一种气动式连接解锁装置的制作方法

本发明涉及连接解锁装置技术领域，特别涉及一种气动式连接解锁装置。

背景技术：

在航天领域，运载器与有效载荷之间存在大量的连接与解锁结构，例如级间分离、运载与卫星分离、卫星帆板的展开等。目前主要采用火工装置进行连接与解锁。

火工装置主要由发火元件、装药和功能机构组成，其原理是利用装药爆炸或燃烧产生的能量驱动功能机构完成特定的功能。用于连接和分离的火工装置主要有爆炸螺栓、分离螺母、拔销器等装置，其优点是可靠性高、储存能量大、作用速度快、结构简单紧凑、质量和体积小、成本低。但由于火工品依靠火药爆炸或燃烧驱动机构完成任务，其缺点主要有：一次使用；火工品工作时对结构冲击载荷大；火药燃烧或爆炸产生有害气体、碎片等污染空间环境。此外，当某个连接点的火工装置出现故障，该点无法进行有效解锁，会直接导致航天任务的失败，因此火工品数量越多，航天器连接解锁的可靠性越低。火工压紧释放装置使用过程中本身需要被破坏，一般是一次使用，进行多次重复试验成本较高，且爆炸冲击解锁能量较大，容易对航天器结构造成损伤。现有机械式连接解锁机构的方案可以实现低冲量的分离解锁，可重复多次使用，但结构较为复杂，只适用于单个连接点的解锁，难以实现大负载工况、多个连接点的同时分离解锁。

技术实现要素：

本发明提供了一种气动式连接解锁装置，解决了现有技术中解锁机构的结构较为复杂，难以实现大负载工况、多个连接点的同时分离解锁的技术问题，达到了结构简单，提高大负载工况解锁可靠性，实现装置可重复使用的技术效果。

本发明提供了一种气动式连接解锁装置，包括：气缸筒；导向筒，所述导向筒的一端外侧与所述气缸筒的内侧可拆卸连接；基座，所述基座与所述导向筒远离所述气缸筒的一端外侧可拆卸连接；活塞，所述活塞的外侧与所述导向筒的内侧相配合，其中，所述气缸筒通过通入气体，推动所述活塞运动，以使气动力驱使所述活塞运动至所述导向筒的中部位置处。

优选的，还包括：第一压块，所述第一压块设置在所述基座顶部；第一解锁弹簧，所述第一解锁弹簧设置在所述第一压块与所述活塞之间；楔块，所述楔块靠近所述基座的顶部设置，且位于所述第一压块的下方；第二压块，所述第二压块设置在所述导向筒与所述楔块之间；第二解锁弹簧，所述第二解锁弹簧设置在所述第二压块与所述基座之间；其中，所述基座的中部具有一空心管，所述空心管靠近顶部位置处开设有多个第一通孔，所述楔块安装在所述第一通孔内部，以使所述楔块在平面内沿着垂直于所述基座轴线方向的直线滑动；螺栓杆，所述螺栓杆设置在空心管的内部，且所述螺栓杆靠近顶部位置处开设有多个第三凹槽，其中，所述第三凹槽与所述楔块相配合。

优选的，当所述活塞位于所述导向筒的上端时，所述楔块的上下端面与所述空心管相配合之后，所述第二解锁弹簧的上端与所述第二压块相接触，以使所述螺栓杆锁定。

优选的，当所述活塞运动至所述导向筒的中部位置处，所述第二解锁弹簧处于压紧极限状态，所述楔块轴向锁紧解除，向所述基座外侧运动，所述活塞顶推所述螺栓杆和第一压块向下运动，以使所述螺栓杆解锁分离。

优选的，所述活塞外侧周向开设有多个第一凹槽，且所述第一凹槽用于容置密封件；所述空心管靠近顶部位置处开设有多个第二凹槽，所述第一压块的上端面设置有多个凸台，且所述凸台与所述第二凹槽相配合。

优选的，还包括：端盖，所述端盖与所述空心管的顶端可拆卸连接。

优选的，所述第一解锁弹簧和所述第二解锁弹簧均为压簧。

优选的，所述基座远离所述气缸筒的一端具有一法兰，且所述法兰上开设有多个第二通孔，其中，连接件穿过所述第二通孔将所述基座与目标体固定。

优选的，所述第一压块的外侧与所述空心管内侧相配合，以使所述第一压块沿着所述基座上下滑动。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

本发明实施例提供的一种气动式连接解锁装置，包括：气缸筒、导向筒、基座、活塞，其中，导向筒的一端外侧与气缸筒的内侧可拆卸连接；基座与导向筒远离气缸筒的一端外侧可拆卸连接；活塞的外侧与导向筒的内侧相配合；当活塞位于导向筒的上端时，楔块的上下端面与基座空心管的方形孔配合，前端上下两个斜面与螺栓杆的梯形凹槽配合，后端面与第二压块的方形凹槽配合。第二解锁弹簧上端顶紧第二压块的底面，第二压块压紧楔块，使螺栓杆无法向下运动，此时机械式连接锁紧装置处于锁定状态。当气缸筒进气时，气压推动活塞头和第二压块向下运动，气动力驱使活塞运动到导向筒中间位置，第二解锁弹簧处于压紧极限状态，楔块轴向锁紧解除，向基座外侧运动，活塞中间的凸台顶推螺栓杆和第一压块向下运动，螺栓杆解锁分离。同时第一解锁弹簧释放，第一压块沿着基座的空心管滑动至极限位置，使得螺栓杆分离结束后楔块无法向基座的中心滑动，从而解决了现有技术中解锁机构的结构较为复杂，难以实现大负载工况、多个连接点的同时分离解锁的技术问题，达到了结构简单，提高大负载工况解锁可靠性，实现装置可重复使用的技术效果。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

图1为本发明实施例中一种气动式连接解锁装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中一种气动式连接解锁装置的另一结构示意图；

图3为本发明实施例中一种气动式连接解锁装置的再一结构示意图。

附图标记说明：气缸筒1，导向筒2，活塞3，密封件4，端盖5，第二压块6，第一解锁弹簧7，第一压块8，楔块9，第二解锁弹簧10，螺栓杆11，基座12。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种气动式连接解锁装置，用以解决现有技术中解锁机构的结构较为复杂，难以实现大负载工况、多个连接点的同时分离解锁的技术问题。

本发明实施例中的技术方案，总体思路如下：

本发明实施例提供的一种气动式连接解锁装置，通过气缸筒；导向筒，所述导向筒的一端外侧与所述气缸筒的内侧可拆卸连接；基座，所述基座与所述导向筒远离所述气缸筒的一端外侧可拆卸连接；活塞，所述活塞的外侧与所述导向筒的内侧相配合，其中，所述气缸筒通过通入气体，推动所述活塞运动，以使气动力驱使所述活塞运动至所述导向筒的中部位置处，进而达到了结构简单，提高大负载工况解锁可靠性，实现装置可重复使用的技术效果。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1为本发明实施例中一种气动式连接解锁装置的结构示意图，如图1所示：

所述气动式连接解锁装置包括：气缸筒1。

具体而言，气缸筒1为一回转体，且气缸筒1的上端是进气管，在进气管的外侧开设有螺纹，用于与气路组件进行可拆卸连接。同时在气缸筒1的下端是环形凸台，内侧开设有螺纹，通过螺纹可以与其他组成元件进行连接。

所述气动式连接解锁装置还包括：导向筒2，所述导向筒2的一端外侧与所述气缸筒1的内侧可拆卸连接。

具体而言，导向筒2的形状为圆柱体，即导向筒2为一中空圆柱体结构，进而使得导向筒2的内部能够形成一定的容置空间，并且在容置空间内能够放置该气动式连接解锁装置的其他组成元件。进一步的，在导向筒的内部内侧按直径不同分为两段，其中，第一段即上段直径较小，第二段即下段直径较大，并且在导向筒2的上下两端外侧均开设有螺纹，其中，上端外侧螺纹与气缸筒1内侧可拆卸连接，例如螺纹连接，下端外侧螺纹与基座12底部的环形凸台内可拆卸连接，例如螺纹连接。

所述气动式连接解锁装置还包括：基座12，所述基座12与所述导向筒2远离所述气缸筒1的一端外侧可拆卸连接。

进一步的，所述基座12的中部具有一空心管，所述空心管靠近顶部位置处开设有多个第一通孔和第二凹槽。

进一步的，所述基座12远离所述气缸筒1的一端具有一法兰，且所述法兰上开设有多个第二通孔，其中，连接件穿过所述第二通孔将所述基座12与目标体固定。

具体而言，基座12的形状为一回转体，且在基座12的中间位置处安装有一根较高的空心管。在空心管靠近上端处环向开有多个第一通孔，本实施例中以该第一通孔的形状为方形通孔、数量为四个作为优选，具体的也可根据实际需要进行调整，本实施例中不做具体限制。换句话说，在空心管靠近上端处环向开有四个方形通孔，空心管上端面在四个方形孔交错的位置开有多个第二凹槽，本实施例中以该第二凹槽的形状为方形凹槽、数量为四个作为优选，具体的也可根据实际需要进行调整，本实施例中不做具体限制。即，在空心管上端面在四个方形孔交错的位置开有四个方形凹槽。基座12的方形凹槽为滑动副的导向面，还可以为圆柱面或‘v’形面。基座12的空心管靠近上端处四个方形通孔的上下端面及螺栓杆的梯形凹槽为压紧面，压紧面为平面与斜面组成的弯折形面，还可以为平面或圆柱面组成的压紧面。

进一步的，在空心管上端的外端面开设有螺纹，空心管周围设置有一个环形凸台，凸台内侧开设有螺纹；在基座12外端为一法兰面，即就是在基座12远离气缸筒1的一端具有一法兰，进而在法兰上均匀分布有多个第二通孔。这样，可以将连接件穿过第二通孔，然后将基座12与所压紧的两个目标体之一进行固定。进一步的，本实施例中以第二通孔的数量为四个作为优选，并且本实施例中以连接件为螺钉作为优选，具体的也可根据实际需要进行调整，本实施例中不做具体限制。即，在法兰面上均布有四个通孔，与所压紧的两个目标体之一通过螺钉固定。

所述气动式连接解锁装置还包括：活塞3，所述活塞3的外侧与所述导向筒2的内侧相配合。

进一步的，所述活塞3外侧周向开设有多个第一凹槽，且所述第一凹槽用于容置密封件4。

具体而言，活塞3为该装置的动力装置，且为动力装置气体驱动活塞，还可以为推销器。活塞3的形状为一圆柱体结构，且活塞3的上端面中间位置处开设有一锥形凹槽，活塞3的下端面中间位置处设置有一圆柱凸台，周围为环状凸台，活塞3的外侧与导向筒2内侧配合。进一步的，在活塞3的外侧周向开设有多个第一凹槽，进而可将密封件4安装在第一凹槽内部。其中，本实施例中以第一凹槽的形状为环形凹槽、数量为两个作为优选，具体的也可根据实际需要进行调整，本实施例中不做具体限制。因此，活塞3的外侧周向开有两个环形凹槽，进而可将密封件4对应放置在环形凹槽内。进一步的，本实施例中密封件4为密封圈、数量为两个作为优选，即，密封件4为环状体，截面为圆形，数量为两个，安装在活塞3外侧的两个环形凹槽里。

所述气动式连接解锁装置还包括：第一压块8，所述第一压块8设置在所述基座12顶部。

进一步的，所述第一压块8的上端面设置有多个凸台，且所述凸台与所述第二凹槽相配合，其中，所述第一压块8的外侧与所述空心管内侧相配合，以使所述第一压块8沿着所述基座12上下滑动。

具体而言，第一压块8即为该气动式连接解锁装置中的上压块，其形状为半工字型的回转体，即剖面为倒‘ㄇ’形，且第一压块8的下端面中间为方形孔，第一压块8的上端面外侧设置有多个凸台，其中，本实施例中以凸台的形状为方形凸台、数量为四个作为优选，具体的也可根据实际需要进行调整，本实施例中不做具体限制。即，在第一压块8的上端面外侧设置有四个凸台，通过这四个凸台与基座12的空心管上端的第二凹槽配合，第一压块8的方形凸台为滑动副的导向面，还可以为圆柱面或‘v’形面。

所述气动式连接解锁装置还包括：第一解锁弹簧7，所述第一解锁弹簧7设置在所述第一压块8与所述活塞3之间。

具体而言，本实施例中以第一解锁弹簧7为压簧作为优选，并且第一解锁弹簧7安装在端盖5和第一压块8中间。

所述气动式连接解锁装置还包括：楔块9，所述楔块9靠近所述基座12的顶部设置，且位于所述第一压块8的下方。

进一步的，所述楔块9安装在所述第一通孔内部，以使所述楔块9在平面内沿着垂直于所述基座12轴线方向的直线滑动。

进一步的，所述楔块9的形状为梯形直块，且梯形直块的直面和斜面均为压紧面。

具体而言，楔块9安装在基座12靠近顶部分位置处，具体的：在空心管靠近顶部位置处开设有多个第一通孔，进而可将楔块9安装在基座12靠近上端处的多个第一通孔，也就是安装在基座12靠近上端处的四个方形通孔中，分别与基座12和螺栓杆11的压紧面配合。本实施例中以楔块9形状为梯形直块、数量为四个作为优选，其中，梯形的直面和斜面均为压紧面，这样，当楔块9安装在方形通孔中之后，可以分别与基座12和螺栓杆11的压紧面配合。楔块9的梯形直面和斜面组成压紧面，还可以为平面或圆柱面组成的压紧面。

所述气动式连接解锁装置还包括：第二压块6，所述第二压块6设置在所述导向筒2与所述楔块9之间。

具体而言，第二压块6安装在导向筒2与楔块9之间，其形状类似于一半工字型的回转体，在第二压块6的上端内侧开四个方形的凹槽，凹槽底面为斜面，凹槽下方为平面，且第二压块6与楔块9的外侧面配合，第二压块6外侧与导向筒2的内侧配合。

所述气动式连接解锁装置还包括：第二解锁弹簧10，所述第二解锁弹簧10设置在所述第二压块6与所述基座12之间。

具体而言，本实施例中以第二解锁弹簧10为压簧作为优选，且第二解锁弹簧10安装在第二压块6和基座12中间。

进一步的，还包括：端盖5，所述端盖5与所述空心管的顶端可拆卸连接。

具体而言，端盖5的形状为一中空圆柱体结构，且端盖5的内侧按直径不同分为三段，这三段的直径从上至下依次递增，直径最大的下端面内侧为螺纹，进而与基座12的空心管上端可拆卸连接，例如螺纹连接。

进一步的，还包括：螺栓杆11，所述螺栓杆11设置在空心管的内部，且所述螺栓杆11靠近顶部位置处开设有多个第三凹槽，其中，所述第三凹槽与所述楔块9相配合。

具体而言，螺栓杆11形状为一柱状体结构，且螺栓杆11的下端带有外螺纹，通过与螺母配合压紧两个目标体；螺栓杆11与第一压块8的凸台配合，螺栓杆11靠近上端处开有多个第三凹槽，第三凹槽的上下斜面为压紧面，压紧面为平面，进一步的，本实施例中以第三凹槽的形状为梯形，数量为四个作为优选，即四个梯形凹槽与楔块9配合，即，楔块9的上下端面与基座12空心管的方形孔配合，前端上下两个斜面与螺栓杆11的梯形凹槽配合，凹槽的上下斜面为压紧面，压紧面为平面；螺栓杆11的最上端是一个方形凸台。

本实施例中的气动式连接解锁装置的具体安装时，主要连接方式如下：基座12与连接锁紧的目标体之一连接，导向筒2下端外侧与基座12的环形凸台内侧可拆卸连接，例如螺纹连接，导向筒2上端外侧与气缸筒1内侧可拆卸连接，例如螺纹连接。导向筒2上端内侧与活塞3及第二压块6配合，活塞3与第二压块6也沿着基座12和导向筒2上下滑动，第二解锁弹簧10安装在第二压块6与基座12中间，楔块9安装在基座12空心管靠近上端的方形通孔中，可在平面内沿着垂直于基座12轴线方向的直线滑动。端盖5的下端可拆卸连接，例如螺纹连接在基座12空心管上端。第一压块8上端面的四个方形凸台与基座12空心管上端的四个方形凹槽配合，第一压块8的外侧与基座12空心管内侧配合，第一压块8可沿着基座12上下滑动，端盖5与基座12空心管的方形凹槽限制了第一压块8运动的两个极限位置。第一解锁弹簧7安装在第一压块8与端盖5中间。

进一步的，本实施例中的气动式连接解锁装置的工作方式如下：如图1所示，当活塞3位于导向筒2的上端时，楔块9的上下端面与基座12空心管的方形孔配合，前端上下两个斜面与螺栓杆11的梯形凹槽配合，后端面与第二压块6的方形凹槽配合。第二解锁弹簧10上端顶紧第二压块6的底面，第二压块6压紧楔块9，使螺栓杆11无法向下运动，此时机械式连接锁紧装置处于锁定状态。

如图2和图3所示，当气缸筒1进气时，气压推动活塞头和第二压块6向下运动，气动力驱使活塞运动到导向筒2中间位置，第二解锁弹簧10处于压紧极限状态，楔块9轴向锁紧解除，向基座12外侧运动，活塞3中间的凸台顶推螺栓杆11和第一压块8向下运动，螺栓杆11解锁分离。同时第一解锁弹簧7释放，第一压块8沿着基座12的空心管滑动至极限位置，使得螺栓杆11分离结束后楔块9无法向基座12的中心滑动。

如图1所示，复位时，螺栓杆11从基座12底面安装，螺栓杆11的上端的方形凸台与第一压块8中间的方形孔配合，推动第一压块8运动至极限位置，第一解锁弹簧7压缩至极限状态。第二解锁弹簧10驱动第二压块6向上运动，第二压块6驱动楔块9向基座12轴线运动，楔块9的斜面与螺栓杆11的梯形凹槽面配合，完成机械式连接锁紧装置的复位。

可根据需要压紧释放点数量的不同，将多个本发明的机械式连接锁紧装置安装在不同位置。

因此，本实施例中的气动式连接解锁装置由于螺栓杆与基座之间通过楔块的压紧面相互压紧，提高了承受的压紧力。本发明采用第二压块、活塞、气缸筒与导向筒配合的方式安装在基座上，在锁紧状态时，第二压块压紧楔块使得螺栓杆无法向下运动。解锁时活塞筒建压，气动力只需要克服第二压块与导向筒和楔块之间摩擦力、第二压缩弹簧的压紧力，就能实现了数倍的螺栓杆压紧力的解锁，提高了大负载工况解锁可靠性。解锁后，第一解锁弹簧驱动第一压块向下运动，限制楔块向基座轴线方向复位，只有重新安装螺栓杆驱动第一压块向上运动后，楔块才能往基座轴线方向运动，完成连接解锁装置的复位，实现了装置的可重复使用。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

本发明实施例提供的一种气动式连接解锁装置，包括：气缸筒、导向筒、基座、活塞，其中，导向筒的一端外侧与气缸筒的内侧可拆卸连接；基座与导向筒远离气缸筒的一端外侧可拆卸连接；活塞的外侧与导向筒的内侧相配合；当活塞位于导向筒的上端时，楔块的上下端面与基座空心管的方形孔配合，前端上下两个斜面与螺栓杆的梯形凹槽配合，后端面与第二压块的方形凹槽配合。第二解锁弹簧上端顶紧第二压块的底面，第二压块压紧楔块，使螺栓杆无法向下运动，此时机械式连接锁紧装置处于锁定状态。当气缸筒进气时，气压推动活塞头和第二压块向下运动，气动力驱使活塞运动到导向筒中间位置，第二解锁弹簧处于压紧极限状态，楔块轴向锁紧解除，向基座外侧运动，活塞中间的凸台顶推螺栓杆和第一压块向下运动，螺栓杆解锁分离。同时第一解锁弹簧释放，第一压块沿着基座的空心管滑动至极限位置，使得螺栓杆分离结束后楔块无法向基座的中心滑动，从而解决了现有技术中解锁机构的结构较为复杂，难以实现大负载工况、多个连接点的同时分离解锁的技术问题，达到了结构简单，提高大负载工况解锁可靠性，实现装置可重复使用的技术效果。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。