一种单点连接六自由度约束分离释放一体式装置的制作方法

本发明涉及航天器分离释放装置领域，具体而言，涉及一种单点连接六自由度约束分离释放一体式装置。

背景技术：

1、分离释放装置是航天器完成星箭分离、舱段分离等关键动作的必要装置。目前航天器的分离释放动作主要是通过连接解锁装置和分离装置两种装置配合完成，分离前连接解锁装置负责分离体可靠连接，接受指令后可靠解锁，再由分离装置将分离体推离，保证分离安全性。为满足分离体之间连接约束和分离体运动姿态稳定性要求，分离面需设置多组连接解锁和分离装置。两种装置均需布置在分离面，安装接口多，占用较多空间，整体重量重。

2、同时部分微纳卫星分离面布局空间有限，无法布置多个连接解锁及分离装置，使用箱式或筒式分离释放装置则重量代价较大，且对卫星外形有较多约束，不利于卫星设计。

技术实现思路

1、本发明所解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种单点连接六自由度约束的分离释放一体式装置，可以同时实现连接解锁和分离释放的功能，单个使用可以满足微纳卫星的分离释放，也可多个并联用于大型航天器的分离释放，相比分体式连接解锁装置和分离装置，整体重量轻，占用空间小，安装接口简单。

2、本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种单点连接六自由度约束分离释放一体式装置，其特征在于：包括套筒、上法兰、分离弹簧、下法兰、端盖、下分离体、上分离体和火工品、n个承剪块、n根顶杆，n≥3；

3、解锁前，上分离体、下分离体通过火工品连接，套筒安装在下分离体下端；承剪块嵌入上分离体和下分离体之间，用于承载分离面剪切力，约束分离体面内相对运动；顶杆的一端与剪切块固定连接，另一端与上法兰连接；上法兰、分离弹簧、下法兰依次穿过套筒，套筒末端安装端盖，端盖与下法兰固连；分离弹簧被约束在上法兰和下法兰之间，并处于压缩状态；

4、解锁后，火工品受控解锁，上分离体和下分离体解除约束，承剪块及与其固连的顶杆和上法兰在分离弹簧推力作用下沿套筒向上运动，承剪块与上分离体相抵触，共同推离上分离体，直至上法兰上表面与套筒法兰下表面接触，分离弹簧停止运动，承剪块与上分离体脱离接触，完成上分离体释放。

5、优选地，所述上法兰、分离弹簧、下法兰构成分离动力组件，分离动力组件还包括m根工艺压紧杆，m≥3；

6、端盖安装前，上法兰和下法兰连接工艺压紧杆，保持分离弹簧压紧状态，上分离体和下分离体连接火工品状态下，端盖安装到位与下法兰固连后，拆除工艺压紧杆，分离弹簧推力通过上法兰传递至顶杆。

7、优选地，所述承剪块，其外形为菱形旋转体，过旋转体旋转轴截面形状为凸六边形且旋转轴线垂直凸六边形的两条边。承剪块也可以是圆锥形旋转体、六边形旋转体。

8、优选地，所述上分离体和下分离体对接面设置匹配承剪块外形的锥形沉孔，且下分离体沉孔最小直径大于顶杆圆柱段直径。

9、优选地，n个承剪块，以火工品的轴线与分离面的交点为圆心均匀分布。

10、优选地，承剪块中心设置螺纹通孔，可与顶杆螺纹匹配连接。

11、优选地，所述端盖设置内螺纹，可与套筒外螺纹匹配连接；并通过外翻法兰及紧固件与下法兰固连。

12、优选地，上法兰下表面和下法兰上表面分别设置一段圆柱薄壁结构，插入分离弹簧内侧，用于约束分离弹簧两端的位置。

13、优选地，所述火工品为爆炸螺栓、分离螺母或熔断释放装置。

14、优选地，上法兰与套筒外壁接触区域涂覆固体润滑膜。

15、与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：

16、(1)、本发明连接解锁装置与分离装置整合为一体，减少了分离面空间占用，简化了安装接口，整体重量更轻；

17、(2)、本发明单个装置即可实现分离体6自由度约束，可用于微纳卫星分离释放，接口简单，可靠性高，对卫星设计约束小；

18、(3)、本发明分离面承剪块与分离推力触点整合设计，既满足连接时的分离面剪切力承载要求又可保证分离时推力稳定输出；

19、(4)、本发明分离推力由单个分离弹簧驱动多点同步作用，对分离体的姿态影响小，可降低卫星分离后的姿态扰动，分离安全性更高；

20、(5)、本发明在不改变卫星分离接口设计的前提下，可通过更换顶杆和分离弹簧快速完成分离工况调整，任务适应性强。

技术特征：

1.一种单点连接六自由度约束分离释放一体式装置，其特征在于：包括套筒(3)、上法兰(4)、分离弹簧(6)、下法兰(7)、端盖(8)、下分离体(9)、上分离体(10)和火工品(11)、n个承剪块(1)、n根顶杆(2)，n≥3；

2.根据权利要求1所述的单点连接六自由度约束分离释放一体式装置，其特征在于所述上法兰(4)、分离弹簧(6)、下法兰(7)构成分离动力组件，分离动力组件还包括m根工艺压紧杆(5)，m≥3；

3.根据权利要求1所述的单点连接六自由度约束分离释放一体式装置，其特征在于所述承剪块(1)，其外形为菱形旋转体，过旋转体旋转轴截面形状为凸六边形且旋转轴线垂直凸六边形的两条边。

4.根据权利要求1所述的单点连接六自由度约束分离释放一体式装置，其特征在于所述上分离体(10)和下分离体(9)对接面设置匹配承剪块外形的锥形沉孔，且下分离体(9)沉孔最小直径大于顶杆(2)圆柱段直径。

5.根据权利要求1所述的单点连接六自由度约束分离释放一体式装置，其特征在于n个承剪块(1)，以火工品(11)的轴线与分离面的交点为圆心均匀分布。

6.根据权利要求1所述的单点连接六自由度约束分离释放一体式装置，其特征在于承剪块(1)中心设置螺纹通孔，可与顶杆(2)螺纹匹配连接。

7.根据权利要求1所述的单点连接六自由度约束分离释放一体式装置，其特征在于，所述端盖(8)设置内螺纹，可与套筒(3)外螺纹匹配连接；并通过外翻法兰及紧固件与下法兰(7)固连。

8.根据权利要求1所述的单点连接六自由度约束分离释放一体式装置，其特征在于，上法兰(4)下表面和下法兰(7)上表面分别设置一段圆柱薄壁结构，插入分离弹簧(6)内侧，用于约束分离弹簧(6)两端的位置。

9.根据权利要求1所述的单点连接六自由度约束分离释放一体式装置，其特征在于所述火工品(11)为爆炸螺栓、分离螺母或熔断释放装置。

10.根据权利要求1所述的单点连接六自由度约束分离释放一体式装置，其特征在于上法兰(4)与套筒(3)外壁接触区域涂覆固体润滑膜。

技术总结
本发明涉及一种单点连接六自由度约束分离释放一体式装置，主要用于航天器分离解锁与释放。装置中央为容纳连接爆炸螺栓或分离螺母等火工品的导向套筒，固连于下分离体，套筒外壁作为上法兰和分离弹簧运动导向，分离弹簧通过上法兰对三个顶杆提供推力，顶杆头部连接承剪块，三处承剪块嵌入上下分离体对接框之间，可承载分离面剪切力，并约束两分离体面内相对运动。弹簧下端受下法兰约束，下法兰与端盖通过螺钉固连，端盖通过螺纹与套筒连接。连接解锁装置解锁后，上下分离体解除约束，三个顶杆在弹簧推力的作用下向上运动，通过承剪块推动上分离体完成释放。本装置实现了单个连接解锁装置对两个分离体的完全约束，且分离与释放功能集成化设计，整体重量轻，减少了安装接口，提高了空间利用。

技术研发人员：常立平,常世杰,和壮,梅杏,洪亚军,袁恩会,孙小珠,朱俊杰,李传吟,周磊
受保护的技术使用者：上海宇航系统工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13