一种四冗余火工机构锁的制作方法

本发明涉及航天器，更具体的说，特别涉及一种四冗余火工机构锁。

背景技术：

1、火工连接解锁技术是一项重要的航天器技术，基于该技术研发的火工机构锁作为航天器平台级基础性产品之一，广泛应用于航天器本体和部件之间，舱段之间，航天器与运载火箭之间的连接与解锁。

2、近年来，随着航天技术的高速发展，特别是以载人，深空探测航天器为代表的国家重大工程项目高密度研制与发射，对火工机构锁的性能和工作可靠性提出了越来越高的要求。而火工机构锁作为航天器舱段分离，太阳翼，天线等功能部段释放的单点使用产品，一旦发生解锁故障，将对整个航天器带来灾难性的影响，造成的损失难以估量。因此，迫切需要从火工机构锁设计方案入手，降低甚至消除其单点故障因素。

3、为提高火工机构锁工作可靠性，通行的做法是对火工机构锁自身解锁机构采取冗余设计，以确保任一解锁作动机构的卡滞失效，不会导致整个火工机构锁的解锁故障，从而确保航天器最终任务得以正常实现。

4、需要指出的是，对于载人，深空探测等国家重大工程项目而言，确保万无一失是高可靠火工机构锁应具备的基本要求以及产品选用前提，通过采取更多的冗余设计措施，以提升火工机构锁的工作可靠性，十分必要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种四冗余火工机构锁，采用四冗余设计即四套解锁执行机构之间完全独立，任一解锁执行机构正常工作，均可以实现产品解锁功能，从而进一步提高了火工机构锁的工作可靠性。

2、为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：

3、本发明提供一种四冗余火工机构锁，包括相互配合的锁体组件和压紧组件，所述锁体组件包括点火器、点火壳、销杆、座体、结构上板和铰合模块；所述压紧组件包括球垫座、压紧杆、拔杆模块和结构下板；

4、所述座体设置在所述结构上板上，所述座体内腔设置有铰合模块；所述点火壳设置在所述座体上，并相对形成有两组点火筒体；每组所述点火筒体内分别设置两组销杆，所述销杆一端表面与所述点火筒体的内壁贴合，另一端穿过所述点火壳并与所述铰合模块活动配合；所述点火筒体的侧面设置与内腔连通的点火器，所述点火器产生的热量用于驱动所述销杆平移；

5、所述结构下板与所述结构上板相对设置，所述结构下板上设置有球垫座；所述压紧杆贯穿设置在所述球垫座和结构下板上，所述压紧杆的一端设置拔杆模块，另一端也与所述铰合模块活动配合。

6、进一步的，所述铰合模块包括铰合、铰合弹簧和齿环，所述铰合包括主体部和锁止部，所述主体部为沿轴向形成平面截面的部分筒体，所述主体部的表面两端分别沿切面方向延伸形成锁止部；两个所述铰合的主体部相向设置并围合成内螺纹孔，相对的平面截面之间设置铰合弹簧；两个所述铰合的锁止部位置相对且交叉设置，所述锁止部与对应的销杆活动连接；所述齿环设置在所述内螺纹孔内，并分别与所述主体部的内壁和压紧杆配合。

7、进一步的，所述主体部的表面关于轴线对称设置第一锁止部和第二锁止部，每侧的所述第一锁止部或第二锁止部沿所述主体部的轴向设置有两个或两个以上，并为间隔设置。

8、进一步的，两个所述铰合中主体部围合成齿面不少于1/2的内螺纹孔，并与所述齿环螺纹配合；所述铰合中锁止部为柱体，并设置有与所述销杆配合的转轴孔。

9、进一步的，所述点火筒体的端部设置有销盖，所述销盖内设置有缓冲垫，所述缓冲垫与所述销杆的端部位置相对应。

10、进一步的，所述压紧杆两端与所述齿环和所述球垫座配合处分别设置有球形垫，并分别设置锁紧螺母对所述球形垫进行定位；所述齿环的端部和所述球垫座的端面分别设置有与所述球形垫配合的圆弧形凹槽。

11、进一步的，所述拔杆模块包括拔杆弹簧和弹簧盖，所述弹簧盖设置在所述压紧杆的端部，并与所述球垫座相对的端面之间设置拔杆弹簧。

12、进一步的，所述销杆包括杆体和杆头，所述杆头的表面与所述点火筒体的内壁密封配合，所述杆体穿过所述点火壳端面并与所述铰合模块配合；所述杆头与对应的点火壳端面之间形成作动药腔，所述点火器的输出端与作动药腔对应。

13、进一步的，所述点火壳和所述座体的侧面分别向外延伸形成连接配合的安装凸部；所述座体的侧面还向外延伸形成与所述结构上板连接配合的安装凸台。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

15、(1)本发明中通过锁体组件和压紧组件配合进行锁定和解耦，锁体组件通过点火器和对应的销杆组成解锁执行机构，并设置四套完全独立的解锁执行机构，任一解锁执行机构正常工作，均可以实现产品解锁功能；通过铰合模块分别与销杆和压紧杆进行配合，锁定时连接可靠，解耦时不发生干涉，即能实现了锁体组件与压紧组件之间的完全解耦，整体结构简单、紧凑，也进一步提高了火工机构锁的工作可靠性和效率。

16、(2)本发明中铰合模块采用两个铰合和齿环组合，两个铰合设置主体部围合成内螺纹孔并与齿环配合，齿环与压紧杆连接；两个铰合设置对应的锁止部进行交叉啮合并与对应的销杆进行活动配合，通过销杆的平移并与锁止部分离，实现齿环与内螺纹孔分离进而使压紧杆平移，从而实现了锁体组件与压紧组件之间的完全解耦，结构简单、功能可靠。

17、(3)本发明中点火筒体端部设置有销盖，销盖内设置有缓冲垫，即销杆工作行程末端设置了缓冲垫，用于吸收完成解锁动作的销杆多余能量，进一步减少了工作冲击。

18、(4)本发明中在压紧杆两端与齿环和球形垫配合处均设置了球形垫，可有效避免外部载荷弯矩对压紧杆承载力的影响，进一步提高了火工机构锁的连接可靠性。

19、(5)本发明中点火器设置在点火筒体侧面，输出端直接与销杆的作动药腔对应，根据解锁执行机构工作特点，火药能量只需克服销杆拔出的摩擦力，而非传统的通过火药能量对产品连接结构进行机械破坏，对火药能量需求更小，产品装药量少，表明由火药输出的冲击更小，即具有低冲击的显著特点。

技术特征：

1.一种四冗余火工机构锁，其特征在于：包括相互配合的锁体组件和压紧组件，所述锁体组件包括点火器、点火壳、销杆、座体、结构上板和铰合模块；所述压紧组件包括球垫座、压紧杆、拔杆模块和结构下板；

2.根据权利要求1所述的四冗余火工机构锁，其特征在于：所述铰合模块包括铰合、铰合弹簧和齿环，所述铰合包括主体部和锁止部，所述主体部为沿轴向形成平面截面的部分筒体，所述主体部的表面两端分别沿切面方向延伸形成锁止部；两个所述铰合的主体部相向设置并围合成内螺纹孔，相对的平面截面之间设置铰合弹簧；两个所述铰合的锁止部位置相对且交叉设置，所述锁止部与对应的销杆活动连接；所述齿环设置在所述内螺纹孔内，并分别与所述主体部的内壁和压紧杆配合。

3.根据权利要求2所述的四冗余火工机构锁，其特征在于：所述主体部的表面关于轴线对称设置第一锁止部和第二锁止部，每侧的所述第一锁止部或第二锁止部沿所述主体部的轴向设置有两个或两个以上，并为间隔设置。

4.根据权利要求2或3所述的四冗余火工机构锁，其特征在于：两个所述铰合中主体部围合成齿面不少于1/2的内螺纹孔，并与所述齿环螺纹配合；所述铰合中锁止部为柱体，并设置有与所述销杆配合的转轴孔。

5.根据权利要求1所述的四冗余火工机构锁，其特征在于：所述点火筒体的端部设置有销盖，所述销盖内设置有缓冲垫，所述缓冲垫与所述销杆的端部位置相对应。

6.根据权利要求1或5所述的四冗余火工机构锁，其特征在于：所述压紧杆两端与所述齿环和所述球垫座配合处分别设置有球形垫，并分别设置锁紧螺母对所述球形垫进行定位；所述齿环的端部和所述球垫座的端面分别设置有与所述球形垫配合的圆弧形凹槽。

7.根据权利要求6所述的四冗余火工机构锁，其特征在于：所述拔杆模块包括拔杆弹簧和弹簧盖，所述弹簧盖设置在所述压紧杆的端部，并与所述球垫座相对的端面之间设置拔杆弹簧。

8.根据权利要求1或7所述的四冗余火工机构锁，其特征在于：所述销杆包括杆体和杆头，所述杆头的表面与所述点火筒体的内壁密封配合，所述杆体穿过所述点火壳端面并与所述铰合模块配合；所述杆头与对应的点火壳端面之间形成作动药腔，所述点火器的输出端与作动药腔对应。

9.根据权利要求1所述的四冗余火工机构锁，其特征在于：所述点火壳和所述座体的侧面分别向外延伸形成连接配合的安装凸部；所述座体的侧面还向外延伸形成与所述结构上板连接配合的安装凸台。

技术总结
本发明涉及航天器技术领域，公开一种四冗余火工机构锁，包括相互配合的锁体组件和压紧组件，锁体组件包括点火器、点火壳、销杆、座体、结构上板和铰合模块；压紧组件包括球垫座、压紧杆、拔杆模块和结构下板；所述座体内腔设置有铰合模块；所述点火壳设置在所述座体上，并相对形成有两组点火筒体；每组所述点火筒体内分别设置两组销杆，所述销杆与所述铰合模块活动配合，所述点火筒体的侧面设置与内腔连通的点火器；所述结构下板上设置有球垫座，所述压紧杆的一端设置拔杆模块，另一端穿过球垫座也与所述铰合模块活动配合。本发明采用完全独立的四套解锁执行机构，任一解锁执行机构正常工作均可以实现解锁，从而提高了火工机构锁的工作可靠性。

技术研发人员：罗毅欣,刘卫南,祁玉峰,丁锋,叶耀坤,钱世杰,侯武艺,张旭
受保护的技术使用者：北京空间飞行器总体设计部
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15