多自由度分离弹簧机构、整流罩分离及级间分离装置的制作方法

本申请涉及分离装置，尤其涉及一种多自由度分离弹簧机构、整流罩分离及级间分离装置。

背景技术：

1、目前，火箭的整流罩分离、级间分离是分离系统的重要组成部分，其性能直接影响分离速度、分离姿态和分离安全性。作为分离冲量能源，其决定火箭分离的成败关键点。整流罩分离弹簧作为分离的重要的机构，其效能，结构设计将决定产品的可靠性和适应性。

2、传统的机械式分离能源一般采用单自由度弹簧机构，弹簧机构在使用过程中，沿其压缩方向执行单自由度运动，产生弹簧推力，依靠弹簧推力产生作用力和作用功。运载火箭整流罩分离式一个旋转分离的过程，运载火箭的级间分离也是一个非圆周对称，质心绝对居中的工/况，在这两种工况下，会形成一个非对称弯矩，增加额外转动的3个自由度。此时，传统的弹簧机构将处于过约束状态，存在的不足之处在于：第一、传统的弹簧机构将处于过约束状态，弹簧将处于卡滞状态，无法完全释放，效率只能达到30％-70％。第二、卡滞状态的弹簧，将影响结构的分离(整流罩分离或级间分离)，形成被分离结构的卡滞状态。

3、因此，目前亟需解决的技术问题是：提供一种不受质心约束的弹簧机构，提高分离装置分离过程中弹簧机构动作可靠性，有效发挥其分离能源的最大效能。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种多自由度分离弹簧机构、整流罩分离及级间分离装置，分离弹簧机构不受质心约束，提高分离装置分离过程中动作可靠性，有效发挥其分离能源的最大效能。

2、为达到上述目的，本申请提供一种多自由度分离弹簧机构，该多自由度分离弹簧机构连接在分离结构和被分离结构之间，用于推动分离结构和被分离结构分离，多自由度分离弹簧机构包括球形连接杆结构、移动副结构、弹簧、锁紧机构和顶杆组件；所述移动副结构套设在所述球形连接杆结构上；所述球形连接杆结构的端部通过锁紧机构连接顶杆组件，所述球形连接杆结构和所述顶杆组件沿一条直线设置；所述弹簧套设在所述移动副结构上，所述弹簧一端与所述球形连接杆结构连接，另一端抵接在所述锁紧机构的端部；所述弹簧用于带动所述顶杆组件推动所述被分离结构；所述球形连接杆结构和所述顶杆组件分别与所述分离结构和所述被分离结构连接，所述分离结构和所述被分离结构未分离状态下，所述弹簧处于压缩状态。

3、如上所述的多自由度分离弹簧机构，其中，所述球形连接杆结构与所述分离结构固定连接，所述顶杆组件抵接在所述被分离结构的端面。

4、如上所述的多自由度分离弹簧机构，其中，所述球形连接杆结构包括：连接套筒、球体和连接杆；所述连接套筒用于与所述分离结构固定连接；所述球体固定连接在所述连接杆的端部，且所述球体转动连接在所述连接套筒内。

5、如上所述的多自由度分离弹簧机构，其中，所述移动副结构包括内套筒组件和外套筒组件；所述外套筒组件套设在所述内套筒组件上，且所述外套筒组件与所述内套筒组件滑动连接；所述内套筒组件套设在所述球形连接杆结构上；所述外套筒组件外周侧套设所述弹簧。

6、如上所述的多自由度分离弹簧机构，其中，所述球形连接杆结构上套设有弹簧安装座；所述弹簧的一端固定连接在所述弹簧安装座内，另一端抵接在所述锁紧机构的端部。

7、如上所述的多自由度分离弹簧机构，其中，所述锁紧机构包括锁紧螺母和锁紧销；所述锁紧螺母一端与所述弹簧的端部抵接，另一端与所述顶杆组件连接；所述锁紧销垂直插入所述锁紧螺母和所述球形连接杆结构的端部，以将所述锁紧螺母固定连接在所述球形连接杆结构的端部。

8、如上所述的多自由度分离弹簧机构，其中，所述顶杆组件与所述锁紧螺母螺纹连接；所述顶杆组件与所述锁紧螺母相对转动，调节所述顶杆组件的初始位置，使所述顶杆组件顶住被分离结构。

9、本申请还提供一种整流罩分离装置，包括所述的多自由度分离弹簧机构、整流罩和被分离结构；所述多自由度分离弹簧机构一端固定连接在整流罩上，另一端顶接在被分离结构的端面；所述整流罩与所述被分离结构未解锁状态下，所述多自由度分离弹簧机构的弹簧处于压缩状态；所述整流罩与所述被分离结构解锁状态下，所述弹簧释放弹簧势能，推动所述整流罩与所述被分离结构分离。

10、如上所述的整流罩分离装置，其中，所述整流罩上固定连接有转接框结构，所述多自由度分离弹簧机构的端部固定连接在所述转接框结构上。

11、本申请还提供一种级间分离装置，包括所述的多自由度分离弹簧机构、上面级结构和下面级结构；所述多自由度分离弹簧机构垂直连接在所述上面级结构和所述下面级结构之间；所述多自由度分离弹簧机构的一端与所述下面级结构固定连接，另一端抵接所述上面级结构；所述上面级结构和所述下面级结构未解锁状态下，所述自由度分离弹簧机构的弹簧为压缩状态；所述上面级结构和所述下面级结构解锁状态下，所述自由度分离弹簧机构的弹簧释放弹簧势能，推动所述上面级结构和所述下面级结构分离。

12、本申请实现的有益效果如下：

13、(1)本申请提出的分离弹簧机构，不止可充分有效解决其功率问题，同时可解决在高速分离过程中机构动作可靠性问题，本申请适合整流罩旋转分离、适合级间轴向分离等多种模式，通用性强，分离效率高，效能系数高，具备转动副无弯矩特点，不会发生结构失稳或卡滞的现象。

14、(2)本申请分离弹簧机构不受质心约束，解决转动三个自由度方向，在弹簧装置质心不居中或出现偏差的情况下，弹簧不会卡滞，随着结构分离的情况下，可调整其随动姿态，使其始终保持在分离的力作用线上，使其结构效率可以达到80％以上，有效发挥其分离能源的最大效能。

技术特征：

1.一种多自由度分离弹簧机构，其特征在于，该多自由度分离弹簧机构连接在分离结构和被分离结构之间，用于推动分离结构和被分离结构分离，多自由度分离弹簧机构包括球形连接杆结构、移动副结构、弹簧、锁紧机构和顶杆组件；

2.根据权利要求1所述的多自由度分离弹簧机构，其特征在于，所述球形连接杆结构与所述分离结构固定连接，所述顶杆组件抵接在所述被分离结构的端面。

3.根据权利要求2所述的多自由度分离弹簧机构，其特征在于，所述球形连接杆结构包括：连接套筒、球体和连接杆；

4.根据权利要求1所述的多自由度分离弹簧机构，其特征在于，所述移动副结构包括内套筒组件和外套筒组件；

5.根据权利要求4所述的多自由度分离弹簧机构，其特征在于，所述球形连接杆结构上套设有弹簧安装座；

6.根据权利要求1所述的多自由度分离弹簧机构，其特征在于，所述锁紧机构包括锁紧螺母和锁紧销；

7.根据权利要求6所述的多自由度分离弹簧机构，其特征在于，所述顶杆组件与所述锁紧螺母螺纹连接；

8.一种整流罩分离装置，其特征在于，包括权利要求1-7之一所述的多自由度分离弹簧机构、整流罩和被分离结构；

9.根据权利要求8所述的整流罩分离装置，其特征在于，所述整流罩上固定连接有转接框结构，所述多自由度分离弹簧机构的端部固定连接在所述转接框结构上。

10.一种级间分离装置，其特征在于，包括权利要求1-7之一所述的多自由度分离弹簧机构、上面级结构和下面级结构；

技术总结
本申请提供一种多自由度分离弹簧机构、整流罩分离及级间分离装置，该多自由度分离弹簧机构连接在分离结构和被分离结构之间，用于推动分离结构和被分离结构分离，多自由度分离弹簧机构包括球形连接杆结构、移动副结构、弹簧、锁紧机构和顶杆组件；移动副结构套设在球形连接杆结构上；球形连接杆结构的端部通过锁紧机构连接顶杆组件，球形连接杆结构和顶杆组件沿一条直线设置；弹簧套设在移动副结构上，弹簧一端与球形连接杆结构连接，另一端抵接在锁紧机构的端部；球形连接杆结构和顶杆组件分别与分离结构和被分离结构连接。本申请分离弹簧机构不受质心约束，提高分离装置分离过程中动作可靠性，有效发挥其分离能源的最大效能。

技术研发人员：杨浩亮,张天宇,郝震,卜江周,陈春仁,王瑀宁
受保护的技术使用者：北京中科宇航技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13