一种用于火箭的伺服机构支耳安装结构及双摆发动机火箭的制作方法

1.本实用新型涉及火箭伺服机构领域，具体涉及一种用于火箭双摆发动机的伺服机构支耳安装结构。


背景技术：

2.通常，火箭等航天器通过在发动机喷管上安装伺服机构完成对发动机喷管的摆动控制，最终实现火箭自控系统推力矢量控制。伺服机构在发动机上的安装结构通常是采用支耳加关节轴承的方式，当这种安装结构用于正交双摆发动机场合时，由于两个正交安装的伺服机构在摇摆过程中会产生互相随摆扰动，同时还承受着发动机和伺服机构工作时产生的振动扰动，上述安装结构会对轴承产生较大的侧向载荷，影响产品结构可靠性。
3.为保证伺服机构在随摆过程中沿安装销轴方向上的可靠支撑和结构强度，设计一种用于火箭双摆发动机的伺服机构支耳安装结构显的尤为重要。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于火箭双摆发动机的伺服机构支耳安装结构。
5.本实用新型提供一种用于火箭双摆发动机的伺服机构支耳安装结构，其特征在于，包括：支耳座、支耳、安装销轴和固定螺母；所述支耳座包括第一支耳座和第二支耳座，所述第一支耳座和所述第二支耳座间隔地固定安装于发动机上，且所述第一支耳座和所述第二支耳座分别设有第一开孔和对应的第二开孔；所述支耳与伺服机构的一端固定连接；在所述第一支耳座和所述第二支耳座之间，所述支耳具有对应所述第一开孔和所述第二开孔的第三开孔，所述安装销轴依次贯穿所述第一支耳座的所述第一开孔、所述支耳的所述第三开孔和所述第二支耳座的所述第二开孔，并通过所述固定螺母，将所述安装销轴与所述支耳座固定连接；所述支耳与所述安装销轴之间为可转动连接，以带动伺服机构绕所述安装销轴转动；所述支耳靠近所述第一支耳座和所述第二支耳座的面为圆弧面。
6.根据本实用新型的一个实施例，所述支耳位于所述安装销轴轴线两侧的两个部分均为圆柱形，所述圆柱形轴线与所述安装销轴轴线垂直。
7.根据本实用新型的一个实施例，所述支耳靠近所述第一支耳座和所述第二支耳座的面为球形面。
8.根据本实用新型的一个实施例，在所述安装销轴的任一侧，所述支耳在所述安装销轴轴线方向的两个部分均为球形，位于所述安装销轴两侧的两个所述球形的球心连线垂直于所述安装销轴轴线。
9.根据本实用新型的一个实施例，所述支耳靠近所述第一支耳座和所述第二支耳座的面分别与所述第一支耳座和所述第二支耳座相切贴合。
10.根据本实用新型的一个实施例，所述第三开孔内设置有关节轴承，所述关节轴承包括外圈和内圈；所述外圈与所述第三开孔的内壁固定连接，所述外圈与所述内圈可转动
连接；所述安装销轴依次贯穿所述第一支耳座的所述第一开孔、所述内圈和所述第二支耳座的所述第二开孔，并通过所述固定螺母固定。
11.根据本实用新型的一个实施例，还包括开口销，所述开口销贯穿所述固定螺母和所述安装销轴，所述开口销的两脚分别向彼此远离的一侧分开，防止所述固定螺母和所述安装销轴相对转动。
12.本实用新型另一方面提供了一种双摆发动机火箭，伺服机构的一端通过如上所述的支耳安装结构与发动机机架连接；伺服机构的另一端通过另一组如如上所述的支耳安装结构与发动机喷管连接。
13.根据本实用新型的一个实施例，包括两个正交设置的伺服机构。
14.根据本实用新型的一个实施例，两组伺服机构与发动机机架之间的支耳安装结构的支耳座与发动机喷管摆心处于同一平面。
15.根据本实用新型的用于火箭双摆发动机的伺服机构支耳安装结构，将支耳靠近第一支耳座和第二支耳座的面设计为圆弧面。在伺服机构随摆至一定角度时，一方面支耳可以抵住第一支耳座和/或第二支耳座，将安装销轴承受的侧向载荷部分分解至第一支耳座和/或第二支耳座；另一方面，由于支耳靠近第一支耳座和第二支耳座的面设计为圆弧面，当支耳抵住第一支耳座和/或第二支耳座时，支耳可以继续绕安装销轴转动。
16.本实用新型提供的用于火箭双摆发动机的伺服机构支耳安装结构，解决了伺服机构在火箭双摆发动机工作过程中，由于随摆、发动机或伺服机构工作振动产生的作用在安装轴承的较大侧向载荷的问题，保证了伺服机构在随摆过程中沿安装销轴方向上的可靠支撑和结构强度，进一步提高了在发动机和伺服机构工作振动下的支耳固定结构可靠性。
17.应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本实用新型所欲主张的范围。
附图说明
18.下面的附图是本实用新型的说明书的一部分，其绘示了本实用新型的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明实用新型的原理。
19.图1是本实用新型一个实施例的火箭双摆发动机与伺服机构连接的正视图；
20.图2是本实用新型一个实施例的火箭双摆发动机与伺服机构布置连接的左视图；
21.图3是图1中a的剖面图的放大图；
22.图4是图1中a的立体图的放大图；
23.图5是图1中a的正视图的放大图；
24.图6是图1中b的剖面图的放大图。
25.附图标记说明：
26.1-发动机喷管，2-发动机机架，3-伺服机构，4-支耳座，5-发动机，6-支耳，7-外圈，8-内圈，9-安装销轴，10-固定螺母，11-开口销，12
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轴套，13-第一支耳座，14-第二支耳座。
具体实施方式
27.下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进行
进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本实用新型，用于示例性的说明本实用新型的原理，并不被配置为限定本实用新型。另外，附图中的机构件不一定是按照比例绘制的。例如，可能对于其他结构件或区域而放大了附图中的一些结构件或区域的尺寸，以帮助对本实用新型实施例的理解。
28.下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本实用新型实施例的具体结构进行限定。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有说明，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
29.此外术语“包括”、“包含”“具有”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素结构件或组件不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出或固有的属于结构件、组件上的其他机构件。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
30.诸如“下面”、“下方”、“在
…
下”、“低”、“上方”、“在
…
上”、“高”等的空间关系术语用于使描述方便，以解释一个元件相对于第二元件的定位，表示除了与图中示出的那些取向不同的取向以外，这些术语旨在涵盖器件的不同取向。另外，例如“一个元件在另一个元件上/下”可以表示两个元件直接接触，也可以表示两个元件之间还具有其他元件。此外，诸如“第一”、“第二”等的术语也用于描述各个元件、区、部分等，并非特别指称次序或顺位的意思，并且不应被当作限制。类似的术语在描述通篇中表示类似的元件。
31.在下文描述本实用新型的过程中，可能会在一定场景描述中，仅仅使用“火箭”“运载火箭”或“导弹”，这仅仅是为了描述方便，其内涵不限于所用得具体词。通常情况下，本实用新型得火箭既包括用于运载卫星或飞船或其他探测器的运载火箭、航天运载器，也包括用于运载军事载荷的各类导弹、火箭弹等武器，以及能够将有效载荷送入空中的类似产品。本领域技术人员在解释上述具体用词时，不得根据描述场景所用的具体词而将运载器仅仅限定为运载火箭或导弹之一，从而缩小本实用新型的保护范围。
32.对于本领域技术人员来说，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型更好的理解。
33.图1是本实用新型一个实施例的火箭双摆发动机与伺服机构连接的正视图；图2是本实用新型一个实施例的火箭双摆发动机与伺服机构布置连接的左视图；图3是图1中a的剖面图的放大图；图4 是图1中a的立体图的放大图；图5是图1中a的正视图的放大图；
34.图6是图1中b的剖面图的放大图。
35.如图1、3和4所示，本实用新型提供一种用于火箭双摆发动机的伺服机构支耳安装结构，包括：支耳座4、支耳6、安装销轴9和固定螺母10。其中，支耳座5包括第一支耳座13和第二支耳座14。第一支耳座13和第二支耳座14间隔地固定安装于发动机5上，且第一支耳座13和第二支耳座14分别设有第一开孔和对应的第二开孔。支耳6与伺服机构3的一端固定连接。在第一支耳座13和第二支耳座14之间，支耳6具有对应第一开孔和第二开孔的第三开孔，安装销轴9依次贯穿第一支耳座13的第一开孔、支耳6的第三开孔和第二支耳座14的第二开孔，并通过固定螺母10将安装销轴9与支耳座 4固定连接。支耳6与安装销轴9之间为可
转动连接，以带动伺服机构3绕安装销轴9转动。支耳6靠近第一支耳座13和第二支耳座14 的面为圆弧面。
36.具体地，通常，火箭或航天器通过在发动机喷管上安装伺服机构完成对发动机喷管的摆动控制，最终实现火箭自控系统推力矢量控制。伺服机构在发动机上的安装结构通常是采用支耳加关节轴承的方式。当这种安装结构用于正交双摆发动机场合时，由于两个正交安装的伺服机构在摇摆过程中会产生互相随摆扰动，同时安装结构还承受着发动机和伺服机构工作时产生的振动扰动。
37.根据本实用新型的用于火箭双摆发动机的伺服机构支耳安装结构，将支耳6靠近第一支耳座13和第二支耳座14的面设计为圆弧面。在伺服机构3随摆至一定角度时，一方面支耳6可以抵住第一支耳座 13和/或第二支耳座14，将安装销轴9承受的侧向载荷部分分解至第一支耳座13和/或第二支耳座14；另一方面，由于支耳6靠近第一支耳座13和第二支耳座14的面设计为圆弧面，当支耳6抵住第一支耳座13和/或第二支耳座14时，支耳6可以继续绕安装销轴9转动。
38.本实用新型提供的用于火箭双摆发动机的伺服机构支耳安装结构，解决了伺服机构在火箭双摆发动机工作过程中，由于随摆、发动机或伺服机构工作振动产生的作用在安装轴承的较大侧向载荷的问题，保证了伺服机构在随摆过程中沿安装销轴方向上的可靠支撑和结构强度，进一步提高了在发动机和伺服机构工作振动下的支耳固定结构可靠性。
39.如图3和4所示，根据本实用新型的一个实施例，支耳6位于安装销轴9轴线两侧的两个部分均为圆柱形，圆柱形轴线与安装销轴9 轴线垂直。
40.本实施例的支耳安装结构，在伺服机构3随摆至一定角度时，支耳6抵住第一支耳座13和/或第二支耳座14，可以使第一支耳座13 和/或第二支耳座14的受力更加均匀。
41.如图2和图3所示，根据本实用新型的一个实施例，支耳6靠近第一支耳座13和第二支耳座14的面为球形面。
42.本实用新型的支耳安装结构，当支耳6抵住第一支耳座13和/或第二支耳座14时，可以保证伺服机构3的转动范围。当伺服机构3 在垂直于安装销轴9的平面上转动时，若支耳6抵住第一支耳座13 和/或第二支耳座14，可以减小支耳座4与支耳6之间由于两者相对转动产生的摩擦力。
43.进一步地，在安装销轴9的任一侧，支耳6在安装销轴9轴线方向的两个部分均为球形，位于所述安装销轴两侧的两个所述球形的球心连线垂直于所述安装销轴轴线。在伺服机构3随摆至一定角度时，支耳6抵住第一支耳座13和/或第二支耳座14，可以使第一支耳座13和/或第二支耳座14的受力更加均匀。
44.如图3和5所示，根据本实用新型的一个实施例，支耳6靠近第一支耳座13和第二支耳座14的面分别与第一支耳座13和第二支耳座14相切贴合。
45.具体地，支耳6靠近第一支耳座13和第二支耳座14的面与第一支耳座13和第二支耳座14相对的面之间相切贴合。由于本实用新型的支耳安装结构的支耳6靠近第一支耳座13和第二支耳座14的面分别与第一支耳座13和第二支耳座14相切贴合，当发动机和伺服机构工作产生振动扰动时，支耳安装结构便可将其承受的侧向载荷分解到安装销轴9和支耳座4上，减小了安装销轴9承受的侧向载荷。同时，支耳6靠近第一支耳座13和第二支耳座14的面为圆弧面，支耳6可以绕安装销轴9在非垂直于安装销轴9的平面上转动。同时，由于支
耳6靠近第一支耳座13和第二支耳座14的面分别与第一支耳座13 和第二支耳座14相切贴合，支耳6与支耳座4之间的接触面较小，可以有效减小支耳座4与支耳6之间由于两者相对转动产生的摩擦力。
46.如图3和4所示，根据本实用新型的一个实施例，所述第三开孔内设置有关节轴承。关节轴承包括外圈7和内圈8。外圈7与第三开孔的内壁固定连接，外圈7与内圈8可转动连接。安装销轴9依次贯穿第一支耳座13的第一开孔、内圈7和第二支耳座14的第二开孔，并通过固定螺母10固定。
47.本实施例的支耳安装结构，外圈7与第三开孔的内壁之间可以通过过盈压接及涂胶等方式固定连接。关节轴承的外圈和内圈之间可以在任意角度旋转摆动，保证了支耳6相对安装销轴9的转动范围，即保证了伺服机构3相对安装销轴9的转动范围。
48.根据本实用新型的一个实施例，支耳安装结构，除支耳座、支耳、安装销轴、固定螺母和关节轴承外，还包括开口销11。开口销11贯穿固定螺母10和安装销轴9，开口销11的两脚分别向彼此远离的一侧分开，防止固定螺母10和安装销轴9相对转动。
49.具体地，安装销轴9依次贯穿第一支耳座13的第一开孔、支耳 6的第三开孔和第二支耳座14的第二开孔，并通过固定螺母10将安装销轴9与支耳座4固定连接。固定螺母10宁就后，将开口销11贯穿固定螺母10和安装销轴9，并将开口销11的两脚分别向彼此远离的一侧分开，可以防止固定螺母10和安装销轴9相对转动(图3为开口销11的原始状态)。
50.优选地，开口销11的两脚分开角度大于60度。进一步地，可以将开口销11的两脚向彼此远离的一侧分开后，继续将开口销11的两脚分别沿固定螺母10的周向缠绕固定螺母10。
51.另一方面，本实用新型还提供了一种双摆发动机火箭，伺服机构 3的一端通过如上所述的支耳安装结构与发动机机架2连接，另一端通过另一组如上所述的支耳安装结构与发动机喷管1连接。
52.值得说明的是，通常情况下，随摆运动时，伺服机构相对于其与发动机机架之间的支耳连接结构摆动，伺服机构3与发动机喷管1之间的连接，支耳相对转动、位移和受力较小。因此，伺服机构3与发动机喷管1之间的支耳安装结构，可以采用传统手段，即可以采用支耳加关节轴承的连接结构(如图6所示)。也可以采用本实用新型的支耳安装结构将伺服机构3的另一端与发动机喷管1连接，进一步提高支耳安装结构的强度和工作可靠性。
53.如图6所示，伺服机构3与发动机喷管1之间的支耳安装结构，在安装销轴上套设轴套12，轴套12位于支耳与第一支耳座和第二支耳座之间。当伺服机构随摆时，轴套12可以防止支耳沿安装销轴的轴向方向滑动。
54.如图1和2所示，根据本实用新型的一个实施例，双摆发动机火箭包括两个正交设置的伺服机构。
55.在本实施例中，火箭发动机5包括两个成90度正交设置的发动机机架，两个伺服机构的一端分别与火箭发动机5的两个发动机机架连接，两个伺服机构的另一端分别与发动机喷管1连接，两个伺服机构正交设置。两个伺服机构配合推动发动机喷管1在两个正交的方向上摆动，两个正交摆动耦合实现发动机喷管1在全角度范围摆动，最终完成双摆发动机推力的矢量控制。
56.进一步地，两组伺服机构与发动机机架之间的支耳安装结构的支耳座与发动机喷
管摆心处于同一平面。
57.当双摆发动机工作时，每个伺服机构沿各自轴向伸缩方向推动发动机喷管摆动。发动机喷管在摆动过程中，每个伺服机构会通过另一个伺服机构与发动机喷管之间的支耳座，使其沿垂直于自身轴向伸缩摆动的方向，绕发动机机架的支耳座进行随摆。随摆过程中，伺服机构与发动机机架之间的支耳安装结构的关节轴承外圈随着伺服机构支耳相对内圈转动；同时，支耳靠近第一支耳座和第二支耳座的面在支耳座表面滚动，减小了在双摆发动机工作中，由于随摆或发动机、伺服机构工作振动产生的作用在安装销轴上的侧向载荷，进而提高了伺服机构结构的可靠性，保证了火箭飞行姿态控制的可靠性。
58.需要说明的是，本实用新型并不限火箭类型，如本实用新型提供的支耳安装结构可以适用于液体火箭或固体火箭的双摆发动机，也可以适用于弹用或其他航天飞行器用的双摆发动机。同时，本实用新型不限制伺服机构的类型，如伺服机构可以为液压伺服机构、机电伺服机构或电液伺服机构等。
59.本实用新型的上述实施例可以彼此组合，且具有相应的技术效果。
60.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。