本發(fā)明涉及一種具有雙向承載功能的火工解鎖裝置，尤其適用于星上小型機(jī)構(gòu)在軌鎖緊、支撐或解鎖，屬于火工品解鎖裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著航天技術(shù)的不斷發(fā)展，衛(wèi)星有效載荷的形式呈多樣化發(fā)展，比如大型相機(jī)、機(jī)械臂等。在衛(wèi)星發(fā)射過(guò)程中，這些大型的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛度較低，必須進(jìn)行有效的鎖緊，提高整星結(jié)構(gòu)剛度。但運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸承和運(yùn)動(dòng)副不能承受過(guò)大的力，若承力過(guò)大將會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)副破壞，引起機(jī)構(gòu)不能正常運(yùn)動(dòng)。因此，需要一種裝置，在發(fā)射階段既能鎖緊機(jī)構(gòu)提高剛度，又能支撐機(jī)構(gòu)防止運(yùn)動(dòng)副受到過(guò)大的力而被破壞，并且在衛(wèi)星入軌后能解鎖，解鎖后，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間具有一定的分離距離，保證機(jī)構(gòu)能夠自由運(yùn)動(dòng)。

目前成熟的解鎖裝置結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)簡(jiǎn)單，只有一套鋼球或楔塊承力，一般用于在發(fā)射階段鎖緊結(jié)構(gòu)以提高結(jié)構(gòu)剛度，入軌后解鎖。此類解鎖器難以在鎖緊的同時(shí)提供支撐力，不能在解鎖后為運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供分離距離，應(yīng)用領(lǐng)域受限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種具有雙向承載功能的火工解鎖裝置，通過(guò)第一楔塊和第二楔塊共同作用，實(shí)現(xiàn)了解鎖裝置的雙向承載，克服了普通解鎖器無(wú)法在鎖緊時(shí)提供支撐力的難題；通過(guò)螺栓、彈簧、剪切銷、滑桿和活塞的配合，有效確保待解鎖機(jī)構(gòu)解鎖后的自由運(yùn)動(dòng)，彌補(bǔ)了普通解鎖器解鎖后，難以保障待解鎖機(jī)構(gòu)分離距離的缺陷；通過(guò)設(shè)置外筒、第一內(nèi)筒、第二內(nèi)筒和殼體，完善了解鎖器的功能，解決了普通解鎖器應(yīng)用領(lǐng)域受限的問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種具有雙向承載功能的火工解鎖裝置，包括壓緊螺母、螺栓、彈簧、外筒、第一內(nèi)筒、第一楔塊、剪切銷、第二內(nèi)筒、滑桿、點(diǎn)火器、殼體、活塞、密封圈、第二楔塊、蜂窩組件和墊片；外筒和殼體分別與第一待解鎖機(jī)構(gòu)和第二待解鎖機(jī)構(gòu)固定連接；

外筒為空心圓柱體，外筒一端設(shè)有用于安裝壓緊螺母、彈簧和墊片的凸臺(tái)，外筒另一端設(shè)有用于安裝第一內(nèi)筒和蜂窩組件的臺(tái)階孔，外筒和第一內(nèi)筒中均設(shè)有用于安裝第一楔塊的環(huán)形凹槽，第一楔塊一端嵌入外筒和第一內(nèi)筒的環(huán)形凹槽中，第一楔塊另一端與螺栓貼合，螺栓依次穿過(guò)第一內(nèi)筒、蜂窩組件、墊片后與壓緊螺母螺接；

殼體為L(zhǎng)形空心圓柱體，殼體一端設(shè)有用于安裝點(diǎn)火器的通孔，殼體另一端設(shè)有用于安裝第二內(nèi)筒和活塞的臺(tái)階孔，第二內(nèi)筒和殼體中均設(shè)有用于安裝第二楔塊的環(huán)形凹槽，第二楔塊一端嵌入的環(huán)形凹槽中，第二楔塊另一端與滑桿貼合，滑桿一端穿過(guò)第二內(nèi)筒后與活塞貼合，滑桿另一端穿設(shè)在螺栓中并通過(guò)剪切銷固定。

在上述的一種具有雙向承載功能的火工解鎖裝置中，所述螺栓上設(shè)有用于防止第一楔塊回縮的凸緣，螺栓內(nèi)設(shè)有用于防止滑桿脫落的卡槽。

在上述的一種具有雙向承載功能的火工解鎖裝置中，所述彈簧的行程大于20mm，用于在第一內(nèi)筒與第二內(nèi)筒完全分離時(shí)，使螺栓保持縮入外筒的狀態(tài)。

在上述的一種具有雙向承載功能的火工解鎖裝置中，所述第一內(nèi)筒和第二內(nèi)筒端部貼合，第二內(nèi)筒端部貼合處設(shè)有用于消除徑向力干擾的凸塊，凸塊高度不小于1mm。

在上述的一種具有雙向承載功能的火工解鎖裝置中，所述點(diǎn)火器的數(shù)量不少于2個(gè)。

在上述的一種具有雙向承載功能的火工解鎖裝置中，所述活塞上套裝有密封圈，密封圈采用氟醚O形密封圈。

在上述的一種具有雙向承載功能的火工解鎖裝置中，所述第二楔塊的形狀為楔形，第二楔塊的數(shù)量不少于3個(gè)，第二楔塊沿滑桿周向均勻分布。

在上述的一種具有雙向承載功能的火工解鎖裝置中，所述蜂窩組件粘貼在外筒臺(tái)階面與第一內(nèi)筒之間，用于緩解第一內(nèi)筒對(duì)外筒造成的沖擊。

在上述的一種具有雙向承載功能的火工解鎖裝置中，所述第一楔塊的形狀為楔形，第一楔塊的數(shù)量不少于個(gè)，第一楔塊沿螺栓周向均勻分布。

在上述的一種具有雙向承載功能的火工解鎖裝置中，所述滑桿一端設(shè)有用于配合螺栓卡槽的薄邊，薄邊高度設(shè)為0.3mm，薄邊厚度設(shè)為0.4mm。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：

1、本發(fā)明的第一楔塊和第二楔塊共同作用，使解鎖裝置能同時(shí)鎖緊和支撐機(jī)構(gòu)，并在解鎖后和待解鎖機(jī)構(gòu)之間形成5mm的分離距離，使待解鎖機(jī)構(gòu)可以自由運(yùn)動(dòng)。解決了現(xiàn)有解鎖器只鎖緊、不支撐和不能保證分離距離的問(wèn)題，完善解鎖器的功能，使解鎖器的應(yīng)用范圍更加廣闊。

2、本發(fā)明滑桿頂端設(shè)有薄邊，使滑桿剪斷剪切銷后撞擊螺栓使薄邊變形，配合螺栓內(nèi)腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使滑桿鎖定在螺栓內(nèi)部，保證解鎖器工作后的有效分離距離。

3、本發(fā)明通過(guò)第一楔塊和第二楔塊共同作用，實(shí)現(xiàn)了解鎖裝置的雙向承載，克服了普通解鎖器無(wú)法在鎖緊時(shí)提供支撐力的難題。

4、本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)預(yù)壓彈簧，在解鎖器工作后，利用彈簧的彈力完成螺栓和第一內(nèi)筒的完全收納，達(dá)到了解鎖裝置完全分離的效果。

5、本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)緊湊，適用于多種工作環(huán)境，在復(fù)雜工況下依然能夠良好運(yùn)轉(zhuǎn)，具有通用性強(qiáng)、適用范圍廣的特點(diǎn)。

6、本發(fā)明的壓緊螺母、剪切銷、點(diǎn)火器、墊片均為標(biāo)準(zhǔn)件，無(wú)需特制，而且便于維修和更換，大幅降低了生產(chǎn)成本。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明主剖視圖

圖2為本發(fā)明俯視圖

圖3為本發(fā)明滑桿的軸測(cè)圖

圖4為本發(fā)明安裝示意圖

其中：1壓緊螺母；2螺栓；3彈簧；4外筒；5第一內(nèi)筒；6第一楔塊；7剪切銷；8第二內(nèi)筒；9滑桿；10點(diǎn)火器；11殼體；12活塞；13密封圈；14第二楔塊；15蜂窩組件；16墊片；17第一待解鎖機(jī)構(gòu)；18轉(zhuǎn)軸；19第二待解鎖機(jī)構(gòu)；

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的方案更加明了，下面結(jié)合附圖說(shuō)明和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

如圖1～4所示，一種具有雙向承載功能的火工解鎖裝置，包括壓緊螺母1、螺栓2、彈簧3、外筒4、第一內(nèi)筒5、第一楔塊6、剪切銷7、第二內(nèi)筒8、滑桿9、點(diǎn)火器10、殼體11、活塞12、密封圈13、第二楔塊14、蜂窩組件15和墊片16；外筒4和殼體11分別與第一待解鎖機(jī)構(gòu)17和第二待解鎖機(jī)構(gòu)19固定連接；

外筒4為空心圓柱體，外筒4一端設(shè)有用于安裝壓緊螺母1、彈簧3和墊片16的凸臺(tái)，外筒4另一端設(shè)有用于安裝第一內(nèi)筒5和蜂窩組件15的臺(tái)階孔，外筒4和第一內(nèi)筒5中均設(shè)有用于安裝第一楔塊6的環(huán)形凹槽，第一楔塊6一端嵌入外筒4和第一內(nèi)筒5的環(huán)形凹槽中，第一楔塊6另一端與螺栓2貼合，螺栓2依次穿過(guò)第一內(nèi)筒5、蜂窩組件15、墊片16后與壓緊螺母1螺接；

殼體11為L(zhǎng)形空心圓柱體，殼體11一端設(shè)有用于安裝點(diǎn)火器10的通孔，殼體11另一端設(shè)有用于安裝第二內(nèi)筒8和活塞12的臺(tái)階孔，第二內(nèi)筒8和殼體11中均設(shè)有用于安裝第二楔塊14的環(huán)形凹槽，第二楔塊14一端嵌入的環(huán)形凹槽中，第二楔塊14另一端與滑桿9貼合，滑桿9一端穿過(guò)第二內(nèi)筒8后與活塞12貼合，滑桿9另一端穿設(shè)在螺栓2中并通過(guò)剪切銷7固定。

螺栓2上設(shè)有用于防止第一楔塊6回縮的凸緣，螺栓2內(nèi)設(shè)有用于防止滑桿9脫落的卡槽。

彈簧3的行程設(shè)為20mm，用于在第一內(nèi)筒5與第二內(nèi)筒8完全分離時(shí)，使螺栓2保持縮入外筒4的狀態(tài)。

優(yōu)選的，第一內(nèi)筒5和第二內(nèi)筒8端部貼合，第二內(nèi)筒8端部貼合處設(shè)有用于消除徑向力干擾的凸塊，凸塊高度設(shè)為1mm。

點(diǎn)火器10的數(shù)量設(shè)為2個(gè)。

活塞12上套裝有密封圈13，密封圈13采用氟醚O形密封圈。

第二楔塊14的形狀為楔形，第二楔塊14的數(shù)量設(shè)為3個(gè)，第二楔塊14沿滑桿9周向均勻分布。

蜂窩組件15粘貼在外筒4臺(tái)階面與第一內(nèi)筒5之間，用于緩解第一內(nèi)筒5對(duì)外筒4造成的沖擊。

第一楔塊6的形狀為楔形，第一楔塊6的數(shù)量設(shè)為4個(gè)，第一楔塊6沿螺栓2周向均勻分布。

滑桿9一端設(shè)有用于配合螺栓2卡槽的薄邊，薄邊高度設(shè)為0.3mm，薄邊厚度設(shè)為0.4mm。

螺栓2材料強(qiáng)度高于第一楔塊6和第二楔塊14材料強(qiáng)度，螺栓2底端開(kāi)有3個(gè)方孔用于連接第二楔塊14，中部有環(huán)形凸起，用于支撐第一楔塊6，頂部有M12×1-6h的螺紋，用于連接壓緊螺母1。

彈簧3為Ф2mm的彈簧鋼絲，彈簧3為預(yù)壓彈簧，剛度為2.7N/mm，自由高度為42mm，安裝高度為18mm，工作到位后的彈力為10N，當(dāng)解鎖裝置工作完成后，彈力可保證結(jié)構(gòu)件收納，保證分離后，兩部分機(jī)構(gòu)的有效分離距離大于5mm，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的自由轉(zhuǎn)動(dòng)

第一楔塊6和第二楔塊14表面進(jìn)行噴涂MoS₂膜，可防止楔塊在真空環(huán)境中發(fā)生真空冷焊，影響楔塊的運(yùn)動(dòng)。為了防止解鎖后楔塊從結(jié)構(gòu)中掉落產(chǎn)生多余物，對(duì)傳統(tǒng)楔塊的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，在楔塊的尾部增加薄邊，有效防止楔塊脫落形成多余物。

點(diǎn)火器10為鈍感點(diǎn)火器，將2發(fā)點(diǎn)火器10裝入殼體11垂直于軸向方向的M14×1-6H螺紋孔內(nèi)，并采用鋁墊圈進(jìn)行密封，安裝時(shí)需加30±2N·m的力矩保證密封，兩點(diǎn)火器之間的夾角為20°，點(diǎn)火器10的能量通過(guò)2個(gè)直徑Ф5mm、夾角60°的通孔傳遞到活塞12底部。

蜂窩組件15由蜂窩和墊圈組成，蜂窩采用邊長(zhǎng)1mm、鋁箔厚度0.04mm的鋁蜂窩，蜂窩厚度為8mm，墊圈為0.5mm厚的鋁墊圈，蜂窩和墊圈粘接。裝配前，采用專用的預(yù)壓工裝將蜂窩組件15預(yù)壓2mm，保證蜂窩壓潰。

解鎖器通過(guò)外筒4法蘭上的4個(gè)Ф5.5孔和第一待解鎖機(jī)構(gòu)17連接，通過(guò)殼體11法蘭上的2個(gè)Ф5.5孔和第二待解鎖機(jī)構(gòu)19連接，當(dāng)?shù)谝淮怄i機(jī)構(gòu)17、第二待解鎖機(jī)構(gòu)19之間受到外界拉力或壓力時(shí)，外力均通過(guò)解鎖裝置自身結(jié)構(gòu)承受，避免第一待解鎖機(jī)構(gòu)17、第二待解鎖機(jī)構(gòu)19間的轉(zhuǎn)軸18受擠壓破壞。解鎖后，解鎖裝置完全分離，第一待解鎖機(jī)構(gòu)17和第二待解鎖機(jī)構(gòu)19均可自由轉(zhuǎn)動(dòng)。

裝配過(guò)程如下：

第一步，首先用酒精清洗所有金屬零件(除蜂窩組件和楔塊)，并晾置30min以上。

第二步，將尺寸為Ф12.4×Ф2.1的氟醚O形密封圈13裝入活塞12的凹槽內(nèi)，然后將活塞12從殼體11的一端裝入。

第三步，將第二內(nèi)筒8有臺(tái)階的一端從螺栓2無(wú)螺紋的一端插入，然后將第二楔塊14從螺栓2一端的內(nèi)孔放入并和第二內(nèi)筒8的環(huán)形凹槽鑲嵌，然后將滑桿9裝入螺栓2的內(nèi)孔，使滑桿9頂住第二楔塊14，然后調(diào)整滑桿9位置，將剪切銷7從螺栓2上的小孔插入并穿過(guò)滑桿9的孔，然后采用專用的收口工裝，將螺栓2上的兩個(gè)孔口進(jìn)行收口處理。

第四步，將第二內(nèi)筒8從殼體11的螺紋端裝入，并加30±2N·m力矩。

第五步，將蜂窩組件15鋁墊圈的一面粘接到第一內(nèi)筒5端面，保證蜂窩組件15和第一內(nèi)筒5的同軸度，使第一內(nèi)筒5在外筒4內(nèi)能順利滑動(dòng)，然后將第一內(nèi)筒5粘接蜂窩組件15的一端裝入外筒4內(nèi)，將第一楔塊6從第一內(nèi)筒4的孔內(nèi)裝入并和外筒4的環(huán)形凹槽鑲嵌，然后將第3步安裝好的螺栓2具有螺紋的一端裝入第一內(nèi)筒5，使第一內(nèi)筒5和第二內(nèi)筒8完全對(duì)接上。

第六步，轉(zhuǎn)動(dòng)外筒4，調(diào)整外筒4的安裝法蘭和殼體11法蘭之間的角度，然后在外筒4較細(xì)的一端套上彈簧3，隨后裝上墊片16，壓縮彈簧3，最后裝上兩個(gè)壓緊螺母1，并根據(jù)需要加擰緊力矩。

第七步，在裝配過(guò)程中，所有螺紋連接處均在外螺紋牙上涂抹螺紋緊固劑，以填滿螺紋牙2/3為準(zhǔn)，然后再擰緊，可有效防止在螺紋松動(dòng)。

本發(fā)明的工作原理是：

當(dāng)火工解鎖裝置接收到工作信號(hào)時(shí)，點(diǎn)火器10接到電信號(hào)后發(fā)火，點(diǎn)火器10工作產(chǎn)生的燃?xì)庾龉ν苿?dòng)活塞12，活塞12推動(dòng)滑桿9剪斷剪切銷7，并向左運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生約4.5mm位移后，第二楔塊14被釋放，螺栓2與第二內(nèi)筒8之間的約束被解除，螺栓2在滑桿9的推動(dòng)下向左運(yùn)動(dòng)4mm后，第一楔塊6被釋放，第一內(nèi)筒5和外筒4的約束被解除，滑桿9、螺栓2和第一內(nèi)筒5一起向左運(yùn)動(dòng)，壓縮蜂窩組件15，降低到位沖擊，最終使螺栓2和第一內(nèi)筒5完全收納入外筒4，并在彈簧3的作用下保持收納狀態(tài)，解鎖完成。

本發(fā)明說(shuō)明書中未詳細(xì)描述的內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。