一种航天器爆炸分离导向式安全回收试验装置的制作方法

本发明属于航天器结构动力学试验技术领域，具体涉及一种航天器爆炸分离导向式安全回收试验装置。

背景技术：

在火箭飞行过程中的各种分离动作，如级间分离、星箭分离、整流罩分离、主捆绑装置解锁等都要通过火工品爆炸实现解锁。爆炸力的大小，爆炸时间的准确性直接影响分离效果和姿态控制，而火工品本身产生的强烈的高频冲击环境又影响箭上仪器设备的工作性能。从总体设计角度出发，需要在地面上模拟飞行中的爆炸分离状态，综合研究爆炸分离中存在的环境问题、设计问题以及失重状态下各级段的分离姿态等问题。

CZ-7主捆绑结构继承在飞火箭方案，但球窝座的安装位置从尾段调整到后过渡段。在飞火箭主捆绑装置解锁时，冲击作用需通过后过渡段和尾段的对接面，才能传递到后过渡段上。CZ-7主捆绑解锁时，后过渡段将直接经受爆炸分离的冲击环境，这种冲击环境可能对箭上结构和产品构成损伤，直接导致飞行失利。CZ-7后过渡段仪器设备种类及数量多、安装多个复合材料气瓶，分离过程中的安全性都提出了更高的要求。

在现有试验技术中，对主捆绑装置的考核方法主要包括两类：助推器分离试验和单个主捆绑装置解锁分离试验，这两类试验都只能考核单个主捆绑装置的分离性能，不能充分考核爆炸冲击环境对仪器设备的影响。根据CZ-7型号的特点，需要考核箭上后过渡段气瓶、仪器设备及反推火箭等设备在爆炸冲击环境下的工作性能和可靠性，所以直接利用真实火工品进行所有主捆绑装置参加的系统级解锁分离试验非常必要。

CZ-7一级后过渡段主捆绑装置解锁冲击试验为系统级考核试验，首次采用全部四个主捆绑装置同时进行解锁分离，火工药量是以往相关型号同类装置的10倍之多，导致冲量大，试验实施和安全回收难度大。系统级主捆绑装置解锁分离试验实施技术难度高，回收过程复杂，而该型号试验明确提出对解锁分离后的主捆绑装置进行安全回收。由于主捆绑装置分离冲量大，必须对分离后的主捆绑装置运动进行约束和制动，保护主捆绑装置的同时防止对周围设备设施产生损坏；而主捆绑装置为球头栓与球头栓座嵌入式结构，在地面试验中球头栓与球头栓座分离，分离过程中容易导致它们之间的平动或转动而产生卡滞。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

本发明解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，本发明提供一种航天器爆炸分离导向式安全回收试验装置，采用“旋转导向+滑动副”安全导向回收试验装置，使分离后的球头栓在旋转的同时能够沿调节式螺杆自由滑动并通过缓冲回收垫进行制动安全回收，制动与回收过程自动适应球头栓分离运动轨迹，解决了球头栓与球头栓座之间侵彻产生卡滞，而导致无法正常解锁分离的难题。

(二)技术方案

本发明涉及一种航天器爆炸分离导向式安全回收试验装置，包括飞行器主捆绑装置连接段、主捆绑装置，飞行器主捆绑装置连接段上部通过舱段转接工装与边界模拟装置连接，主捆绑装置一端与飞行器捆绑连接，另一端与导向式回收装置上部连接，导向式回收装置下部通过铰链固定地面上；在飞行器主捆绑装置连接段内安装有传感器，传感器与测试系统连接；地面铺设缓冲回收垫；当试验开始后，主捆绑装置解锁分离，分离后的主捆绑装置和导向式回收装置沿铰链转动。

进一步地，所述主捆绑装置及导向式回收装置4套对称分布在飞行器主捆绑装置连接段外围。

进一步地，所述边界模拟装置包括基座、柱块和横梁，其中基座分别与柱块和地面基础连接，柱块与横梁连接。

进一步地，所述的缓冲回收垫由气囊、海绵和橡胶分层铺垫而成，气囊位于中间，橡胶和海绵分别位于上层和下层。

进一步地，所述导向式安全回收装置包括连接支撑座、可调式套筒、拉杆式双耳、铰链、支撑连接底座；所述主捆绑装置与连接支撑座上部连接，二者之间设置有滑动副，下部套在可调式套筒里面；可调式套筒套在拉杆式双耳外面，拉杆式双耳上部与可调式套筒连接固定，下部连接铰链，铰链与支撑连接底座连接，支撑连接底座固定在地面；所述的滑动副的功能是在主捆绑装置解锁分离过程中自动调整回收导向杆长度，从而避免球头栓与球头双座之间的卡滞问题。

进一步地，所述连接支撑座包括调节式螺杆、对接面、对接孔，其中调节式螺杆与对接面垂直固定，调节式螺杆嵌套在可调式套筒里面，主捆绑装置通过对接孔和连接支撑座上部连接，对接面处设置滑动副。

进一步地，所述可调式套筒两端为连接上螺孔和连接下螺孔，中间为拉杆调节区，连接上螺孔和连接下螺孔分别为左旋和右旋。

进一步地，所述拉杆式双耳由上部为第二调节式螺杆，下部为双耳，双耳上设有双耳销孔，其中第二调节式螺杆与可调式套筒为嵌套式连接。

进一步地，所述支撑连接底座包括地面对接面，地面对接面上设有地面对接孔，地面对接孔与地面基础连接，背面垂直固定单耳，单耳上设有单耳销孔，单耳销孔与双耳销孔通过销连接。

工作机理：

主捆绑装置解锁分离过程中，主捆绑装置分离并向外运动，在运动过程中主捆绑装置通过滑动副沿调节式螺杆滑动并自动协调球头栓和球头栓座之间的相对位置，保证二者顺利脱离；球头栓与球头栓座完全脱离后，主捆绑装置在第二调节式螺杆和可调式套筒约束下沿铰链做圆周运动；在运动到合适的位置后被缓冲回收垫制动回收，从而实现主捆绑装置4的制动安全导向回收。

(三)有益效果

(1)采用“旋转导向+滑动副”的方式，保证了分离装置的导向式安全回收；

(2)能够实现与主捆绑装置协调装配，可调整连接间隙和高度；

(3)实现了后过渡段主捆绑装置解锁系统级考核试验的无卡滞解锁分离和沿预定轨迹的导向安全回收，解决了大冲量、高危分离体制动和安全回收等难题；

(4)使制动与回收过程自动适应主捆绑装置球头栓分离运动轨迹；

附图说明

图1：爆炸分离导向式安全回收试验装置结构图

其中，1-边界模拟装置 2-舱段转接工装 3-飞行器主捆绑装置连接段 4-主捆绑装置 5-滑动副 6-连接支撑座 7-可调式套筒 8-拉杆式双耳 9-铰链，10-支撑连接底座 11-缓冲回收垫 12-测量系统；

图2：连接支撑座结构图

其中，601-调节式螺杆，602-对接面，603-对接孔。

图3：可调式套筒结构图

其中，701-连接上螺孔，702-连接下螺孔，703-拉杆调节区

图4：拉杆式双耳结构图

其中，801-第二调节式螺杆，802-双耳，803-双耳销孔

图5：支撑连接底座结构图

其中，1001-地面对接面，1002-地面对接孔，1003-单耳销孔，1004-单耳

具体实施方式

除了下面所述的实施例，本发明还可以有其它实施例或以不同方式来实施。因此，应当知道，本发明并不局限于在下面的说明书中所述或在附图中所示的部件的结构的详细情况。当这里只介绍一个实施例时，权利要求并不局限于该实施例。

本实施例一种航天器爆炸分离导向式安全回收试验装置，包括飞行器主捆绑装置连接段3、主捆绑装置4，飞行器主捆绑装置连接段3上部通过舱段转接工装2与边界模拟装置1连接，主捆绑装置4及导向式回收装置4套对称分布在飞行器主捆绑装置连接段3外围；每一套主捆绑装置4一端与飞行器主捆绑装置连接段3捆绑连接，另一端与导向式回收装置上部连接，导向式回收装置下部通过铰链9固定地面上；在飞行器主捆绑装置连接段3内安装有传感器，传感器与测试系统连接；地面铺设缓冲回收垫11；当试验开始后，主捆绑装置4解锁分离，分离后的主捆绑装置4和导向式回收装置沿铰链9转动。

边界模拟装置1包括基座、柱块和横梁，其中基座分别与柱块和地面基础连接，柱块与横梁连接。

缓冲回收垫由气囊、海绵和橡胶分层铺垫而成，气囊位于中间，橡胶和海绵分别位于上层和下层。

导向式回收装置包括连接支撑座6、可调式套筒7、拉杆式双耳8、支撑连接底座10；所述主捆绑装置4与连接支撑座6上部连接，二者之间设置有滑动副5，下部套在可调式套筒7里面；可调式套筒套7在拉杆式双耳8外面，拉杆式双耳8上部与可调式套筒7连接固定，下部连接铰链9，铰链9与支撑连接底座10连接，支撑连接底座10固定在地面；所述的滑动副5的功能是在主捆绑装置4解锁分离过程中自动调整回收导向杆长度，从而避免球头栓与球头双座之间的卡滞问题。

连接支撑座6包括调节式螺杆601、对接面602、对接孔603，其中调节式螺杆601与对接面602垂直固定，调节式螺杆601嵌套在可调式套筒7里面，主捆绑装置4通过对接孔603和连接支撑座6上部连接，对接面602处设置滑动副。

可调式套筒7两端为连接上螺孔701和连接下螺孔702，中间为拉杆调节区703，连接上螺孔701和连接下螺孔702分别为左旋和右旋。

拉杆式双耳8由上部为第二调节式螺杆801，下部为双耳802，双耳802上设有双耳销孔803，其中第二调节式螺杆801与可调式套筒7为嵌套式连接。

支撑连接底座10包括地面对接面1001，地面对接面1001上设有地面对接孔1002，支撑连接底座10通过地面对接孔1002与地面基础连接，反面垂直固定单耳1004，单耳1004上设有单耳销孔1003，单耳销孔1003与双耳销孔803通过转动销连接。

工作机理：

主捆绑装置4解锁分离过程中，主捆绑装置4分离并向外运动，在运动过程中主捆绑装置4通过滑动副5沿调节式螺杆601滑动并自动协调球头栓和球头栓座之间的相对位置，保证二者顺利脱离；球头栓与球头栓座完全脱离后，主捆绑装置在第二调节式螺杆801和可调式套筒7约束下沿铰链9做圆周运动；在运动到合适的位置后被缓冲回收垫11制动回收，从而实现主捆绑装置4的制动安全导向回收。

该方法可应用于各型号主捆绑装置解锁考核试验中，还可应用于大冲量、高危分离体的制动和安全回收爆炸分离试验中。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。