一种基于楔形块锁紧与活塞驱动的可复位分离螺母的制作方法

本发明涉及一种基于楔形块锁紧与活塞驱动的可复位分离螺母，属于航天器连接分离机构。

背景技术：

1、在航天器设计中，分离螺母因其承载能力大、连接刚度高而广泛应用于舱段之间的连接与分离。传统分离螺母为一次性火工品，其工作原理通常是通过炸药爆炸直接剪切锁紧销或驱动连杆使螺母胀裂。这种结构决定了其不可复位、不可重复使用的本质。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：在航天器舱段间可复用连接分离设计中，本发明提供一种基于楔形块锁紧与活塞驱动的可复位分离螺母，既能保留火工品爆炸驱动带来的高可靠性和大解锁力，又能实现简便、快速的复位和重复使用。

2、本发明所采用的技术方案是：一种基于楔形块锁紧与活塞驱动的可复位分离螺母，包括外筒组件和内筒组件；

3、内筒组件包括螺母外壳、活塞、若干个楔形块、装药腔和复位弹簧；活塞设置于螺母外壳的活塞腔内；若干个楔形块沿周向设置于活塞头部；复位弹簧设置于活塞与螺母外壳之间；复位螺纹孔开设于螺母外壳上并与活塞腔连通，用于连接复位工具；装药腔安装在螺母外壳上，并通过导气通道与活塞腔连通，构成驱动气路；

4、外筒组件包括外筒和若干个锁紧钢球，外筒的内壁设有环形凹槽，在环形凹槽处设置用于吸持锁紧钢球的磁性结构；外筒套在螺母外壳外部，锁紧钢球设置于螺母外壳前端的径向球孔内。

5、进一步的，楔形块的内侧面与活塞头部的环形安装槽配合，外侧面为用于抵接锁紧钢球的外斜面。

6、进一步的，螺母外壳前端的径向球孔与外筒内壁的环形凹槽在锁紧位置径向对应，锁紧钢球可在径向球孔内径向移动。

7、进一步的，所述内筒组件还包括剪切定位销；剪切定位销为一根横向贯穿销，其轴线与活塞的轴线垂直；活塞设有径向贯通的活塞定位通孔，螺母外壳的相对两侧分别设有外壳定位孔；活塞处于锁紧位置时，活塞定位通孔与两侧外壳定位孔同轴对正；剪切定位销的中段穿过活塞定位通孔，两端分别支撑于两侧外壳定位孔内，形成相对于活塞轴线对称的两端支撑；两个外壳定位孔的外端分别设置可拆卸的止退堵头，以限制剪切定位销沿其自身轴线窜动；外筒的侧壁设有与外壳定位孔对应的装配通孔，用于拆装剪切定位销和止退堵头。

8、进一步的，复位工具旋入复位螺纹孔后，复位工具工作端与活塞抵接，将复位工具的旋转进给转换为活塞的轴向复位位移。

9、进一步的，锁紧时，复位弹簧使活塞保持在锁紧位置，活塞头部的若干个楔形块径向相背移动，楔形块的外斜面将锁紧钢球压入外筒的环形凹槽内；一根剪切定位销在活塞到达锁紧位置后插装于活塞与螺母外壳的对应定位孔中，以限制活塞的轴向移动，保持内筒组件与外筒组件锁紧。

10、进一步的，接到分离指令后，装药腔产生的燃气经导气通道进入活塞腔，推动活塞克服复位弹簧的弹力并剪断剪切定位销，解除对活塞的轴向定位；活塞带动楔形块径向内收，锁紧钢球失去内侧支撑并保持于外筒的环形凹槽内，内筒组件从外筒组件中轴向退出，实现分离。

11、进一步的，复位时，先拆下两侧止退堵头，清除已剪断的剪切定位销残留段，并将内筒组件与外筒组件重新装配，使径向球孔与环形凹槽对正；复位工具经复位螺纹孔向活塞施加轴向推力，使活塞返回锁紧位置，并使楔形块径向外移，再次将锁紧钢球压入环形凹槽；更换装药腔，并在活塞与螺母外壳的对应定位孔对正后安装一根新的剪切定位销并装回两侧止退堵头，退出复位工具，使所述可复位分离螺母恢复到能够再次工作的锁紧状态。

12、一种基于楔形块锁紧与活塞驱动的可复位分离螺母的使用方法，包括：

13、将锁紧钢球装入螺母外壳前端的径向球孔，将内筒组件沿轴向插入外筒，使径向球孔与环形凹槽对正；

14、使活塞处于锁紧位置，由楔形块的外斜面将锁紧钢球压入环形凹槽，在活塞与螺母外壳的对应定位孔对正后插装剪切定位销，装入两侧止退堵头，并检查内、外筒组件之间无轴向窜动；

15、将所述可复位分离螺母安装到待连接的两个结构体之间；当需要分离时，由控制系统发出分离指令，使装药腔驱动活塞完成解锁；

16、分离后回收内筒组件，检查锁紧钢球是否由外筒吸持；

17、需要复用时，更换装药腔并拆下两侧止退堵头，清除已剪断的剪切定位销残留段；将内筒组件与外筒组件重新装配，使径向球孔与环形凹槽对正，再将复位工具旋入复位螺纹孔，推动活塞返回锁紧位置；确认锁紧钢球进入环形凹槽、活塞与螺母外壳的对应定位孔对正后，安装一根新的剪切定位销并装回两侧止退堵头，再退出复位工具，完成复位。

18、本发明与现有技术相比的优点在于：

19、本发明采用楔形块和钢球结合的锁紧方式，通过活塞带动楔形块的直线位移解除约束实现分离，其中剪切定位销为分离后需要更换的部件，螺母的主体结构可在检查合格后复位使用。专设复位接口，可以通过外部工具反向施加力，驱动楔形块回归原位的复位操作，实现了简单可靠的锁紧解锁与可重复使用。

1.一种基于楔形块锁紧与活塞驱动的可复位分离螺母，其特征在于，包括外筒组件和内筒组件；

2.根据权利要求1所述的一种基于楔形块锁紧与活塞驱动的可复位分离螺母，其特征在于，楔形块（201）的内侧面与活塞（208）头部的环形安装槽配合，外侧面为用于抵接锁紧钢球（102）的外斜面（202）。

3.根据权利要求2所述的一种基于楔形块锁紧与活塞驱动的可复位分离螺母，其特征在于，螺母外壳（206）前端的径向球孔与外筒（101）内壁的环形凹槽（103）在锁紧位置径向对应，锁紧钢球（102）能够在径向球孔内径向移动。

4.根据权利要求3所述的一种基于楔形块锁紧与活塞驱动的可复位分离螺母，其特征在于，所述内筒组件还包括剪切定位销（210）；剪切定位销（210）为横向贯穿销，活塞（208）设有径向贯通的活塞定位通孔（212），螺母外壳（206）的两侧对称设有外壳定位孔（213）；活塞（208）处于锁紧位置时，剪切定位销（210）穿过活塞定位通孔（212），两端分别安装在外壳定位孔（213）内。

5.根据权利要求4所述的一种基于楔形块锁紧与活塞驱动的可复位分离螺母，其特征在于，外壳定位孔（213）的外端分别设置可拆卸的止退堵头（215），用于限制剪切定位销（210）沿其自身轴线窜动；外筒（101）的侧壁设有与外壳定位孔（213）对应的装配通孔（214），用于拆装剪切定位销（210）和止退堵头（215）。

6.根据权利要求5所述的一种基于楔形块锁紧与活塞驱动的可复位分离螺母，其特征在于，复位工具（211）旋入复位螺纹孔（209）后，复位工具（211）工作端与活塞（208）抵接，将复位工具（211）的旋转进给转换为活塞（208）的轴向复位位移。

7.根据权利要求6所述的一种基于楔形块锁紧与活塞驱动的可复位分离螺母，其特征在于，锁紧时，复位弹簧（205）使活塞（208）保持在锁紧位置，活塞（208）头部的若干个楔形块（201）径向相背移动，楔形块（201）的外斜面（202）将锁紧钢球（102）压入外筒（101）的环形凹槽（103）内；剪切定位销（210）在活塞（208）到达锁紧位置后插装于活塞（208）与螺母外壳（206）的对应外壳定位孔（213）中，限制活塞（208）的轴向移动，保持内筒组件与外筒组件锁紧。

8.根据权利要求7所述的一种基于楔形块锁紧与活塞驱动的可复位分离螺母，其特征在于，接到分离指令后，装药腔（204）产生的燃气经导气通道（203）进入活塞腔（207），推动活塞（208）克服复位弹簧（205）的弹力并剪断剪切定位销（210），解除对活塞（208）的轴向定位；活塞（208）带动楔形块（201）径向内收，锁紧钢球（102）失去内侧支撑并保持于外筒（101）的环形凹槽（103）内，内筒组件从外筒组件中轴向退出，实现分离。

9.根据权利要求8所述的一种基于楔形块锁紧与活塞驱动的可复位分离螺母，其特征在于，复位时，先拆下两侧止退堵头（215），清除已剪断的剪切定位销（210）残留段，并将内筒组件与外筒组件重新装配，使径向球孔与环形凹槽（103）对正；复位工具（211）经复位螺纹孔（209）向活塞（208）施加轴向推力，使活塞（208）返回锁紧位置，并使楔形块（201）径向外移，再次将锁紧钢球（102）压入环形凹槽（103）；更换装药腔（204），并在活塞（208）与螺母外壳（206）的对应定位孔对正后安装一根新的剪切定位销（210）并装回两侧止退堵头（215），退出复位工具（211），使所述可复位分离螺母恢复到能够再次工作的锁紧状态。

10.根据权利要求9所述的一种基于楔形块锁紧与活塞驱动的可复位分离螺母的使用方法，其特征在于，包括：