一种低冲击、小包络、整环式有效载荷分离装置的制作方法

本发明涉及运载火箭有效载荷分离结构技术领域，具体涉及一种用于有效载荷分离的低冲击、小动态包络整体式包带分离装置。

背景技术：

目前，有效载荷与运载火箭之间连接与分离是依靠分离装置实现的，目前常用的有效载荷分离装置主要是分离螺母装置和包带分离装置两种。相对于分离螺母装置，包带分离装置具有连接刚度好、可靠性高等优点，已成为国内外主流运载火箭使用最多的分离装置，包带分离装置主要由2条或2条以上包带、多个v形卡块、柱轴和分离火工元件等零件组成。柱轴安装在钢带两端，钢带内侧安装有v形卡块。当运载火箭与有效载荷对接后，把钢带围在对接面外缘，并用分离火工元件(爆炸螺栓或切割器)把多条包带连接起来，通过加力装置拉紧包带，然后锁紧分离火工元件(爆炸螺栓或切割器)的锁紧螺母。包带施加预紧力后，包带对v形卡块施加径向压力，v形卡块在对接框的斜面上产生法向力，被连接的两部分被v形卡块紧紧压在一起。分离时，分离火工元件工作，使包带之间的连接瞬间断开，包带预紧力松弛，对接框能量迅速释放，对v形卡块产生径向冲击，v形卡块迅速脱离对接框，在分离弹簧作用下，有效载荷被推离运载火箭，从而实现星箭分离。

目前包带分离装置的包带采用薄钢带制造，柔性很大，存在如下问题：在承受较大轴向载荷和弯矩载荷时，包带本身变形较大，不能较好地控制上下端框的变形；分离元件多采用爆炸螺栓或切割器，分离时冲击较大；包带分离装置解锁后，柔性包带采用拉簧和限位簧进行运动包络的约束，约束性较差，包带的分离动态包络较大，且不易控制；包带采用拉簧进行约束，需要较大的轴向安装空间，在安装空间有限的情况下无法使用。

技术实现要素：

本发明要为了解决上述技术问题，提供一种用于有效载荷分离的低冲击、小动态包络整体式包带分离装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供了一种低冲击、小包络、整环式有效载荷分离装置，包括刚性包带、缓释解锁装置、捕获器、上端框和下端框，所述刚性包带的两端均设置有安装孔，所述安装孔之间安装有所述缓释解锁装置，所述刚性包带的顶端设置有所述上端框，所述刚性包带的底端设置有所述下端框，所述下端框的外壁安装有若干捕获器，所述刚性包带的内表面整体为v型槽，所述捕获器的内侧安装有弹簧片，所述上端框的底端面和所述下端框的顶端面均有楔形凸缘。

作为本发明的一种优选技术方案，所述下端框的底端设置有运载火箭，所述上端框的顶端设置有有效载荷。

作为本发明的一种优选技术方案，所述刚性包带采用铝合金制造，所述刚性包带为整环开口结构。

作为本发明的一种优选技术方案，所述刚性包带的两端通过所述安装孔和所述缓释解锁装置。

作为本发明的一种优选技术方案，所述上端框和所述下端框均为圆环结构，所述上端框和所述下端框之间通过所述v型槽和所述楔形凸缘连接所述刚性包带。

作为本发明的一种优选技术方案，所述v型槽内表面涂有润滑涂层,所述捕获器为u型结构。

本发明所达到的有益效果是：本发明结构新颖，操作简单，刚性包带采用整体铝制锻环制造的整体式包带，并直接在包带内侧加工整体v型槽，使包带的刚度更好，当连接面受到轴拉载荷或弯矩载荷时，由于刚性包带的刚度好，不易发生弹性变形，能够限制包带整体沿径向向外的位移，从而能够控制上下端框之间的轴向变形，能够承受更大的轴拉载荷或弯矩载荷；在解锁时，采用缓释解锁装置，预紧力的释放比传统爆炸螺栓和切割器要慢，所以产生的分离冲击更低；在解锁时，包带刚度较大，向外的扩张运动轨迹固定，并且受到捕获器的限制，能够精确控制运动包络；由于取消了用于捕获包带的弹簧片，使得刚性包带释放装置具有很小的轴向安装空间，可以在较小的安装空间内实现有效载荷连接解锁功能。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的刚性包带释放结构示意图的；

图2是本发明的刚性包带安装前状态示意图；

图3是本发明的刚性包带整体v型槽局部示意图；

图4是本发明的刚性包带释放解锁后捕获状态局部示意图；

图中：1、刚性包带；2、缓释解锁装置；3、捕获器；4、上端框；5、下端框；6、安装孔；7、v型槽；8、楔形凸缘；9、弹簧片；10、有效载荷；11、运载火箭。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1-4所示，本发明提供一种用于有效载荷分离的低冲击、小动态包络整体式包带分离装置，包括刚性包带1、缓释解锁装置2、捕获器3、上端框4和下端框5，刚性包带1的两端均设置有安装孔6，安装孔6之间安装有缓释解锁装置2，刚性包带1的顶端设置有上端框4，刚性包带1的底端设置有下端框5，下端框5的外壁安装有若干捕获器3，刚性包带的内表面整体为v型槽7，捕获器3的内侧安装有弹簧片9，上端框4的底端面和下端框5的顶端面均有楔形凸缘8。

下端框5的底端设置有运载火箭11，上端框4的顶端设置有有效载荷10，便于下端框5连接运载火箭11，实现有效载荷10与运载火箭11连接功能。

刚性包带1采用铝合金制造，由锻环整体机加或采用厚板材滚弯加工而成，使刚性包带1的刚度更好，当连接面受到轴拉载荷或弯矩载荷时，由于刚性包带1的刚度好，不易发生弹性变形，能够限制刚性包带1整体沿径向向外的位移，从而能够控制上端框4和下端框5之间的轴向变形，能够承受更大的轴拉载荷或弯矩载荷，刚性包带1为整环开口结构，便于安装。

刚性包带1的两端通过安装孔6和缓释解锁装置2，便于在刚性包带1开口处的安装孔6内安装缓释解锁装置2，有利于使包带1始终处于收紧状态。

上端框4和下端框5均为圆环结构，上端框4和下端框5之间通过v型槽7和楔形凸缘8连接刚性包带1，便于在包带1的开口端加预紧力，使开口收紧，保证上端框4和下端框5可靠连接。

v型槽内表面涂有润滑涂层，捕获器3为u型结构。

该装置是一种用于有效载荷分离的低冲击、小动态包络整体式包带分离装置，首先刚性包带1为较厚的开口铝环，两端有安装孔6，用于与缓释解锁装置2连接。刚性包带1在自由状态开口较大。刚性包带1内表面为整体v型槽7，在其v型槽7内表面涂有润滑涂层，增加其润滑程度，刚性包带1释放装置连接时，首先将刚性包带1从下端框5顶端端套入下端框5，然后将上端框4与下端框5对接好，使上端框4和下端框5的外缘重合。此时将刚性包带1抬起，在刚性包带1的开口两端施加对向力，使刚性包带1的整体v型槽7与上端框4和下端框5的楔形凸缘8贴紧。然后继续在刚性包带1的开口端加预紧力，使开口收紧，保证上端框4和下端框5可靠连接。然后在包带1开口处的安装孔6内安装缓释解锁装置2，使包带1始终处于收紧状态。上端框4连接有效载荷10，下端框5连接运载火箭11，实现有效载荷10与运载火箭11连接功能，刚性包带1释放装置解锁时，缓释解锁装置2收到解锁信号后工作，缓慢释放刚性包带1的开口两端，刚性包带1沿径向张开，使整体v型槽7与上端框4和下端框5的楔形凸缘8脱离开，上端框4与下端框5之间的连接约束消失，实现有效载荷10解锁功能，刚性包带1继续向外扩张运动，受到捕获器3的限制停止运动，在捕获器3内侧上表面如弹簧片9的限制下不再向内反弹，实现刚性包带1限位及捕获功能。

本发明所达到的有益效果是：本发明结构新颖，操作简单，刚性包带采用整体铝制锻环制造的整体式包带，并直接在包带内侧加工整体v型槽，使包带的刚度更好，当连接面受到轴拉载荷或弯矩载荷时，由于刚性包带的刚度好，不易发生弹性变形，能够限制包带整体沿径向向外的位移，从而能够控制上下端框之间的轴向变形，能够承受更大的轴拉载荷或弯矩载荷；在解锁时，采用缓释解锁装置，预紧力的释放比传统爆炸螺栓和切割器要慢，所以产生的分离冲击更低；在解锁时，包带刚度较大，向外的扩张运动轨迹固定，并且受到捕获器的限制，能够精确控制运动包络；由于取消了用于捕获包带的弹簧片，使得刚性包带释放装置具有很小的轴向安装空间，可以在较小的安装空间内实现有效载荷连接解锁功能。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。