冲装置，包括：
8.缓冲盒，其内部设置有空腔，其中一面设置有导向孔；
9.连接螺母，其一端伸出缓冲盒外连接爆炸螺栓，邻近该端的外壁套设有防止其脱出的法兰环，连接螺母另一端部分伸入导向孔内，所述法兰环抵接于缓冲盒中与导向孔相对的内壁；
10.冲击限位组件，其包括多个卡板，每个卡板由导向孔的边沿向缓冲盒外伸出，且卡板的伸出端向导向孔的轴线倾斜；
11.当爆炸螺栓爆炸后，连接螺母从导向孔内部分伸出，并与所有卡板构成的整体过盈配合。
12.优选的，还包括：
13.形变缓冲件，设置在缓冲盒的内腔里，其一端抵接于法兰环，另一端抵接于缓冲盒设有导向孔的内壁面。
14.优选的，所述形变缓冲组件为环状阶梯形，并且逐阶缩小，其中最大一阶抵接于缓冲盒设置有导向孔的内壁面，最小的一阶抵接于法兰环。
15.优选的，所述连接螺母外壁向外凸出形成棘齿环，所述棘齿环的数量有多个，沿连接螺母的轴线方向排布；
16.所述冲击限位组件还包括：
17.位置锁定件，其设置在导向孔边缘，在连接螺母部分伸出导向孔后，所述位置锁定件与棘齿环抵接。
18.优选的，所述位置锁定件为止退环，所述止退环的内径小于连接螺母外径；
19.在连接螺母部分伸出导向孔后，所述止退环的内圈发生向连接螺母伸出方向的形变，所述止退环形变的部分抵接于所述棘齿环。
20.优选的，所述位置锁定件为卡爪；
21.在连接螺母部分伸出导向孔后，卡爪抵接于所述棘齿环。
22.优选的，所述缓冲盒分为：
23.顶盒，其底部敞口，所述导向孔设置于顶盒相对于敞口的一侧，且敞口侧向外延伸形成安装板；
24.底盖，其覆盖于于顶盒的敞口处，所述连接螺母的端部伸出底盖；
25.所述安装板和底盖之间通过限位螺栓固定连接，所述限位螺栓还用于连接分离缓冲装置和分离面。
26.优选的，还包括：
27.爆炸缓冲装置，其包括缓冲垫，所述缓冲垫设置在安装板和底盖之间，所述安装板、缓冲垫和底盖通过限位螺栓固定连接。
28.优选的，所述爆炸缓冲装置还包括：
29.弹性环垫，其设置在限位螺栓的杆部外，且位于限位螺栓的头部和安装板之间。
30.优选的，还包括：
31.弹性垫，其设置于缓冲盒靠近导向孔的一面，且对称设置于导向孔两侧；
32.平垫，其设置于弹性垫顶面；
33.固定螺栓，有多对，沿导向孔对称设置，且将平垫、弹性垫和缓冲盒连接，所述固定螺栓通过平垫保持所有固定螺栓的高度一致。
34.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
35.本技术的带自锁功能低冲击的分离缓冲装置，通过多个卡板形成的类似爪形的笼式结构，当爆炸螺栓爆炸后，连接螺母收到冲击从缓冲盒的导向孔中冲出，并撞击在卡板形成的笼式结构内，造成卡板轻微形变，同时使得卡板和连接螺母之间过盈配合，最终多个卡板构成的整体结构将连接螺母夹持住，防止连接螺母回落。同时卡板还具有限位的作用，防止连接螺母伸出的方向出现偏差，避免了连接螺母撞击邻近的其他火箭结构造成破坏。
36.同时在一些进一步的改进中，连接螺母的锥筒侧壁开有类似锯齿状的棘齿环，棘齿环的纵切面类似于棘轮，配合位置锁定组件，可以在连接螺母伸出后卡住连接螺母，防止连接螺母的回落，提高自锁效果。
37.一些改进中，由于设置了形变缓冲件，能有效吸收冲击，一方面将内能转化为变形能，减小直接冲击，同时碎裂变形后的形变缓冲件降低了冲击振动，降低对火箭的其他装置的损害。
38.在进一步的改进中，形变缓冲件设置成阶梯状，可以通过壁厚强弱变化控制变形区域，精确控制压溃形状，有效将内能转化为变形能，同时控制冲击传播，实现降低冲击危害的目的。
附图说明
39.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
40.图1为本技术中一个实施例的结构示意图。
41.图2为图1所示实施例的剖面示意图。
42.图3为图1所示实施例的侧视示意图。
43.图4为图1所示实施例在爆炸前的结构示意图。
44.图5为图1所示实施例在爆炸后的结构示意图。
45.图6为图5中a处的放大示意图。
46.附图标记：
47.1、缓冲盒；11、导向孔；12、顶盒；121、安装板；13、底盖；2、连接螺母；21、法兰环；22、棘齿环；3、冲击限位组件；31、卡板；32、位置锁定件；4、形变缓冲件；5、爆炸缓冲装置；51、缓冲垫；52、弹性环垫；6、限位螺栓；7、弹性垫；8、平垫；9、固定螺栓。
具体实施方式
48.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
49.本技术提供一种带自锁功能低冲击的分离缓冲装置的实施例，包括缓冲盒1，连接螺母2和冲击限位组件3。
50.其中缓冲盒1为一个盒状结构，内部设置有空腔，一面开设有导向孔11，在本实施和后续其他实施例中，为了方便叙述，将缓冲盒1中心朝向导向孔11的方向为上方。
51.连接螺母2主要是用来连接爆炸螺栓的，连接螺母2朝下的一端部分伸出缓冲盒1，用来与爆炸螺栓相连接，且设置有防止连接螺母2脱出的法兰环21，而连接螺母2朝上的一端部分伸入导向孔11。
52.冲击限位组件3包括多个卡板31，每个卡板31由导向孔11的边沿向上伸出，且卡板31的上端朝向导向孔11轴线倾斜。
53.具体的，如图1所示，本实施例中缓冲盒1为一个圆柱盒体，导向孔11设置在缓冲盒1上表面的中心，而连接螺母2也相应与缓冲盒1共轴。
54.当爆炸螺栓爆炸后，连接螺母2收到冲击向上飞出，由于连接螺母2部分伸入导向孔11，受到导向孔11的限制，因此连接螺母2在刚开始的时候飞行方向不会偏转，在连接螺母2部分伸出导向孔11时，会遇到形成收拢成爪形的多个卡板31，卡板31因为上端向导向孔11轴线收拢，所以所有卡板31的上端构成的圆的半径比连接螺母2的外径小，连接螺母2在冲击作用下需要先使得卡板31产生形变，也变相将连接螺母2的冲击能变为卡板31的形变能，降低了连接螺母2的冲击能量。同时在连接螺母2冲出卡板31后，卡板31和连接螺母2的侧壁形成过盈配合，使得所有卡板31构成的整体将连接螺母2夹持住，避免连接螺母2掉落。
55.为了进一步降低连接螺母2造成的冲击，在一些优选的实施例中，还设置有形变缓冲件4，所述形变缓冲件4一端抵接于法兰环21，另一端抵接于缓冲盒1设置有导向孔11的内壁面。具体的，形变缓冲件4一般采用易碎或者易变形的材料制成，用于将冲击的动能转换为变形能，进而缓冲掉部分冲击。有一些实施例中，在形变缓冲件4和缓冲盒1之间还设置有一些弹性结构来避免形变产生的尖刺以及尖刺附带的冲击击穿缓冲盒1。
56.具体的，其中一种优选的结构如图2所示，为倒环状阶梯形，套设在连接螺母2外，其中最大的一阶朝上，抵接于缓冲盒1内壁，最小的一阶朝下，抵接于法兰环21，当爆炸螺栓起爆后，连接螺母2收到冲击向上飞起，带动法兰环21将形变缓冲件4压缩。在实施过程中可以控制形变缓冲件4的每阶的壁厚分布，进而控制形变缓冲件4形变后的形状，进而使得实际实施的缓冲效果尽可能与预期效果相符。同时设置成倒环状阶梯形，使得导向孔11附近没有形变缓冲件4的材料，避免形变缓冲件4被压缩后将导向孔11堵塞。
57.为了进一步提高自锁的成功率，还有一些优选的实施例中，所述连接螺母2靠近导向孔11的一端外壁向外凸出形成棘齿环22，所述棘齿环22的数量有多个，沿连接螺母2的轴线方向排布。
58.而冲击限位组件3还包括：
59.位置锁定件32，其设置在导向孔11边缘，在连接螺母2部分伸出导向孔11后，所述位置锁定件32与棘齿环22抵接。
60.具体的，棘齿环22效果类似于棘轮，其剖面可参见图6所示，朝上的一侧为圆弧形状，超下的一侧为平面，因此在连接螺母2上冲的时候，由于连接螺母2具有巨大的冲击力，因此棘齿环22非常轻易的冲过位置锁定件32，而冲击结束连接螺母2落下的时候，棘齿环22下侧的平面会将位置锁定件32抵接，使得连接螺母2无法回落，起效方式类似于棘轮棘爪。
61.另一方面，非常显而易见的，设置了棘齿环22后，由于棘齿环22上表面为圆弧形，不会影响连接螺母2从卡板31穿出，而等到冲击结束后，卡板31也可以卡接在棘齿环22下侧的平面上，提高了卡板31的自锁成功率。
62.其中一种实施例中位置锁定件32为止退环，止退环内径小于连接螺母，且止退环的内圆向上伸出，这样当连接螺母2从导向孔11冲出时，首先棘齿环22上弧面与止退环内圈贴合，因为棘齿环22的上弧面是圆弧形，不会影响连接螺母伸出，降低了连接螺母2的冲击大小，其次，止退环内环向上翘起，正好起到抵接棘齿环22平面的效果。考虑到止退环所需要的柔韧性以及强度，一般止退环采用铜质，也可以采用其他性质类似的材料。
63.另一种实施例中位置锁定件32为卡爪，卡爪和棘齿环22之间的交互类似于棘轮棘爪，在连接螺母2冲出时卡爪接触棘齿环22圆滑的上侧面，不会对连接螺母2的运动产生影响，而连接螺母2下落时又会卡住棘齿环22底部的平面使得连接螺母2无法回落。
64.缓冲盒1的结构有很多，考虑到需要兼顾强度和安装方便的因素，在一种优选的实施例中，如图1、图2和图3所示，所述缓冲盒1包括顶盒12和底盖13，所述顶盒12底部敞口，底盖13盖在顶盒12的敞口，顶盖敞口两端向外延伸形成安装板121，底盖13和安装板121之间通过限位螺栓6连接，可以在进行组装的时候将底盖13拆开进行安装，组装完成后通过限位螺栓6紧固。
65.上述限位螺栓6一方面可以连接底盖13和安装板121，另一方面也可以帮助将分离缓冲装置安装在欲将分离的安装面上。
66.在爆炸螺栓爆炸时，部分冲击力会造成底盖13的冲击，进而通过缓冲盒1传递到火箭其他结构，因此在一些实施例中设置有爆炸缓冲装置5，爆炸缓冲装置5包括缓冲垫51。具体的，缓冲垫51为接近矩形环，形状与缓冲盒1截面外形相近，一般为海绵垫，也有的实施例中为了防水、防火或者其他要求考虑改为其他弹性相近的材料，这样在爆炸螺栓起爆后，冲击会被缓冲垫51吸收，对缓冲盒1顶部的其他火箭结构的影响较低。
67.有一些实施例中，爆炸缓冲装置5还包括弹性环垫52，弹性环垫52设置在限位螺钉的杆部外，且位于限位螺钉的头部和安装板121之间。具体的，弹性环垫52一般为橡胶一类的可以承受一定形变的材质，限位螺栓6用于与分离面连接，通过螺纹限位控制弹性环垫52压缩量，保证缓冲盒1与分离面处于合适的压紧状态，进一步降低爆炸螺栓冲击传递到缓冲盒1上的能量
68.还有一些实施例中，还包括弹性垫7、平垫8和固定螺栓9。弹性垫7设置在缓冲盒1顶部，平垫8垫在弹性垫7顶部，固定螺栓9将弹性垫7、平垫8和之间相连接，同时固定螺栓9高度一致，以减小缓冲盒1向其他结构传递的冲击。
69.具体的，弹性垫7对称设置在导向孔11两侧，并向外延伸，而固定螺栓9需要根据导向孔11圆心对称设置。
70.另一方面，在一些具有止退环的实施例中，弹性垫7和平垫8还可以用来辅助固定止退环。
71.本技术不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。
72.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
73.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
74.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种带自锁功能低冲击的分离缓冲装置，其特征在于，包括：缓冲盒(1)，其内部设置有空腔，其中一面设置有导向孔(11)；连接螺母(2)，其一端伸出缓冲盒(1)外连接爆炸螺栓，邻近该端的外壁套设有防止其脱出的法兰环(21)，连接螺母(2)另一端部分伸入导向孔(11)内，所述法兰环(21)抵接于缓冲盒(1)中与导向孔(11)相对的内壁；冲击限位组件(3)，其包括多个卡板(31)，每个卡板(31)由导向孔(11)的边沿向缓冲盒(1)外伸出，且卡板(31)的伸出端向导向孔(11)的轴线倾斜；当爆炸螺栓爆炸后，连接螺母(2)从导向孔(11)内部分伸出，并与所有卡板(31)构成的整体过盈配合。2.根据权利要求1所述的一种带自锁功能低冲击的分离缓冲装置，其特征在于，还包括：形变缓冲件(4)，设置在缓冲盒(1)的内腔里，其一端抵接于法兰环(21)，另一端抵接于缓冲盒(1)设有导向孔(11)的内壁面。3.根据权利要求2所述的一种带自锁功能低冲击的分离缓冲装置，其特征在于：所述形变缓冲组件为环状阶梯形，并且逐阶缩小，其中最大一阶抵接于缓冲盒(1)设置有导向孔(11)的内壁面，最小的一阶抵接于法兰环(21)。4.根据权利要求1所述的一种带自锁功能低冲击的分离缓冲装置，其特征在于，所述连接螺母(2)外壁向外凸出形成棘齿环(22)，所述棘齿环(22)的数量有多个，沿连接螺母(2)的轴线方向排布；所述冲击限位组件(3)还包括：位置锁定件(32)，其设置在导向孔(11)边缘，在连接螺母(2)部分伸出导向孔(11)后，所述位置锁定件(32)与棘齿环(22)抵接。5.根据权利要求4所述的一种带自锁功能低冲击的分离缓冲装置，其特征在于：所述位置锁定件(32)为止退环，所述止退环的内径小于连接螺母(2)外径；所述止退环的内圈发生向连接螺母(2)伸出方向的凸起，在接螺母(2)从导向孔(11)内伸出后，所述止退环凸起的部分抵接于所述棘齿环(22)。6.根据权利要求4所述的一种带自锁功能低冲击的分离缓冲装置，其特征在于：所述位置锁定件(32)为卡爪；在连接螺母(2)部分伸出导向孔(11)后，卡爪抵接于所述棘齿环(22)。7.根据权利要求1所述的一种带自锁功能低冲击的分离缓冲装置，其特征在于，所述缓冲盒(1)分为：顶盒(12)，其底部敞口，所述导向孔(11)设置于顶盒(12)相对于敞口的一侧，且敞口侧向外延伸形成安装板(121)；底盖(13)，其覆盖于于顶盒(12)的敞口处，所述连接螺母(2)的端部伸出底盖(13)；所述安装板(121)和底盖(13)之间通过限位螺栓(6)固定连接，所述限位螺栓(6)还用于连接分离缓冲装置和分离面。8.根据权利要求7所述的一种带自锁功能低冲击的分离缓冲装置，其特征在于，还包括：爆炸缓冲装置(5)，其包括缓冲垫(51)，所述缓冲垫(51)设置在安装板(121)和底盖
(13)之间，所述安装板(121)、缓冲垫(51)和底盖(13)通过限位螺栓(6)固定连接。9.根据权利要求8所述的一种带自锁功能低冲击的分离缓冲装置，其特征在于，所述爆炸缓冲装置(5)还包括：弹性环垫(52)，其设置在限位螺栓(6)的杆部外，且位于限位螺栓(6)的头部和安装板(121)之间。10.根据权利要求1所述的一种带自锁功能低冲击的分离缓冲装置，其特征在于，还包括：弹性垫(7)，其设置于缓冲盒(1)靠近导向孔(11)的一面，且对称设置于导向孔(11)两侧；平垫(8)，其设置于弹性垫(7)顶面；固定螺栓(9)，有多对，沿导向孔(11)对称设置，且将平垫(8)、弹性垫(7)和缓冲盒(1)连接，所述固定螺栓(9)通过平垫(8)保持所有固定螺栓(9)的高度一致。

技术总结
本发明涉及火箭分离技术领域，公开了一种自锁功能低冲击的分离缓冲装置，包括：缓冲盒，其内部设有空腔，其中一面设置有导向孔；连接螺母，其一端伸出缓冲盒外连接爆炸螺栓，连接螺母另一端部分伸入导向孔内；冲击限位组件，其包括多个卡板，每个卡板由导向孔的边沿向缓冲盒外伸出，且卡板的伸出端向导向孔的轴线倾斜；当爆炸螺栓爆炸后，连接螺母从导向孔内部分伸出，并与所有卡板构成的整体过盈配合。本发明具有以下优点和效果：通过多个卡板形成的类似爪形的笼式结构，当爆炸螺栓爆炸后，连接螺母收到冲击从缓冲盒的导向孔中冲出，并撞击在卡板形成的笼式结构内，使得卡板和连接螺母之间过盈配合，最终将连接螺母夹持住，防止连接螺母回落。接螺母回落。接螺母回落。


技术研发人员：卢迪 肖任勤 鲍永定 朱璇 王博哲 李智 李志杰 杨攀
受保护的技术使用者：湖北航天技术研究院总体设计所
技术研发日：2021.11.18
技术公布日：2022/3/8