低冲分离模拟实验分析方法与流程

本发明涉及低冲分离技术领域，具体地说是一种低冲分离模拟实验分析方法。

背景技术：

低冲分离装置是一种特殊的紧固件，是航天分离技术的核心部件，承担着连接与分离的两种功能。近年来，世界范围内多起卫星发射失败的事故均与分离装置有关：1999年俄罗斯“呼啸号”的整流罩脱落；2003年日本间谍卫星的h2a火箭的助推器无法与本体分离；2009美国“嗅碳”卫星的运载火箭整流罩未能按规程与第三级火箭分离。低冲分离装置的设计仍然停留在“经验设计”的阶段，缺乏动力学结合实验等综合理论技术的指导，导致装置的可靠性得不到保证。因此急需一种低冲分离模拟实验分析方法，对分离过程中敏感参数进行实验研究。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种低冲分离模拟实验分析方法，用于实现对低冲分离技术的模式实验研究。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：低冲分离模拟实验分析方法，其特征是，它包括以下步骤：

1、根据低冲分离装置的结构及工作原理建立低冲分离实验模型；

2、将低冲分离实验模型安装在工作台上；

3、安装检测仪器；

4、建立低冲分离实验模型的外太空运行环境；

5、启动各监测仪器及起爆器，各监测仪器进行数据监测并将其上传至计算机端。

进一步地，建立低冲分离实验模型的步骤包括：

(1)根据低冲分离装置的结构组成及工作原理，加工低冲分离装置的各零部件；

(2)将上述各零部件装配在一起，组成低冲分离实验模型。

进一步地，监测仪器的安装包括：

(1)在工作台上安装速度传感器，用于监测分离后螺栓的移动速度；

(2)在工作台上安装工业摄像机，用于抓取分离过程中各零部件的运动图像；

(3)在工作台上安装计时器，用于对启动起爆器后至螺栓飞出一端距离后的时间进行计时测量；

(4)在分瓣螺母上安装压力传感器，用于监测分离盘对分瓣螺母的作用力。

本发明的有益效果是：本发明提供的低冲分离模拟实验分析方法，通过建立低冲分离装置的实验模型，并将其安装在近似太空的环境中，可以进行真实模拟；启动起爆器后，对各项数据进行监测，可以方便进行对各零部件的运动学、力学分析，以便对整体进行优化设计。

附图说明

图1为低冲分离实验装置的结构示意图；

图中：1基座，2分离环，3壳体，4起爆器，5活塞，6分离盘，7分瓣螺母，8螺栓。

具体实施方式

下面对本发明的低冲分离模拟实验分析方法进行详细描述，低冲分离模拟实验分析方法，包括以下实验步骤：

1、建立低冲分离实验模型。

(1)根据低冲分离装置的结构组成及工作原理，加工低冲分离装置的各零部件；

如图1所示，为低冲分离装置的结构示意图，它包括基座1、分离环2、壳体3、起爆器4、活塞5、分离盘6、分瓣螺母7和螺栓8，在基座1上固定设置有壳体3，在壳体第一端上设有起爆器4，起爆器工作可以将壳体炸开。在壳体第二端的内侧设有多个分离环2，多个分离环在同一圆周上等间距设置，在分离环的内侧设有分瓣螺母7，分瓣螺母包括完全相同的三部分，分瓣螺母的外壁与分离环的内壁接触，分瓣螺母的内壁上设有内螺纹，在分离环和壳体的作用下分瓣螺母呈筒状结构。在基座上活动安装有螺栓8，螺栓还与分瓣螺母的内壁螺纹连接，这样在壳体、分离环及分瓣螺母的作用下螺栓与基座之间相对固定。在螺栓与起爆器之间设有分离盘6，分离盘的第一端向起爆器所在的一侧延伸，以便于起爆器工作后可以给分离盘施加一定的压力；在分离盘与分离环之间还设有活塞5。分离盘的第二端与分瓣螺母的内壁接触，当起爆器工作推动分离盘向螺栓所在的一侧移动时，可以推动分瓣螺母的内壁，进而加速分瓣螺母的径向分解，进而解除分瓣螺母对螺栓的径向作用力，此时螺栓在冲力作用下与基座分离。

根据低冲分离装置的结构组成及工作原理，对基座、分离环、壳体、起爆器、活塞、分离盘、分瓣螺母和螺栓进行合理选材，且根据实际的低冲分离装置进行等比例缩小，并加工出以上各零部件。

(2)将上述各零部件装配在一起，组成低冲分离实验模型。

2、低冲分离实验模型的安装：将低冲分离实验模型安装在固定或可移动的工作台上。

3、实验监测仪器的安装；

(1)在工作台上安装速度传感器，用于监测分离后螺栓的移动速度；

(2)在工作台上安装工业摄像机，用于抓取分离过程中各零部件的运动图像；

(3)在工作台上安装计时器，用于对启动起爆器后至螺栓飞出一端距离后的时间进行计时测量；

(4)在分瓣螺母上安装压力传感器，用于监测分离盘对分瓣螺母的作用力。

4、低冲分离实验环境的建立：将工作台置于近似外太空的环境中；

5、启动各检测仪器，并启动起爆器，通过各监测仪器进行对应数据的监测，并上传至计算机端。

各实验数据上传至计算机端后，可以对各项数据进行分析。通过螺栓的移动速度数据，可以得知螺栓分离初期与低冲分离装置的相对速度，进而对螺栓进行运动学分析；通过工业摄像机抓取的图像及视频录像，可以得知各个零部件的运动轨迹以及分离过程，进而对各个零部件进行运动学分析；通过计时器，可以得知自起爆开始至螺栓飞出一段距离所经历的时间；通过压力传感器，可以监测分瓣螺母受到的压力作用，并能对分瓣螺母进行力学分析，以便对分瓣螺母的尺寸、材质进行优化设计。

技术特征：

技术总结
低冲分离模拟实验分析方法，用于实现对低冲分离技术的模式实验研究。它包括以下步骤：(1)根据低冲分离装置的结构及工作原理建立低冲分离实验模型；(2)将低冲分离实验模型安装在工作台上；(3)安装检测仪器；(4)建立低冲分离实验模型的外太空运行环境；(5)启动各监测仪器及起爆器，各监测仪器进行数据监测并将其上传至计算机端。本发明提供的低冲分离模拟实验分析方法，通过建立低冲分离装置的实验模型，并将其安装在近似太空的环境中，可以进行真实模拟；启动起爆器后，对各项数据进行监测，可以方便进行对各零部件的运动学、力学分析，以便对整体进行优化设计。

技术研发人员：赵振;王士敏;叶奇强;张航蓝;陈韬
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2019.04.24
技术公布日：2019.07.30