一种航天用火工部件分离多级缓冲装置

1.本发明属于航天分离技术领域，具体为一种航天用火工部件分离多级缓冲装置。


背景技术：

2.航天器在地球大气层以外运行，摆脱了大气层阻碍，可以接收到来自宇宙天体的全部电磁辐射信息，开辟了全波段天文观测；航天器从近地空间飞行到行星际空间飞行，实现了对空间环境的直接探测以及对月球和太阳系大行星的逼近观测和直接取样观测；环绕地球运行的航天器从几百千米到数万千米的距离观测地球，迅速而大量地收集有关地球大气、海洋和陆地的各种各样的电磁辐射信息，直接服务于气象观测、军事侦察和资源考察等方面；人造地球卫星作为空间无线电中继站，实现了全球卫星通信和广播，而作为空间基准点，可以进行全球卫星导航和大地测量；利用空间高真空、强辐射和失重等特殊环境，可以在航天器上进行各种重要的科学实验研究，航天器大多不携带飞行动力装置，在极高真空的宇宙空间靠惯性自由飞行，航天器的运动速度为八到十几千米每秒，这个速度是由航天运载器提供的，航天器的轨道是事先按照航天任务来选择和设计的。
3.火工作动装置是指通过爆炸产生的高压气体推动机构实现要求动作的火工装置，通常火工作动装置用于有特殊要求的分离面上，其使用的机构类型不同，完成的动作也各不相同，相较于其他的作动装置，火工作动机构具有质量更轻，体积更小，可靠性更高等特点，火工分离前靠近爆炸点的航天件如抛片等，工程人员往往会在其上设计安装防护牵连机构与其他航天件相连，在分离时，抛片瞬时获得极大动能并开始带动所牵连的插头，直至插头分离，此加速过程通常在几毫秒内完成。
4.现有防护牵连机构，往往由于牵连拖拽结构的限制无法充分发挥缓冲防护的效果，分离过程中防护牵连机构会传递极大的应力波，被带动的航天件也会产生非常大的冲击响应，过大的冲击响应会影响航天仪器的正常使用，甚至造成部件发生形变，影响火工分离效率，还易造成安全隐患，有鉴于此，提出一种航天用火工部件分离多级缓冲装置来解决上述问题。


技术实现要素：

5.为了克服上述缺陷，本发明提供了一种航天用火工部件分离多级缓冲装置，解决了现有防护牵连机构，往往由于牵连拖拽结构的限制无法充分发挥缓冲防护的效果，分离过程中防护牵连机构会传递极大的应力波，被带动的航天件也会产生非常大的冲击响应，过大的冲击响应会影响航天仪器的正常使用，甚至造成部件发生形变，影响火工分离效率，还易造成安全隐患的问题。
6.本发明的目的为：通过多级缓冲的方式对插接头航天件进行保护，防止插接头航天件与抛片之间因拖拽限制影响缓冲效果从而造成部件出现形变情况，提高火工分离效率的同时降低使用安全隐患；
航天件能够小幅左右摆动并且加快回位速度，降低振幅，从而进一步提高缓冲效果。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种航天用火工部件分离多级缓冲装置，包括插接头航天件和抛片，所述插接头航天件的一侧与套筒固定连接，所述抛片靠近插接头航天件的一侧固定连接有滑动组件，所述滑动组件滑动连接在套筒内，所述滑动组件靠近插接头航天件的一端搭接有吸能组件，所述吸能组件设置在套筒内，所述吸能组件贯穿套筒连接有四个阻尼机构，四个阻尼机构均固定连接在套筒外，所述阻尼机构的一端搭接有缓冲组件，所述缓冲组件的另一端固定连接在滑动组件上，所述套筒外对应四个缓冲组件的位置开设有四组齿槽，所述缓冲组件设置在齿槽内。
8.作为本发明的进一步方案：所述滑动组件包括支撑柱，所述支撑柱的一端固定连接有支撑板，所述支撑板与抛片相固定，所述支撑柱的另一端固定连接有滑动座，所述滑动座滑动连接在套筒内，所述支撑柱外固定连接有四个限位条。
9.通过采用上述技术方案：在支撑柱滑动的过程中限位条能够起到支撑限位的作用，防止支撑柱发生旋转增大滑动座与伸缩气囊垫之间的摩擦力，起到对伸缩气囊垫保护的作用。
10.作为本发明的进一步方案：所述吸能组件包括支撑环，所述支撑环外设有伸缩气囊垫，所述伸缩气囊垫靠近插接头航天件的一侧连接有四个导气管，四个导气管贯穿套筒分别连接在阻尼机构上。
11.通过采用上述技术方案：支撑环的设置能够起到对伸缩气囊垫限位的作用，防止伸缩气囊垫因碰撞内径缩小影响正常导气工作。
12.作为本发明的进一步方案：所述支撑环和伸缩气囊垫的一侧固定连接在隔离环上，所述隔离环卡接在套筒内，所述隔离环的中部设有伸缩杆，所述伸缩杆的一端与滑动组件相固定，所述伸缩杆的另一端与套筒内壁的一侧固定连接。
13.通过采用上述技术方案：支撑条能够起到对支撑柱支撑限位的作用，防止支撑柱在移动的过程中发生角度偏转影响正常缓冲行程。
14.作为本发明的进一步方案：所述阻尼机构包括活塞筒，所述活塞筒靠近插接头航天件的一端与导气管连接，所述活塞筒内设有活塞杆，所述活塞杆靠近抛片的一端搭接在缓冲组件上。
15.通过采用上述技术方案：伸缩气囊垫被压缩后能够将气体通过导气管导入活塞筒内，活塞筒内气压增大后则活塞杆伸长并且与固定架接触，能够起到一个反向支撑的作用，提高缓冲效果。
16.作为本发明的进一步方案：所述活塞筒外通过两个固定块与套筒的外壁固定连接，所述活塞杆外套接有弹簧，所述弹簧的一端与套筒相固定，所述弹簧的另一端与活塞杆的一端固定连接。
17.通过采用上述技术方案：弹簧收缩使活塞杆脱离固定架并且回缩至活塞筒内，活塞筒内气体则通过导气管回流至伸缩气囊垫内，伸缩气囊垫则能够顶动滑动座和支撑柱，防止插接头航天件与抛片之间牵拉过度影响缓冲效果。
18.作为本发明的进一步方案：所述缓冲组件包括固定架，所述固定架的一端固定连接在支撑板上，所述固定架内壁的两侧均通过轴承连接有同一个齿轮，所述齿轮啮合在齿
槽内，所述齿轮外的两侧均套接有扭簧，所述扭簧的一端与齿轮固定连接，所述扭簧的另一端与固定架内壁的一侧固定连接，所述固定架的顶部通过加固杆与支撑板固定连接。
19.通过采用上述技术方案：通过齿轮上的扭簧提供一个反向作用力，增大齿轮旋转的阻力，从而对插接头航天件进行缓冲，配合活塞杆对固定架进行反向支撑，能够实现弹性阻尼的目的，进一步提高缓冲效果，通过齿轮与齿槽之间的相互配合，使齿轮在旋转的过程中不会出现滑丝情况，提高支撑缓冲的稳定性。
20.作为本发明的进一步方案：所述套筒靠近插接头航天件的一端开设有凹槽，所述凹槽内的底部开设有四个通孔，且通孔贯穿套筒，所述凹槽内壁上开设有若干个排气孔。
21.通过采用上述技术方案：在滑动座在套筒内移动的过程中，能够使外界空气与套筒内空气产生流通，防止套筒内气压增大影响伸缩气囊垫的正常使用。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明中，通过设置套筒和滑动组件来连接插接头航天件和抛片，抛片火工分离瞬间获能产生初始速度飞出，抛片所牵连的支撑板和支撑柱则受力被挤压，使支撑柱带动滑动座在套筒内滑动，滑动座则挤压伸缩气囊垫，伸缩气囊垫被压缩后能够将气体通过导气管导入活塞筒内，活塞筒内气压增大后则活塞杆伸长并且与固定架接触，同时支撑板在带动固定架移动的过程中，固定架上的齿轮在齿槽的作用下能够发生旋转，通过齿轮上的扭簧提供一个反向作用力，增大齿轮旋转的阻力，从而对插接头航天件进行缓冲，配合活塞杆对固定架进行反向支撑，能够实现弹性阻尼的目的，进一步提高缓冲效果，通过多级缓冲的方式对插接头航天件进行保护，防止插接头航天件与抛片之间因拖拽限制影响缓冲效果从而造成部件出现形变情况，提高火工分离效率的同时降低使用安全隐患。
23.本发明中，通过设置活塞杆对固定架进行支撑，当单方向力得到分解后，扭簧的反作用力能够使齿轮反向旋转，齿轮通过固定架带动支撑板和支撑柱伸出套筒，配合弹簧收缩，使活塞杆脱离固定架并且回缩至活塞筒内，活塞筒内气体则通过导气管回流至伸缩气囊垫内，伸缩气囊垫则能够顶动滑动座和支撑柱，防止插接头航天件与抛片之间牵拉过度影响缓冲效果，齿轮反向旋转若干圈后扭簧再次提供齿轮一个反向作用力，因而使支撑柱能够小幅左右摆动并且加快支撑柱回位速度，降低振幅，从而进一步提高缓冲效果。
24.本发明中，通过齿轮与齿槽之间的相互配合，使齿轮在旋转的过程中不会出现滑丝情况，提高支撑缓冲的稳定性，支撑环的设置能够起到对伸缩气囊垫限位的作用，防止伸缩气囊垫因碰撞内径缩小影响正常导气工作，因设有伸缩杆，配合四个限位条的设置，能够起到对支撑柱支撑限位的作用，防止支撑柱在移动的过程中发生角度偏转影响正常缓冲行程，通过通孔与排气孔的设置，在滑动座在套筒内移动的过程中，能够使外界空气与套筒内空气产生流通，防止套筒内气压增大影响伸缩气囊垫的正常使用。
附图说明
25.图1为本发明立体的结构示意图；图2为本发明仰视的结构示意图；图3为本发明剖面的结构示意图；图4为本发明套筒剖面的结构示意图；图5为本发明吸能组件与阻尼机构连接的结构示意图；
图6为本发明缓冲组件的结构示意图；图中：1、插接头航天件；2、抛片；3、滑动组件；301、支撑柱；302、滑动座；303、支撑板；304、限位条；4、套筒；5、吸能组件；501、支撑环；502、伸缩气囊垫；503、导气管；6、阻尼机构；601、活塞筒；602、固定块；603、弹簧；604、活塞杆；7、缓冲组件；701、固定架；702、齿轮；703、轴承；704、扭簧；8、加固杆；9、齿槽；10、伸缩杆；11、凹槽；12、通孔；13、排气孔；14、隔离环。
实施方式
26.下面结合具体实施方式对本技术的技术方案作进一步详细地说明。
27.如图1-6所示，本发明提供一种技术方案：一种航天用火工部件分离多级缓冲装置，包括插接头航天件1和抛片2，插接头航天件1的一侧与套筒4固定连接，抛片2靠近插接头航天件1的一侧固定连接有滑动组件3，滑动组件3包括支撑柱301，支撑柱301的一端固定连接有支撑板303，支撑板303与抛片2相固定，支撑柱301的另一端固定连接有滑动座302，滑动座302滑动连接在套筒4内，支撑柱301外固定连接有四个限位条304，因设有限位条304，在支撑柱301滑动的过程中限位条304能够起到支撑限位的作用，防止支撑柱301发生旋转增大滑动座302与伸缩气囊垫502之间的摩擦力，起到对伸缩气囊垫502保护的作用；滑动组件3滑动连接在套筒4内，滑动组件3靠近插接头航天件1的一端搭接有吸能组件5，吸能组件5包括支撑环501，支撑环501外设有伸缩气囊垫502，伸缩气囊垫502靠近插接头航天件1的一侧连接有四个导气管503，四个导气管503贯穿套筒4分别连接在阻尼机构6上，支撑环501的设置能够起到对伸缩气囊垫502限位的作用，防止伸缩气囊垫502因碰撞内径缩小影响正常导气工作；支撑环501和伸缩气囊垫502的一侧固定连接在隔离环14上，隔离环14卡接在套筒4内，隔离环14的中部设有伸缩杆10，伸缩杆10的一端与滑动组件3相固定，伸缩杆10的另一端与套筒4内壁的一侧固定连接，因设有伸缩杆10，配合四个限位条304的设置，能够起到对支撑柱301支撑限位的作用，防止支撑柱301在移动的过程中发生角度偏转影响正常缓冲行程；吸能组件5设置在套筒4内，吸能组件5贯穿套筒4连接有四个阻尼机构6，四个阻尼机构6均固定连接在套筒4外，阻尼机构6包括活塞筒601，活塞筒601靠近插接头航天件1的一端与导气管503连接，活塞筒601内设有活塞杆604，活塞杆604靠近抛片2的一端搭接在缓冲组件7上，通过活塞筒601与活塞杆604之间的相互配合，伸缩气囊垫502被压缩后能够将气体通过导气管503导入活塞筒601内，活塞筒601内气压增大后则活塞杆604伸长并且与固定架701接触，能够起到一个反向支撑的作用，提高缓冲效果；活塞筒601外通过两个固定块602与套筒4的外壁固定连接，活塞杆604外套接有弹簧603，弹簧603的一端与套筒4相固定，弹簧603的另一端与活塞杆604的一端固定连接，因设有弹簧603，弹簧603收缩使活塞杆604脱离固定架701并且回缩至活塞筒601内，活塞筒601内气体则通过导气管503回流至伸缩气囊垫502内，伸缩气囊垫502则能够顶动滑动座302和支撑柱301，防止插接头航天件1与抛片2之间牵拉过度影响缓冲效果；阻尼机构6的一端搭接有缓冲组件7，缓冲组件7的另一端固定连接在滑动组件3上，套筒4外对应四个缓冲组件7的位置开设有四组齿槽9，缓冲组件7设置在齿槽9内，缓冲
组件7包括固定架701，固定架701的一端固定连接在支撑板303上，固定架701内壁的两侧均通过轴承703连接有同一个齿轮702，齿轮702啮合在齿槽9内，齿轮702外的两侧均套接有扭簧704，扭簧704的一端与齿轮702固定连接，扭簧704的另一端与固定架701内壁的一侧固定连接，固定架701的顶部通过加固杆8与支撑板303固定连接；因设有扭簧704，通过齿轮702上的扭簧704提供一个反向作用力，增大齿轮702旋转的阻力，从而对插接头航天件1进行缓冲，配合活塞杆604对固定架701进行反向支撑，能够实现弹性阻尼的目的，进一步提高缓冲效果。
28.通过齿轮702与齿槽9之间的相互配合，使齿轮702在旋转的过程中不会出现滑丝情况，提高支撑缓冲的稳定性。
29.套筒4靠近插接头航天件1的一端开设有凹槽11，凹槽11内的底部开设有四个通孔12，且通孔12贯穿套筒4，凹槽11内壁上开设有若干个排气孔13，通过通孔12与排气孔13的设置，在滑动座302在套筒4内移动的过程中，能够使外界空气与套筒4内空气产生流通，防止套筒4内气压增大影响伸缩气囊垫502的正常使用。
30.由上述得知：伸缩气囊垫502被压缩后能够将气体通过导气管503导入活塞筒601内，活塞筒601内气压增大后则活塞杆604伸长并且与固定架701接触，通过齿轮702上的扭簧704提供一个反向作用力，增大齿轮702旋转的阻力，从而对插接头航天件1进行缓冲，配合活塞杆604对固定架701进行反向支撑，能够实现弹性阻尼的目的，通过多级缓冲的方式对插接头航天件1进行保护，防止插接头航天件1与抛片2之间因拖拽限制影响缓冲效果从而造成部件出现形变情况，提高火工分离效率的同时降低使用安全隐患；伸缩气囊垫502则能够顶动滑动座302和支撑柱301，防止插接头航天件1与抛片2之间牵拉过度影响缓冲效果，齿轮702反向旋转若干圈后扭簧704再次提供齿轮702一个反向作用力，因而使支撑柱301能够小幅左右摆动并且加快支撑柱301回位速度，降低振幅，滑动座302在套筒4内移动的过程中，能够使外界空气与套筒4内空气产生流通，防止套筒4内气压增大影响伸缩气囊垫502的正常使用。
31.本发明的工作原理为：使用时，抛片2火工分离瞬间获能产生初始速度飞出，抛片2所牵连的支撑板303和支撑柱301则受力被挤压，使支撑柱301带动滑动座302在套筒4内滑动，滑动座302则挤压伸缩气囊垫502，伸缩气囊垫502被压缩后能够将气体通过导气管503导入活塞筒601内；在滑动座302在套筒4内移动的过程中，活塞筒601内的气体能够从通孔12和排气孔13排出，活塞筒601内气压增大后则活塞杆604伸长并且与固定架701接触，同时支撑板303在带动固定架701移动的过程中，固定架701上的齿轮702在齿槽9的作用下能够发生旋转，通过齿轮702上的扭簧704提供一个反向作用力，增大齿轮702旋转的阻力，从而对插接头航天件1进行缓冲，配合活塞杆604对固定架701进行反向支撑，能够实现弹性阻尼的目的；当单方向力得到分解后，扭簧704的反作用力能够使齿轮702反向旋转，齿轮702通过固定架701带动支撑板303和支撑柱301伸出套筒4，配合弹簧603收缩，使活塞杆604脱离固定架701并且回缩至活塞筒601内；活塞筒601内气体则通过导气管503回流至伸缩气囊垫502内，伸缩气囊垫502则能
够顶动滑动座302和支撑柱301，齿轮702反向旋转若干圈后扭簧704再次提供齿轮702一个反向作用力，因而使支撑柱301能够小幅左右摆动。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.上面对本技术的较佳实施方式作了详细说明，但是本技术并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本技术宗旨的前提下作出各种变化。

技术特征：
1.一种航天用火工部件分离多级缓冲装置，包括插接头航天件（1）和抛片（2），其特征在于：所述插接头航天件（1）的一侧与套筒（4）固定连接，所述抛片（2）靠近插接头航天件（1）的一侧固定连接有滑动组件（3），所述滑动组件（3）滑动连接在套筒（4）内，所述滑动组件（3）靠近插接头航天件（1）的一端搭接有吸能组件（5），所述吸能组件（5）设置在套筒（4）内，所述吸能组件（5）贯穿套筒（4）连接有四个阻尼机构（6），四个阻尼机构（6）均固定连接在套筒（4）外，所述阻尼机构（6）的一端搭接有缓冲组件（7），所述缓冲组件（7）的另一端固定连接在滑动组件（3）上，所述套筒（4）外对应四个缓冲组件（7）的位置开设有四组齿槽（9），所述缓冲组件（7）设置在齿槽（9）内。2.根据权利要求1所述的一种航天用火工部件分离多级缓冲装置，其特征在于：所述滑动组件（3）包括支撑柱（301），所述支撑柱（301）的一端固定连接有支撑板（303），所述支撑板（303）与抛片（2）相固定，所述支撑柱（301）的另一端固定连接有滑动座（302），所述滑动座（302）滑动连接在套筒（4）内，所述支撑柱（301）外固定连接有四个限位条（304）。3.根据权利要求1所述的一种航天用火工部件分离多级缓冲装置，其特征在于：所述吸能组件（5）包括支撑环（501），所述支撑环（501）外设有伸缩气囊垫（502），所述伸缩气囊垫（502）靠近插接头航天件（1）的一侧连接有四个导气管（503），四个导气管（503）贯穿套筒（4）分别连接在阻尼机构（6）上。4.根据权利要求3所述的一种航天用火工部件分离多级缓冲装置，其特征在于：所述支撑环（501）和伸缩气囊垫（502）的一侧固定连接在隔离环（14）上，所述隔离环（14）卡接在套筒（4）内，所述隔离环（14）的中部设有伸缩杆（10），所述伸缩杆（10）的一端与滑动组件（3）相固定，所述伸缩杆（10）的另一端与套筒（4）内壁的一侧固定连接。5.根据权利要求3所述的一种航天用火工部件分离多级缓冲装置，其特征在于：所述阻尼机构（6）包括活塞筒（601），所述活塞筒（601）靠近插接头航天件（1）的一端与导气管（503）连接，所述活塞筒（601）内设有活塞杆（604），所述活塞杆（604）靠近抛片（2）的一端搭接在缓冲组件（7）上。6.根据权利要求5所述的一种航天用火工部件分离多级缓冲装置，其特征在于：所述活塞筒（601）外通过两个固定块（602）与套筒（4）的外壁固定连接，所述活塞杆（604）外套接有弹簧（603），所述弹簧（603）的一端与套筒（4）相固定，所述弹簧（603）的另一端与活塞杆（604）的一端固定连接。7.根据权利要求2所述的一种航天用火工部件分离多级缓冲装置，其特征在于：所述缓冲组件（7）包括固定架（701），所述固定架（701）的一端固定连接在支撑板（303）上，所述固定架（701）内壁的两侧均通过轴承（703）连接有同一个齿轮（702）。8.根据权利要求7所述的一种航天用火工部件分离多级缓冲装置，其特征在于：所述齿轮（702）啮合在齿槽（9）内，所述齿轮（702）外的两侧均套接有扭簧（704），所述扭簧（704）的一端与齿轮（702）固定连接。9.根据权利要求8所述的一种航天用火工部件分离多级缓冲装置，其特征在于：所述扭簧（704）的另一端与固定架（701）内壁的一侧固定连接，所述固定架（701）的顶部通过加固杆（8）与支撑板（303）固定连接。10.根据权利要求1所述的一种航天用火工部件分离多级缓冲装置，其特征在于：所述套筒（4）靠近插接头航天件（1）的一端开设有凹槽（11），所述凹槽（11）内的底部开设有四个
通孔（12），且通孔（12）贯穿套筒（4），所述凹槽（11）内壁上开设有若干个排气孔（13）。

技术总结
本发明公开了一种航天用火工部件分离多级缓冲装置，属于航天分离技术领域，通过设置套筒和滑动组件来连接插接头航天件和抛片，抛片火工分离瞬间获能产生初始速度飞出，抛片所牵连的支撑板和支撑柱则受力被挤压，滑动座则挤压伸缩气囊垫，伸缩气囊垫被压缩后能够将气体通过导气管导入活塞筒内使活塞杆伸长，同时齿轮在齿槽的作用下发生旋转，使扭簧提供一个反向作用力，从而对插接头航天件进行缓冲，配合活塞杆对固定架进行反向支撑，能够实现弹性阻尼的目的，通过多级缓冲的方式对插接头航天件进行保护，防止插接头航天件与抛片之间因拖拽限制影响缓冲效果从而造成部件出现形变情况，提高火工分离效率的同时降低使用安全隐患。患。患。


技术研发人员：张继发 张帅 张阳 郑耀 宋晓啸 王柯钦 邵天佑
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2023.04.21
技术公布日：2023/6/26