一种吊舱连接分离装置及浮空器的制作方法

本发明属于轻于空气飞行器领域，具体涉及一种吊舱连接分离装置及浮空器。

背景技术：

随着空间科学技术的进步和发展，高空气球以其飞行高度高(20km-40km)，费用相对低廉，准备周期短，易于灵活实施等特殊优势，成为对地球和高空大气进行观测和科学试验研究的主要高空运载工具。通常，高空气球依靠一套连接分离装置搭载试验吊舱进行飞行试验，完成试验任务后，连接分离装置对高空气球球体和吊舱进行分离，释放球体，吊舱在回收降落伞的支持下安全降落到预定的着陆点进行回收以获取试验数据。因此，高空气球飞行试验要求吊舱连接分离装置在其工作过程中连接可靠、分离快速。

高空气球球体与吊舱通常采用旋转吊环与缆绳切割器组合而成的装置实现连接和分离。如图1所示，吊舱4通过脱伞器5、回收降落伞3、旋转吊环6及绳索7与球体1连接，其中，在连接旋转吊环6与球体1的绳索7上串联一个或两个缆绳切割器2。所述旋转吊环6还用于隔离球体1和吊舱4在飞行过程中的旋转运动，避免回收降落伞3缠绕；在吊舱4与球体1分离时，通过遥控或定时控制方式，利用缆绳切割器2割断绳索7，使旋转吊环6脱离球体1，回收降落伞3开伞后携带吊舱4降落到地面。这种旋转吊环与缆绳切割器组合而成的连接分离装置存在如下缺陷：

1.其结构部件多，使得连接与分离的可靠性降低。

2.旋转吊环具有较高的转动摩擦系数，在高空气球滞空过程中，不能隔离吊舱与球体的相对运动，气球的转动会使吊舱较快的转动，导致回收降落伞自身缠绕，无法在吊舱回收过程中正常开伞，出现吊舱损毁现象。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种结构和功能一体化的吊舱连接分离装置，以实现高空气球球体与吊舱之间连接可靠、隔离相对运动、分离快速。

本发明解决问题的技术方案是：一种吊舱连接分离装置，包括上连接头、下连接头，所述上连接头包括上座体、从上座体底部向上开设的中心盲孔、环绕中心盲孔内壁开设的滚珠限位槽；

所述下连接头包括纵截面为凸字形的下座体、在下座体上开设的中心通孔、在下座体上垂直于下座体中心轴线开设的贯通销孔、销孔内穿设有保险销，环绕下座体上的凸起部分的外壁间隔开设有多个球碗，且球碗与中心通孔连通；

下座体上的凸起部分插入中心盲孔内，且滚珠限位槽与球碗对应封闭形成多个完整独立的滚珠限位空间，每个滚珠限位空间内均设有滚珠，滚珠与滚珠限位槽及球碗间隙配合；

在中心通孔内、位于保险销上方设有带中空腔的活塞头，在中心盲孔的顶部固定设有电控型炸药，且电控型炸药位于活塞头的中空腔内；

球碗与中心通孔的相贯处的尺寸大于滚珠直径；活塞头的外壁将球碗与中心通孔的相贯处封堵，且活塞头的外壁与滚珠抵接。

上述方案中，活塞头处于锁止位置，阻挡滚珠脱出，通过滚珠、滚珠限位槽、球碗的配合实现上连接头和下连接头的可靠连接。同时，滚珠具有良好的转动性能，会使得球体在转动时，不会致使吊舱随动，从而很好的隔离相对运动。

在需要球体与吊舱分离时，控制起爆，产生的高压气体推动活塞头剪断保险销并离开锁止位置，滚珠从球碗内脱出掉落，下连接头的凸起部分从上连接头的中心盲孔内脱出，装置解除结合，实现快速分离。

优选的，球碗与中心通孔相贯处的孔径大于球碗朝向滚珠限位槽那一侧的孔口孔径。

为了更容易剪断保险销，活塞头朝向保险销的一端为锥形或半球形。

优选的，所述电控型炸药为微型电雷管。

进一步的，所述上连接头和下连接头上分别设有可与外接设备连接的钩环装置。

同时，本发明还提供一种浮空器，包括球体、与球体连接的绳索、回收降落伞、吊舱，吊舱与回收降落伞下端通过脱伞器连接，还包括上述吊舱连接分离装置，所述上连接头与绳索连接，下连接头与回收降落伞连接。

本发明的显著效果是：

1、本装置利用滚珠、滚珠限位槽、球碗、活塞构成类似止推滚珠轴承的结构，保证了连接的强度和可靠性，同时具有良好的转动性能，消除了高空气球飞行过程中球体和吊舱的旋转运动对开伞可靠性的不利影响。

2、本装置利用微型电雷管起爆产生的高压气体推动活塞剪断保险销分离上、下连接头，实现球体与吊舱的分离，具有分离快速可靠的优点。

3、本装置结构紧凑、坚固耐用，可广泛应用于高空气球及其他空间飞行器上的设备连接与分离。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为现有技术高空气球吊舱连接分离装置示意图。

图2为本发明的吊舱连接分离装置主视图。

图3为本发明的吊舱连接分离装置侧视图。

图4为下连接头结构示意图。

图5为上连接头剖视图。

图6为本发明浮空器示意图。

图中：1-球体，2-缆绳切割器，3-回收降落伞，4-吊舱，5-脱伞器，6-旋转吊环，7-绳索，8-吊舱连接分离装置，10-上连接头，11-中心盲孔，12-滚珠限位槽，13-电控型炸药，14-钩环装置，15-上座体，20-下连接头，21-凸起部分，22-滚珠，23-球碗，24-活塞头，25-保险销，26-中心通孔，27-销孔,28-下座体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例如下，如图2～5所示，一种吊舱连接分离装置，包括上连接头10、下连接头20。所述上连接头10包括上座体15、从上座体15底部向上开设的中心盲孔11、环绕中心盲孔11内壁开设的滚珠限位槽12。

所述下连接头20包括纵截面为凸字形的下座体28、在下座体28上开设的中心通孔26、在下座体28上垂直于下座体28中心轴线开设的贯通销孔27、销孔27内穿设有保险销25。保险销25为强度较好的金属或塑料材质，外形为长条状或长片状。

环绕下座体28上的凸起部分21的外壁间隔开设有多个球碗23，且球碗23与中心通孔26连通。

下座体28上的凸起部分21插入中心盲孔11内，且滚珠限位槽12与球碗23对应封闭形成多个完整独立的滚珠限位空间。每个滚珠限位空间内均设有滚珠22，滚珠22与滚珠限位槽12及球碗23间隙配合。

在中心通孔26内、位于保险销25上方设有带中空腔的活塞头24。活塞头24朝向保险销25的一端为锥形。

在中心盲孔11的顶部固定设有电控型炸药13，且电控型炸药13位于活塞头24的中空腔内。所述电控型炸药13为微型电雷管。

球碗23与中心通孔26的相贯处的尺寸大于滚珠22直径。球碗23与中心通孔26相贯处的孔径大于球碗23朝向滚珠限位槽12那一侧的孔口孔径。

活塞头24的外壁将球碗23与中心通孔26的相贯处封堵，且活塞头24的外壁与滚珠22抵接。

所述上连接头10和下连接头20上分别设有可与外接设备连接的钩环装置14。钩环装置14的形式为常规勾形、圆环形或插销封闭式结构，可根据实际需求配置不同。

吊舱连接分离装置组装时，采用粘接方式把微型电雷管固定在上连接头10的中心盲孔11内顶部，将滚珠22装入下连接头20的球碗23内，将下连接头20的凸起部分21装入上连接头10的中心盲孔11内，再将活塞头24置于中心通孔26内，最后在销孔27内插入保险销25，可使保险销25与活塞头24的底部接触，即完成吊舱连接分离装置的组装。

如图6所示，本实施例还提供一种浮空器，包括球体1、与球体1连接的绳索7、回收降落伞3、吊舱4、吊舱连接分离装置8。吊舱4与回收降落伞3下端通过脱伞器5连接。所述上连接头10与绳索7连接，下连接头20与回收降落伞3连接。

高空气球飞行试验中，需要分离时，控制微型电雷管起爆，产生的高压气体推动活塞头24剪断保险销25，活塞头24不再封堵球碗23与中心通孔26的相贯处，滚珠22从滚珠限位槽12和球碗23内脱出并从中心通孔26内掉落，下连接头20的凸起部分21从上连接头10的中心盲孔11内脱出，装置解除结合，实现快速分离。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。