一种可预紧的冗余连接分离机构的制作方法
【专利摘要】一种可预紧的冗余连接分离机构，用于连接和在受到爆炸冲击后分离两个部件，包括两个限位装置和分离装置，两个限位装置设置于分离装置的两侧；限位装置包括固定部分和活动部分，所述活动部分相对于固定部分可移动设置；两个限位装置的固定部分分别与一个待连接部件相连接；活动部分的一端与分离装置的一端接触，用于限制分离机构的运动，分离装置的另一端与另一个待连接部件连接；所述每一个活动部分的一侧设置有爆炸药，所述爆炸药在爆炸后产生推力，推动活动部分与分离装置脱离，解除对分离装置的运动限制。采用本发明的冗余连接分离机构，可以实现两个连接部件的可靠连接与分离，并能根据需要调节连接预紧力。
【专利说明】一种可预紧的冗余连接分离机构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可预紧的冗余连接分离机构，属于航天器结构与机构设计【技术领域】。
【背景技术】
[0002]连接分离机构用于两个或者多个部件的连接和分离。在初始工作时起到连接作用，当需要分离时启动作动装置实现部件的分离。由于个别应用场合需要一定的连接力，这样就需要该机构具备预紧的功能。目前现有的连接分离装置同时具备冗余及可预紧两方面的功能较少。
【发明内容】
[0003]本发明解决的技术问题是:提供了一种可预紧的冗余连接分离机构用以解决两个部件之间的连接、预紧和分离问题。
[0004]本发明解决的技术解决方案是:一种可预紧的冗余连接分离机构，用于连接和在受到爆炸冲击后分离两个部件，包括两个限位装置和分离装置，两个限位装置设置于分离装置的两侧；所述限位装置包括固定部分和活动部分，其活动部分包括第一端、第二端和位于第一端和第二端之间的中间凸起部分，所述中间凸起部分与固定部分相接触，用于带动活动部分沿固定部分运动；两个限位装置的固定部分分别与一个待连接部件相连接；活动部分第一端与分离装置的一端接触，用于限制分离机构的运动，分离装置的另一端与另一个待连接部件连接；所述每一个活动部分设置有爆炸药，所述爆炸药设置于活动部分的第一端处或设置于所述中间凸起部分靠近所述第一端的一侧，用于在爆炸后产生推力，推动活动部分与分离装置脱离，以解除对分离装置的运动限制。
[0005]所述限位装置为一种拔销器，所述拔销器的固定部分设置有运动导轨，活动部分为销轴，所述销轴的中间凸起部分与所述运动导轨匹配接触，用于带动销轴在所述运动导轨上移动；所述分离装置包括分离板、分离轴、分离螺母、固定轴；两个拔销器的销轴与所述分离板的一端卡合接触，用于限制分离板的运动，分离板的另一端与分离轴的一端连接，分离轴的另一端与分离螺母的一端螺纹连接，分离螺母的另一端与固定轴的一端螺纹连接，所述固定轴的另一端用于连接另一个待连接部件。
[0006]所述销轴的中间凸起部分为两个凸块，所述运动导轨为设置于固定部分内壁的两个滑轨，所述凸块与所述滑轨相匹配。
[0007]所述中间凸起部分为环绕销轴且与销轴外侧壁紧密接触的活塞，所述运动导轨为固定部分的内壁。
[0008]所述分离螺母两端设置的螺纹方向相反，所述分离轴和固定轴的螺纹方向相同。
[0009]所述分离螺母两端设置的螺纹方向相同，所述分离轴和固定轴的螺纹方向相反。
[0010]所述分离板的两侧设置有两个圆角，用于分别与两个拔销器的销轴相卡合。
[0011]所述分离板设置的圆角的直径大于销轴直径。
[0012]本发明与现有技术相比的有益效果是:
[0013](I)本发明的分离机构，能够较好的解决两个部件的连接与分离问题，且通过将分离螺母的两端螺纹设置成左旋和右旋结构，实现了对两个部件的同时预紧，且能够根据需要调整预紧力，应用范围更广。
[0014](2)本发明设计了两个拔销器，在实际使用中，只要一个拔销器能够正常工作，即可实现两个部件的分离，这种冗余设计大大提高了连接机构的可靠性；同时，拔销器只需简单的伸缩运动，即可实现与分离装置的卡合及分离，进而完成两个部件的连接与分离。
[0015](3)本发明所采用的分离板设计了两个圆角，用于分别与两个销轴卡合连接，不仅结构简单，易于实现，而且能够可靠的实现与销轴的连接与分离，在航天器设计领域有着较为广泛的用途。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明分离板结构示意图；
[0017]图2a、图2b为本发明分离螺母的正剖面图和左视图；
[0018]图3a、图3b为本发明拔销器的左视图和主剖视图；
[0019]图4a、图4b为本发明冗余连接分离机构的主剖视图和俯视图；
[0020]图5本发明的装置的结构组成三维示意图。
【具体实施方式】
[0021]本发明主要为解决两个部件的分离与连接问题，其中，连接机构应该满足在受到某个方向的爆炸冲击力后，实现可靠分离，本发明的限位装置为一种拔销器2，拔销器2设置了固定部分和活动部分，活动部分为销轴，销轴分为第一端和第二端，销轴两端之间设置有中间凸起部分，固定部分设置有运动导轨，中间凸起部分用于带动销轴沿固定部分运动，运动导轨的结构应与销轴中间凸起部分相匹配，例如，当销轴的中间凸起部分为两个凸块时，固定部分的导轨为设置于其内壁，且与凸块外侧相匹配的两个滑动轨道结构；当销轴的中间凸起部分为设置于销轴两个端面之间且紧密环绕在销轴外侧的活塞时，固定部分的运动导轨为圆形内壁，圆形内壁与活塞紧密接触。分离装置的一端设置有分离板3，分离板3的两侧上设置有两个圆角，在连接状态下，分别与拔销器2的两个销轴的第一端相卡合，当销轴受到爆炸力回缩时，销轴与圆角脱离，实现两个部件的分离，由于分离板3的厚度较小，当两个圆角同时与销轴卡合时，分离装置能够保持稳定，一旦任意一个销轴受到爆炸力后回缩脱离分离装置的圆角，即会使分离装置与销轴的连接失去平衡，因此，通过在两边设置两个拔销器2可以可靠的保证至少一个销轴缩回以脱离分离装置的圆角，实现两个连接部件的分离。销轴的回缩力是通过设置爆炸药实现的，具体而言，爆炸药可以设置在销轴第一端处或者设置在中间凸起部分靠近第一端的一侧，以使爆炸药爆炸后产生的作用力能够作用于销轴，而使其在爆炸力的作用下脱离分离板3的圆角，但销轴与本发明的分离装置接触需要有一定强度，确保可靠连接。
[0022]以下结合附图和具体实施例对本发明进行进一步说明:
[0023]实施例1
[0024]图1-5给出了本发明的一种实施例，下面结合附图对本发明的该实施例进行进一步介绍。本发明的拔销器2包括固定部分和销轴，其固定部分通过安装座I与待连接部件连接，固定部分内部设置有滑动导轨，销轴能够沿导轨前后运动，通过调整导轨的光滑程度控制销轴沿导轨运动所需的作用力；分离装置包括分离板3、销4、连接轴5、分离螺母6、固定轴7 ;其中，分离板3—端设置有两个圆角，用于与销轴卡合；分离螺母6两端螺纹分别设置为左旋和右旋式，用于同时拧紧或松开两个待连接部件；。
[0025]如图1所示，为本发明的分离板3结构示意图，包括连接端和接触端，连接端为圆弧型，其上有销钉孔，用于与分离轴5通过销钉4连接，接触端的宽度大于连接端的圆直径，中间部分宽度较小，在中间部分与接触端相连接处为圆弧过渡，进而在连接板接触端的两侧形成两个圆角，所述圆角用于与拔销器2的销轴相卡合。
[0026]图2a和2b分别为本发明分离螺母6的主剖视图和左视图，可以看出分离螺母6具有左旋和右旋螺纹，一端与连接轴5螺纹连接，另一端与固定轴7螺纹连接，通过旋转分离螺母6，可以实现对连接轴5的锁进和松开。
[0027]图3a和3b分别为本发明拔销器2的左视图和主剖视图，可以看出，包括销轴和固定部分，固定部分又分为用于与安装座I安装结构已经供销轴运动的筒状结构，安装结构两端有开口，用于与安装座I的相应开口通过螺母连接，筒状结构内部设置有滑轨，用于与销轴的凸起部分接触，作为销轴前后运动的轨道，销轴的前端为光滑圆型形状，可以与分离板3的圆角接触，以便在受力时沿滑轨运动以脱离分离板3，实现两个部件的分离；图3b还给出了本发明爆炸药的一种设置方式，即在拔销器2的下方设置一个空腔，拔销器2的销轴在拔销器2上方轨道内运动，销轴的两侧的凸起与拔销器2上方空腔的轨道相接触，拔销器2的下方空腔与上方空腔通过一个连接通道相连通，且当销轴与分离板3的圆角接触时，销轴凸起处恰好处于连接通道的后方，并通过设置一个锁定机构限制其继续向分离板3的圆角方向运动，此时，下方设置的爆炸药在爆炸后，产生的冲击力能够通过连接通道进入上方空腔，并作用于销轴，推动销轴向后方运动以脱离分离板3，优选的，可以将连接通道设置为与销轴呈一定角度(与销轴在分离板3—端的方向呈锐角)，以使爆炸冲击力经过连接通道后直接作用于销轴凸起处，进而更加可靠的推动销轴向后运动；作为改进，销轴运动的轨道也可以为活塞结构，且上方空腔为密闭结构，使产生的爆炸冲击力能够更充分的作用于销轴活塞，并推动销轴向后方运动；爆炸药也可以分别设置在两个销轴的端面处，这样，爆炸药爆炸后，直接作用在端面，推动销轴反向运动或者采用一个限制爆炸气流的通道类结构，通道的开口对准销轴端面，使爆炸药爆炸后，沿气流通道直接作用于销轴端面，推动销轴反向运动；爆炸药的点火方式为人工点火或电点火。
[0028]图4a、图4b为本发明冗余连接分离机构的主剖视图和俯视图，图4b为沿本实施例的冗余连接分离机构中线中心的剖面结构，从图4a和4b可以看出，冗余连接机构包括安装座1、拔销器2、分离板3、销4、连接轴5、分离螺母6、固定轴7和销8 ;拔销器2的销轴前端抵住分离板3的圆角，进而限制分离板3的运动，起到固定作用，分离板3的另一端通过销4与分离轴5的一端连接，分离轴5的另一端攻有螺纹，分离螺母6在分离轴外侧与分离轴5螺纹连接，分离螺母6的另一端也攻有螺纹，固定轴7的一端旋入分离螺母6的内部，固定轴的另一端通过销8与待连接部件连接。由于本发明中要求任意一个销轴受力回缩脱离分离板3的圆角，都能使两个部件可靠分离，因此，对圆角部分与销轴的形状有一定要求，首先，圆角部分的直径必须大于销轴直径，才能保证销轴不被圆角卡住，而仅仅是搭在圆角上；另外，销轴与分离板3的圆角接触后，超出圆角的长度不宜过多，否则可能导致一个拔销器2工作时不能可靠分离；在本实施例中，安装座的中间两个凸起部分，即用于安装两个拔销器的垂直部分的相对距离为7_，置于安装座I两个垂直部分之间的分离板3的厚度为5mm，分离板3至于安装座I的两个垂直部分中间后，距两端的距离各为1mm，因此销轴与分离板3的接触宽度小于或等于5mm，且销轴超出分离板3厚度方向也小于1mm，在此情况下，只要有一个销轴能够缩回，整个连接机构的连接平衡即被打破，两个连接部件能够可靠分离，本发明针对销轴和分离板3及分离板3圆角的尺寸不限于该实施例中给出的尺寸。
[0029]图5为本发明结构的立体图，包括安装座1、拔销器2、分离板3、销4、连接轴5、分离螺母6、固定轴7 ;安装座I包括主体部分和位于主体部分中间对称设置的两个垂直部分，其中，主体部分在垂直部分两侧各开有两个安装孔，安装孔对称设置于主体部分的两侧，用于与待连接部件固定，其对称设置的垂直部分上也分别开有安装孔，每一个垂直部分也开有安装孔，用于与拔销器2的安装孔固定连接及销轴孔，用于销轴穿过后与分离板3的圆角卡合，分离板3的另一端开有安装孔，用于与分离轴5的安装孔通过销4连接，分离轴5的结构为一端存在两个对称的安装部分，每一个对称的安装部分均开有销孔，所述分离板3插入分离轴5对称部分之间，置于与两个对称部分开孔对应处，用销钉从一侧穿过以将分离板3和分离轴5固定，分离轴的另一设置有螺纹结构，分离螺母6的两端均设置螺纹结构，分离螺母6的一端从外侧旋入分离轴5的螺纹端，同时，固定轴7的螺纹端旋入分离螺母6的另一端，固定轴7的另一端通过销8与另一个待连接部件连接；但为了实现本发明的预紧功能，应该采取如下方式设置螺纹，分离螺母6的两端螺纹的旋入方式相反，分离轴5和固定轴7与分离螺母6相配合的螺纹旋入方式相同；或者是分离螺母6两端螺纹方向相同，分离轴5和固定轴7的旋入方向相反；以保证在抒分离螺母6时，向一个方向旋入时，同时实现对两个部件的拧紧或松开。本实施例的冗余连接机构的安装过程如下:首先将安装座I和销8分别连接在两个待连接部件的接口上；将拔销器2采用螺钉连接在安装座I上，安装时需要注意其相对位置和方向；在固定拔销器2之前将分离板3先装在拔销器2内部；通过销4和螺母将分离板3与分离轴5连接，将分离螺母6旋入分离轴5中，将固定轴7旋入分离螺母6中；采用销8和分离螺母6将固定轴7连接；通过旋紧分离螺母6实现对该机构的预紧，旋紧中需要采用工具固定分离轴5和固定轴7，方便施加力矩。本实施例的冗余连接机构工作时，拔销器2的销轴通过火工品燃烧作动产生的能量缩回，拔销器2的销轴回缩后，前端与分离板3的圆角分离，即可实现被连接的两个部件的解锁。
[0030]实施例2
[0031]本发明可以在实施例1的基础上进一步改进，例如，销轴与拔销器2的固定部分为弹性连接结构，即销轴与拔销器2的固定部分连接处设置压缩弹簧，压缩弹簧的压缩程度根据实际使用要求确定，在两个待连接部件处于连接状态下，压缩弹簧能够对销轴施加一定的作用力而将其与分离装置的分离板的圆角接触，进一步保证连接结构的稳定性，限制分离装置的运动，在受到与弹簧相反的作用力的情况下，销轴能够反向运动，进而与分离装置脱离，最终实现两个部件的分离，此时，必须根据需要合理设计弹簧对销轴的作用力以及弹簧的弹性大小，以保证在爆炸冲击力下，销轴能够可靠回缩。
[0032]实施例3
[0033]本发明还可以对销轴在拔销器2中的活动方式进一步改进，例如，拔销器2的销轴也可以采用其它方式与固定部分连接，例如，可以在拔销器2的固定部分设置一个按压装置，通过按压该按压装置的按钮使销轴回缩，具体而言，拔销器2固定部分设置有销轴运动的空间，两个拔销器2的按压钮相对设置，位于分离板3的两侧，用于分别接受爆炸冲击力或者感受到爆炸震动后，控制销轴回缩，每个按压钮控制一个限位装置，按压钮连接一个连接结构例如链条或金属丝的一端，链条或金属丝的另一端连接一个限位块，该限位块恰好与销轴上的开口槽或者孔相匹配，当按压钮受到冲击力时，带动链条或金属丝运动，并将限位块拔离销轴的限位槽，销轴的一端抵住本发明的分离板3的圆角结构，另一端连接一根弹簧，弹簧的另一端与拔销器2的固定部分连接，当限位块卡入销轴的槽或孔时，销轴前端恰好抵住分离板3的圆角部分，另一端连接弹簧处于张紧状态，张紧的弹簧对销轴产生了一个向后拉力，一旦火工品发生爆炸，爆炸冲击力即作用于按压钮，与之相连的限位块脱离销轴，销轴在弹簧的张力下，迅速回缩，进而销轴前端脱离分离板的圆角，此时，由于整个连接体系的平衡破坏，因此，能够实现两个连接部件的可靠分离，这种结构通过对销轴施加一个向后的拉力，进一步提高了冗余分离连接结构的可靠性。
[0034]本发明未详细说明的部分属本领域技术人员公知的常识。
【权利要求】
1.一种可预紧的冗余连接分离机构，用于连接和在受到爆炸冲击后分离两个部件，其特征在于，包括两个限位装置和分离装置，两个限位装置设置于分离装置的两侧；所述限位装置包括固定部分和活动部分，其活动部分包括第一端、第二端和位于第一端和第二端之间的中间凸起部分，所述中间凸起部分与固定部分匹配接触，用于带动活动部分沿固定部分运动；两个限位装置的固定部分分别与一个待连接部件相连接；活动部分第一端与分离装置的一端接触，用于限制分离机构的运动，分离装置的另一端与另一个待连接部件连接；所述每一个活动部分设置有爆炸药，所述爆炸药设置于活动部分的第一端处或设置于所述中间凸起部分靠近所述第一端的一侧，用于在爆炸后产生推力，推动活动部分与分离装置脱离，用以接触对分离装置的运动限制。
2.根据权利要求1所述的一种可预紧的冗余连接分离机构，其特征在于，所述限位装置为一种拔销器(2)，所述拔销器(2)的固定部分设置有运动导轨，活动部分为销轴，所述销轴的中间凸起部分与所述运动导轨匹配接触，用于带动销轴在所述运动导轨上移动；所述分离装置包括分离板(3)、分离轴(5)、分离螺母(6)、固定轴(7);两个拔销器(2)的销轴与所述分离板(3)的一端卡合接触，用于限制分离板(3)的运动，分离板(3)的另一端与分离轴(5)的一端连接，分离轴(5)的另一端与分离螺母(6)的一端螺纹连接，分离螺母(6)的另一端与固定轴(7)的一端螺纹连接，所述固定轴(7)的另一端用于连接另一个待连接部件。
3.根据权利要求2所述的一种可预紧的冗余连接分离机构，其特征在于，所述销轴的中间凸起部分为两个凸块，所述运动导轨为设置于固定部分内壁的两个滑轨，所述凸块与所述滑轨相匹配。
4.根据权利要求3所述的一种可预紧的冗余连接分离机构，其特征在于，所述中间凸起部分为环绕销轴且与销轴外侧壁紧密接触的活塞，运动导轨为固定部分的内壁。
5.根据权利要求2所述的一种可预紧的冗余连接分离机构，其特征在于，所述分离螺母(6)两端设置的螺纹方向相反，所述分离轴(5)和固定轴(7)的螺纹方向相同。
6.根据权利要求2所述的一种可预紧的冗余连接分离机构，其特征在于，所述分离螺母(6)两端设置的螺纹方向相同，所述分离轴(5)和固定轴(7)的螺纹方向相反。
7.根据权利要求2所述的一种可预紧的冗余连接分离机构，其特征在于，所述分离板(3)的两侧设置有两个圆角，用于分别与两个拔销器(2)的销轴相卡合。
8.根据权利要求7所述的一种可预紧的冗余连接分离机构，其特征在于，所述分离板(3)设置的圆角的直径大于销轴直径。
【文档编号】F16B1/04GK104343775SQ201410515664
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】王永滨, 蒋万松, 王磊, 江长虹, 黄伟 申请人:北京空间机电研究所