本申请涉及一种星箭分离装置，特别是涉及一种四点连接式星箭分离装置。
背景技术：
本发明要解决卫星与火箭在入轨前的可靠连接和入轨后的安全释放问题。在火箭达到预定轨道之前，卫星承受严酷的振动和加速度载荷。火箭入轨后，要求卫星以设计的速度与火箭分离，并保证卫星在三个方向的角速度尽量小。
为此，本领域迫切需要开发一种新型星箭分离装置。
技术实现要素：
本申请之目的在于提供一种星箭分离机构。
为了实现上述目的，本申请提供下述技术方案。
在第一方面中，本申请提供一种四点式星箭分离机构，其包括4套连接解锁装置，4套弹簧推力装置，和4套行程开关装置。
其中所述连接解锁装置包括一爆炸螺栓、一加载螺母、一上转接筒、一下转接筒、一球形垫片、一收集板、一复合减振垫、和一蜂窝。
其中所述弹簧推力装置包括一自锁螺母、一弹簧、一推杆、和一套筒。
其中所述行程开关装置包括一行程开关支架和一行程开关。
与现有技术相比，本申请的有益效果在于解决了卫星与火箭在入轨前的可靠连接和入轨后的安全释放问题。
附图说明
图1是本申请的四点式星箭分离机构的示意图。
图2是本申请的四点式星箭分离机构与卫星的连接示意图。
图3是本申请的连接解锁装置的示意图。
图4是本申请的弹簧推力装置的示意图。
图5是本申请的行程开关装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图以及本申请的实施例，对本申请的技术方案进行清楚和完整的描述。
本申请的四点式星箭分离机构由底座，4套连接解锁装置(包括上转接筒，下转接筒，爆炸螺栓，和加载螺母等)，4套弹簧推力装置(包括套筒，自锁螺母，弹簧和推杆)，4套行程开关装置(包括行程开关，和支架)组成。
本申请的一个实施例中，所述连接解锁装置如图3所示，包括爆炸螺栓、加载螺母、上转接筒、下转接筒、球形垫片、收集板、复合减振垫及蜂窝等。
如图3所示，上转接筒下端设计为锥形槽结构，此结构和下转接筒上端的锥形台配合，承受被连接件之间的横向剪切载荷；对加载螺母施加一定的力矩，上下转接筒被爆炸螺栓拉紧实现连接，承受被连接件之间的纵向载荷和弯矩。当要求被连接件分离时，爆炸螺栓工作，爆炸螺栓在削弱槽处断裂，实现星箭解锁。上转接筒内设置抗冲击缓冲材料--蜂窝，以减小螺栓头和加载螺母在爆炸解锁时对被连接件的冲击。解锁后螺栓下半部分向下运动，被收集板收集。
上转接筒上端面安装复合减振垫，复合减振垫与被连接件对接，下端与下转接筒对接。上转接筒的上端面预留3到6个，优选4个均匀分布的螺钉孔；螺钉孔的通孔直径型号为φ3.2～φ6，优选为φ5.5；上转接筒的下端面开有锥形槽和通孔，用于和下转接筒锥台对接，通孔用于爆炸螺栓的连接。上转接筒是采用整体机加工锻件，在内腔留有加载螺母的安装平台和缓冲蜂窝的放置空间；下端中间开有通孔，用于爆炸螺栓的安装。上转接筒高度可在25mm～40mm范围内，优选为25mm～35mm,更优选为25mm～30mm，最优选为25mm～27.5mm。
在本申请的一个实施方式中，所述弹簧推力装置如图4所示，包括自锁螺母，弹簧，推杆和套筒。所述套筒的外表面构成弹簧的导向芯轴。套筒与推杆(φ10)的配合面上可涂覆有二硫化钼涂层，导向面长40mm，相对运动行程100mm。弹簧推力装置的安装通过套筒与底座上的螺纹孔配合进行定位。卫星释放时，弹簧推动推杆运动，直到自锁螺母接触套筒。
参考gb/t2089圆柱螺旋压缩弹簧尺寸参数，选取的设计弹簧参数如下：
(1)弹簧材料：sus304不锈钢；
(2)刚度k＝0.9n/mm，钢丝d＝3.5mm，弹簧缠绕直径d＝42mm，工作圈数n＝20；
(3)自由高度h0＝340mm，工作时压缩状态的高度h2＝140mm，推力180n；释放后高度h1＝242mm，推力88n；单个弹簧释放能量为13.7j，设计卫星分离速度1.4m/s。
本申请的一个实施例中，所述行程开关装置如图5所示，包含一个行程开关支架用于运载行程开关的安装。在上端面留运载行程开关的接口，下端面和底座连接。行程开关支架材料为铝合金，可用型号包括2kx-1a。
本申请的四点分离机构的工作方式是：连接解锁装置的上转接筒与下转接筒的锥形槽结构承受星箭之间的剪切载荷；对加载螺母施加一定的力矩。上筒和底座被爆炸螺栓拉紧实现星箭连接，承受星箭之间的纵向载荷和弯矩。当星箭分离时，爆炸螺栓工作，爆炸螺栓在内部削弱槽处断裂，螺栓头和加载螺母在分离冲量的作用下向上运动，为减小对卫星的冲击，在上筒内放置减振材料。缓冲板由不锈钢板、镁合金板、玻璃钢板三块和内部的橡胶板组成。
卫星尾部安装两个行程开关分离前压紧在分离机构的行程开关支架上，分离后行程开关弹开给卫星提供分离信号。
同时分离机构上安装两个行程开关装置，分离后，给火箭提供成功分离的信号。
底座材料为铝合金，整体铣削成形，将火工品供电的点火头安装在底座设计的安装孔上。
可靠性设计与分析
1、连接可靠度
分离机构可靠性主要是取决于爆炸螺栓的连接强度及上、下转接筒等承力件的连接强度。
为确保分离螺母施加预紧力的精确、可靠，通过在锁紧螺母上施加扭矩的大小确定预紧力大小，采用扭力扳手逐步加载的方式，确保平台和适配器的可靠连接。根据总体给出的载荷，经强度计算校核，分离机构各零组件均有较高的强度剩余系数。
2、解锁可靠度
为了实现解锁，四个爆炸螺栓爆炸实现平台星箭解锁，其解锁可靠度为：
r＝r14
其中r1：爆炸螺栓可靠度，0.9996(置信度0.95)，转化为置信度0.7，可靠度为0.9999。
经计算，四点式星箭连接解锁装置解锁可靠度0.9996(置信度0.7)，满足指标要求。
3、分离可靠度分析
机构解锁可靠度为r24，r2为弹簧分离装置可靠度。弹簧分离装置参照成熟的小卫星弹簧分离装置设计，经过实际飞行试验考核，可靠度为1。因此，整个分离机构分离可靠度为：r分离＝1。
4、机构可靠度
整个连接分离机构可靠度为：r＝r连接×r解锁×r分离＝0.9996(置信度0.7)。
安全性设计与分析
通过风险分析评价，星箭分离机构有一个危险源爆炸螺栓。危险源重点控制，采取了如下安全防护措施：爆炸螺栓的设计属于钝感设计，符合gjb1307a-2004《航天火工装置通用规范》无污染、抗静电、抗射频、抗振动、抗冲击等环境要求，爆炸螺栓用对接插头进行短路保护，其可靠性、安全性满足使用要求，保证了产品的使用安全要求。
维修性和互换性设计与分析
维修性是指产品在规定的条件下和规定时间内，按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复到规定状态的能力。维修性的概率度量也称维修度。
在设计时充分考虑可达性、互换性与标准化、防差错及识别标志、维修安全、检测诊断、维修人机工程以及零部件可修复性，以减少维修内容，降低对维修技能的要求，实现使有故障的产品，在恢复或保持其规定的功能状态时所需的维修活动简单、准确、安全和经济。
环境适应性设计与分析
在设计时将环境适宜能力作为产品设计、研制及材料选用的一项技术指标，并按照环境适应性设计准则及相关的环境要求，改进研制质量，原材料选用经过多次飞行考核的常规材料，使产品具有较好的环境适应性。
工艺性分析
分离机构无限用工艺、新工艺，工艺继承性好，成熟度高。
继承性分析
分离机构由四部分组成：底座、连接解锁装置、弹簧推力装置和行程开关支架。底座和行程开关支架为常规的铝合金机加结构，继承性较好。连接解锁装置和弹簧推力装置借鉴以往型号，进行了适应性修改。
上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本申请。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本申请不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本申请披露的内容，在不脱离本申请范围和精神的情况下做出的改进和修改都本申请的范围之内。