一种非火工熔断连接分离装置的制作方法

本发明属于航空航天领域，特别是涉及一种新型非火工熔断连接分离装置。

背景技术：

武器装备、航空航天设备涉及到连接与分离的机构大都采用火工装置作为驱动器，火工装置存在安全性差，工作过程冲击载荷相对较大，系统结构质量大且不能重复测试性能，起爆后易产生污染气体或碎片等方面不足。随着小型卫星、高精微型探测设备的使用，迫切需要研制体积小、质量轻、大承载、节能环保、低冲击甚至无冲击的新型连接分离机构，以适应日益发展的微型武器系统以及小型运载火箭的应用需求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种承载能力大、节能环保、低冲击的非火工熔断连接分离装置，而且解锁同步性高、可重复使用，可满足不同工况的承载需求。

本发明是这样实现的：

一种非火工熔断连接分离装置，包括外壳i、分瓣螺母a、熔绳、棘轮紧绳机构、锁紧扭簧、熔断机构、连接座及压杆；所述的分瓣螺母a安装在连接座上，所述的外壳i套装在分瓣螺母a的外部并与连接座连接，外壳i的上表面设有通孔，压杆的一端穿过通孔与分瓣螺母a连接，压杆的另一端与分离系统的基体连接，所述的连接座安装在分离系统另一端的基体上；所述的分瓣螺母a包括螺母瓣aⅰ、螺母瓣aⅱ及螺母瓣aⅲ，所述的棘轮紧绳机构安装在螺母瓣aⅰ中，所述的熔断机构安装在螺母瓣aⅱ中，所述的锁紧扭簧和熔绳顺次缠绕在分瓣螺母的外部，锁紧扭簧固定端固定安装在螺母瓣aⅲ上，锁紧扭簧自由端与熔绳的一端连接，熔绳另一端与棘轮紧绳机构连接。

所述的棘轮紧绳机构包括棘轮轴、棘轮锁销和锁销弹簧，棘轮轴安装在螺母瓣aⅰ上，螺母瓣aⅰ上还设有安装棘轮锁销的滑槽，棘轮锁销的一端均安装在螺母瓣aⅰ的滑槽内，棘轮锁销的另一端与棘轮轴上的棘轮齿啮合，锁销弹簧的一端与棘轮锁销端面接触，锁销弹簧的另一端与螺母瓣aⅰ滑槽端面接触，棘轮轴上设有绳孔，熔绳穿过绳孔与棘轮轴连接。

所述的熔断机构包括隔热座、隔热座弹簧和熔断器，螺母瓣aⅱ上设有安装隔热座的滑槽，隔热座安装在螺母瓣aⅱ上的滑槽内，隔热座与螺母瓣aⅱ之间装有隔热座弹簧，熔断器的加热段嵌入安装在隔热座凹槽内，熔断器通过隔热座与螺母瓣aⅱ隔离，并通过隔热座弹簧推动隔热座保证熔断器与熔绳贴紧接触，螺母瓣aⅱ的顶端安装有绝缘压块a、绝缘压块b，熔断器的导线通过绝缘压块a、绝缘压块b夹持并通过外壳i侧壁上的导线孔引出。

所述的分瓣螺母a与连接座接触的贴合面上设有安装槽，分离弹簧安装在安装槽内，用于分瓣螺母a分散运动；所述的连接座与分瓣螺母a安装端面设有凸起滑轨。

一种非火工熔断连接分离装置，包括外壳ii、分瓣螺母b、熔绳、棘轮紧绳机构、锁紧扭簧、熔断机构、连接座及拉杆；所述的分瓣螺母b安装在连接座上，所述的外壳套装在分瓣螺母b的外部并与连接座连接，连接座的下表面设有通孔，拉杆的一端穿过通孔与分瓣螺母b连接，拉杆的另一端与分离系统的基体连接，所述的连接座安装在分离系统另一端的基体上；所述的分瓣螺母b包括螺母瓣bⅰ、螺母瓣bⅱ及螺母瓣bⅲ，所述的棘轮紧绳机构安装在螺母瓣bⅰ中，所述的熔断机构安装在螺母瓣bⅱ中，所述的锁紧扭簧和熔绳顺次缠绕在分瓣螺母的外部，锁紧扭簧固定端固定安装在螺母瓣bⅲ上，锁紧扭簧自由端与熔绳的一端连接，熔绳另一端与棘轮紧绳机构连接。

所述的棘轮紧绳机构包括棘轮轴、棘轮锁销和锁销弹簧；棘轮轴安装在螺母瓣bⅰ上，螺母瓣bⅰ上还设有安装棘轮锁销的滑槽，棘轮锁销的一端均安装在螺母瓣bⅰ的滑槽内，棘轮锁销的另一端与棘轮轴上的棘轮齿啮合，锁销弹簧的一端与棘轮锁销端面接触，锁销弹簧的另一端与螺母瓣bⅰ滑槽端面接触，棘轮轴上设有绳孔，熔绳穿过绳孔与棘轮轴连接。

所述的熔断机构包括隔热座、隔热座弹簧和熔断器，螺母瓣bⅱ上设有安装隔热座的滑槽，隔热座安装在螺母瓣bⅱ上的滑槽内，隔热座与螺母瓣bⅱ之间装有隔热座弹簧，熔断器的加热段嵌入安装在隔热座凹槽内，熔断器通过隔热座与螺母瓣bⅱ隔离，并通过隔热座弹簧推动隔热座保证熔断器与熔绳贴紧接触，螺母瓣bⅱ的顶端安装有绝缘压块a、绝缘压块b，熔断器的导线通过绝缘压块a、绝缘压块b夹持并通过外壳ii侧壁上的导线孔引出。

所述的分瓣螺母b的上部设有锥形孔，锥形孔内嵌入锥形帽，顶帽弹簧一端支撑在外壳ⅱ的内端面，顶帽弹簧另一端支撑在锥形帽的内端面，防脱螺栓穿过外壳ii的上表面与锥形帽连接。

所述的分瓣螺母b与连接座接触的贴合面上设有安装槽，分离弹簧安装在安装槽内，用于分瓣螺母b分散运动；所述的连接座与分瓣螺母b安装端面设有凸起滑轨。

本发明的有益效果：

1.本发明采用的棘轮紧绳机构，可通过对棘轮轴施加预紧力矩，来精准地控制熔绳、锁紧扭簧的拉力，充分保障分瓣螺母结构紧凑，提高了装置的承载能力、改善熔断解锁性能。

2.本发明采用的熔断机构装有隔热座弹簧，在隔热座弹簧推力作用下使熔断器与熔绳始终紧密接触，既有利于熔断熔绳提高熔断解锁精度，又能够保护熔断器不受熔绳张力作用勒紧而损坏。

3.本发明采用的分瓣螺母a（或b）由螺母瓣a（或b）ⅰ、螺母瓣a（或b）ⅱ、螺母瓣a（或b）ⅲ三个螺母瓣组装而成，应用冗余设计理念，在各螺母瓣接触面的安装槽内装有分离弹簧，当熔绳熔断，去除了分瓣螺母的径向约束，在分离弹簧作用下3个螺母瓣沿径向向外散开，更有助于释放压杆（拉杆），提高了装置解锁的可靠性。

4.本发明采用的连接座与分瓣螺母安装端面设有凸起滑轨，既对各螺母瓣起到周向限位作用，又能起到滑动副作用，保障分瓣螺母分散后各螺母瓣沿滑轨滑动，防止各螺母瓣影响压杆（拉杆）运动从而导致解锁不顺畅。

5.本发明采用受拉结构形式应用时，分瓣螺母采用螺纹结构，改善了分瓣螺母承载情况，装置承载能力最大。

6.本发明采用受拉结构形式应用时，采用的锥形帽有助于分瓣螺母散开，熔绳熔断后，在顶帽弹簧作用下，锥形帽向下运动涨开分瓣螺母，释放拉杆。

7.本发明采用非火工熔绳方式解锁，大大降低了解锁载荷冲击。

8.本发明具有体积小、质量轻、承载能力大、节能环保、可重复测试使用特点。

9.本发明采用分瓣螺母分散方式去除约束进行解锁，作动机构采用冗余设计，具有高可靠性特点。

10.本发明采用的接口简单多样，可实现系列化、通用化。

11.本发明产品承载能力系列化、结构简单、规格多样，可实现标准化、系列化。

附图说明

图1a为本发明一实施例提供的新型非火工连接分离装置示意图。

图1b为图1a结构俯视图。

图2a为本发明另一实施例提供的新型非火工连接分离装置示意图。

图2b为图2a结构俯视图。

图3d为图1a内部分瓣螺母与连接座结构示意图。

图3a为图3d的主视图。

图3b为图3d的左视图。

图3c为图3d的俯视图。

图4a为图2a中分瓣螺母与拉杆连接剖面图。

图4b为图2a内部结构的左视图。

图4c为图2b内部结构示意图。

图4d为图4a局部放大示意图。

图5为图1b中的分瓣螺母结构示意图。

图6为图5中俯视分瓣螺母示意图。

图7为本发明连接座结构主视图。

图8为图7等轴测结构示意图。

图中：11.压杆，12.外壳ⅰ，14.分瓣螺母a，141.螺母瓣aⅰ，142.螺母瓣aⅱ，143.螺母瓣aⅲ，21.外壳ⅱ，22.拉杆，23.锥形帽，24.分瓣螺母b，241.螺母瓣bⅰ，242.螺母瓣bⅱ，243.螺母瓣bⅲ，25.顶帽弹簧，26.防脱螺栓，3.连接座，4.熔绳，5.锁紧扭簧，6.棘轮紧绳机构，61.棘轮轴，62.棘轮锁销，63.锁销弹簧，7.绝缘压块a，8.绝缘压块b，9.熔断机构，91.熔断器，92.隔热座，93.隔热座弹簧，10.分离弹簧。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1a、图1b结合图3a、图3b、图3c、图6，为本发明一实施例提供的新型非火工连接分离装置结构示意图，包括压杆11、外壳ⅰ12、连接座3、分瓣螺母a14、熔绳4、锁紧扭簧5、棘轮紧绳机构6、绝缘压块a7、绝缘压块b8、熔断机构9、分离弹簧10，分瓣螺母a14安装在连接座3上，外壳ⅰ12套装分瓣螺母a14的外部固定连接在连接座3上，外壳i的上表面设有通孔，压杆11的一端穿过外壳ⅰ12通孔与分瓣螺母a14连接，压杆11的另一端与分离系统的基体连接。分瓣螺母a14包括螺母瓣aⅰ141、螺母瓣aⅱ142、螺母瓣aⅲ143，棘轮紧绳机构6安装在螺母瓣aⅰ141中，熔断机构9安装在螺母瓣aⅱ142中，所述的锁紧扭簧5和熔绳4顺次缠绕在分瓣螺母的外部，锁紧扭簧固定端固定安装在螺母瓣aⅲ上，锁紧扭簧自由端与熔绳的一端连接，熔绳另一端与棘轮紧绳机构连接。

如图3d结合图7、图8所示，所述的连接座安装在分离系统另一端的基体上，连接座3端面设有凸起的滑轨结构，既对分瓣螺母a14的各螺母瓣起到周向限位作用，又能起到滑动副作用，充分保障了分瓣螺母a14分散后的各螺母瓣能够沿滑轨滑动，有效地防止了各螺母瓣影响压杆11运动从而导致解锁卡滞现象。

参见图3c结合图6，螺母瓣aⅰ141、螺母瓣aⅱ142、螺母瓣aⅲ143与连接座接触的贴合面上设有安装槽，分离弹簧10安装在安装槽内，有助于熔断解锁后各螺母瓣沿连接座3的滑轨结构移动散开，去除了压杆的轴向约束。

参见图6，棘轮紧绳机6结构包括棘轮轴61、棘轮锁销62、锁销弹簧63，棘轮轴安装在螺母瓣aⅰ上，螺母瓣aⅰ上还设有安装棘轮锁销的滑槽，棘轮锁销的一端均安装在螺母瓣aⅰ的滑槽内，棘轮锁销的另一端与棘轮轴上的棘轮齿啮合，锁销弹簧的一端与棘轮锁销端面接触，锁销弹簧的另一端与螺母瓣aⅰ滑槽端面接触，棘轮轴上设有绳孔，熔绳穿过绳孔与棘轮轴连接，可通过对棘轮轴61施加预紧力矩精准地控制熔绳4、锁紧扭簧5的预紧拉力，充分保障了分瓣螺母a14的结构装配精度，提高了装置的承载能力、改善了熔断解锁性能。

如图3b结合图5，所述的熔断机构包括隔热座92、隔热座弹簧93和熔断器91，螺母瓣aⅱ上设有安装隔热座的滑槽，隔热座安装在螺母瓣aⅱ上的滑槽内，隔热座与螺母瓣aⅱ之间装有隔热座弹簧，熔断器的加热段嵌入安装在隔热座凹槽内，熔断器通过隔热座与螺母瓣aⅱ隔离，并通过隔热座弹簧推动隔热座保证熔断器与熔绳贴紧接触，既有利于熔断熔绳，又能保护熔断器9不受熔绳4张力作用而损坏，螺母瓣aⅱ的顶端安装有绝缘压块a、绝缘压块b，熔断器的导线通过绝缘压块a、绝缘压块b夹持并通过外壳i侧壁上的导线孔引出。

实施例2

参见图2a、图2b结合图4a~图4d所示，为本发明另一实施例提供的新型非火工连接分离装置结构示意图，在本实施例中，采用外壳ⅱ21、拉杆22、分瓣螺母b24替换了图1a、图1b中的外壳ⅰ12、压杆11、分瓣螺母a14，并加装了锥形帽23、顶帽弹簧25、防脱螺栓26，进一步地，拉杆22穿过连接座3与分瓣螺母b24连接，其余结构保持不变。具体结构为：所述的分瓣螺母b24安装在连接座3上，所述的外壳21套装在分瓣螺母b的外部并与连接座连接，连接座的下表面设有通孔，拉杆22的一端穿过通孔与分瓣螺母b连接，拉杆的另一端与分离系统的基体连接，所述的连接座安装在分离系统另一端的基体上；所述的分瓣螺母b包括螺母瓣bⅰ241、螺母瓣bⅱ242及螺母瓣bⅲ243，所述的棘轮紧绳机构安装在螺母瓣bⅰ中，所述的熔断机构安装在螺母瓣bⅱ中，所述的锁紧扭簧和熔绳顺次缠绕在分瓣螺母的外部，锁紧扭簧固定端固定安装在螺母瓣bⅲ上，锁紧扭簧自由端与熔绳的一端连接，熔绳另一端与棘轮紧绳机构连接。

所述的棘轮紧绳机构包括棘轮轴、棘轮锁销和锁销弹簧；棘轮轴安装在螺母瓣bⅰ上，螺母瓣bⅰ上还设有安装棘轮锁销的滑槽，棘轮锁销的一端均安装在螺母瓣bⅰ的滑槽内，棘轮锁销的另一端与棘轮轴上的棘轮齿啮合，锁销弹簧的一端与棘轮锁销端面接触，锁销弹簧的另一端与螺母瓣bⅰ滑槽端面接触，棘轮轴上设有绳孔，熔绳穿过绳孔与棘轮轴连接。

所述的熔断机构包括隔热座、隔热座弹簧和熔断器，螺母瓣bⅱ上设有安装隔热座的滑槽，隔热座安装在螺母瓣bⅱ上的滑槽内，隔热座与螺母瓣bⅱ之间装有隔热座弹簧，熔断器的加热段嵌入安装在隔热座凹槽内，熔断器通过隔热座与螺母瓣bⅱ隔离，并通过隔热座弹簧推动隔热座保证熔断器与熔绳贴紧接触，螺母瓣bⅱ的顶端安装有绝缘压块a、绝缘压块b，熔断器的导线通过绝缘压块a、绝缘压块b夹持并通过外壳ii侧壁上的导线孔引出。

如图4d，在一优选的实施例中，所述的分瓣螺母b的上部设有锥形孔，锥形孔内嵌入锥形帽23，顶帽弹簧25一端支撑在外壳ⅱ21的内端面，顶帽弹簧另一端支撑在锥形帽23的内端面，在顶帽弹簧25压缩弹力的作用下，锥形帽23楔入分瓣螺母b24锥形孔内，这种结构形式有助于分瓣螺母各螺母瓣的散开运动，防脱螺栓26穿过外壳ii的上表面与锥形帽连接，是用来限制锥形帽23的运动行程，既防止锥形帽23运动行程过短而不起作用，又防止其脱落影响解锁。

参见图6，可见到棘轮紧绳机6结构，包括棘轮轴61、棘轮锁销62、锁销弹簧63组成，可通过对棘轮轴61施加预紧力矩精准地控制熔绳4、锁紧扭簧5的预紧拉力，充分保障了分瓣螺母b24的结构装配精度，提高了装置的承载能力、改善了熔断解锁性能。

需要说明的是，本发明具有两种结构形式，分别是图1a的受压承载结构形式和图2a的受拉承载结构形式，但由于两种结构形式的承载方式不同，承载能力也有所差别，相比较下，图2a的受拉承载结构形式承载能力最大。

本发明主要工作原理：

两级分离系统连接时，连接座3安装在一端分离系统的基体上，压杆11或拉杆22一端与分瓣螺母a14或分瓣螺母b24连接，另一端与分离系统另一端的基体连接，通过棘轮紧绳机构6拉动熔绳4将锁紧扭簧5的中径收缩而锁紧，从而对分瓣螺母a14或分瓣螺母b24增添了径向约束，保证了各螺母瓣装配精度，即对压杆11或拉杆22产生了轴向约束，完成了两级分离系统的连接。

两级分离系统分离时，当给定电信号驱使熔断器91升温并熔断熔绳4，释放了锁紧扭簧5，即去除了分瓣螺母a14或分瓣螺母b24的径向约束，各螺母瓣在分离弹簧10的作用下（在受压承载结构形式时还有锥形帽23的作用）沿滑轨运动散开，从而去除了压杆11或拉杆22的轴向约束，完成了两级分离系统的分离。

以上所述是本发明的具体实施例及所运用的技术原理，任何基于本发明技术方案基础上的任何修改、等效变换，均应包含在本发明的保护范围之内。