一种分段式活塞分离机构的制作方法

本发明涉及飞行器的舱段分离技术领域，特别涉及一种活塞分离机构。

背景技术：

活塞式分离机构是一种简单有效的分离机构，广泛应用于航天器舱段间的连接解锁及返回舱底盖的弹射分离等程序动作。《宇航用活塞式连接分离火工装置的理论研究和工程计算》(推进技术，1996年第17卷第4期)和《活塞式分离火工品装置分离特性的仿真与试验研究》(固体火箭技术，2003年第26卷第3期)对活塞式分离机构的工作原理进行了详细的介绍，并建立分离机构工作过程的理论计算模型，可较准确的预示分离机构的工作性能。

如何有效提高分离机构的工作可靠性，同时大大降低舱段分离过程中对有效载荷的冲击是分离机构研究的重点。

技术实现要素：

本发明的目的是：为提高分离机构的工作可靠性，降低分离过程对有效载荷的冲击，提供一种分段式活塞分离机构。

本发明的技术方案是：一种分段式活塞分离机构，包括：分离舱、燃气发生器、活塞、仪器座、有效载荷、抛罩弹簧以及头罩。

令所述分离舱与所述头罩相连的一端为前端，所述分离舱内从后往前依次安装燃气发生器、活塞以及仪器座，其中，仪器座通过周向设置的第二销钉组固定于分离舱；有效载荷安装在仪器座上；活塞能够在所述燃气发生器的作用下在所述分离舱内向前滑动；

头罩与分离舱对接，并通过周向设置的第一销钉组固定；在仪器座与头罩之间设有压缩状态的抛罩弹簧。

活塞的一侧端面上设有榫齿，仪器座上设有开槽；活塞的榫齿穿过仪器座的开槽，活塞榫齿的前端与头罩相接触，活塞与仪器座间留有设定轴向间隙。

本机构的工作过程分为两部分：头罩解锁及有效载荷释放。

头罩解锁：燃气发生器工作后，产生高温气体推动活塞向前运动，活塞的榫齿首先将力传递到头罩，使得连接头罩与分离舱的第一销钉组发生破坏，完成头罩与分离舱的解锁。

有效载荷释放：头罩解锁后，活塞在高温气体的推动下继续向前运动，活塞与仪器座接触后，推动仪器座向前运动，使得连接分离舱与仪器座的第二销钉组发生破坏，活塞将安装有效载荷的仪器座向外推出，完成与分离舱的分离。头罩在抛罩弹簧的作用下与有效载荷完成分离，完成整个分离动作。

上述方案中，具体的，第二销钉组包括三个以上沿周向等距分布的剪切销。

上述方案中，具体的，第一销钉组包括三个以上沿周向等距分布的剪切销。

上述方案中，具体的，活塞与仪器座间的为轴向间隙5mm。

上述方案中，具体的，活塞为柱形结构，所述榫齿为三个以上沿周向等距分布在所述活塞外圆周面上的弧形段；所述仪器座为柱形结构，所述开槽为三个以上沿周向等距分布在所述仪器座外圆周面上的弧形槽。

有益效果：

(1)本发明在使用一个分离火工品的情况下，实现头罩解锁及有效载荷释放两个动作。活塞首先通过榫齿结构将火工分离的冲击载荷传递至头罩，减小了分离过程对有效载荷的冲击；分两次剪断销钉组，大大降低对火工品的能量要求，提高分离可靠性。

(2)采用本发明可有效提高分离机构的工作可靠性，同时可大大降低舱段分离过程中对有效载荷的冲击。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中活塞的主视图与剖视图；

图3为本发明中仪器座的结构示意图；

图4为本发明头罩解锁时的结构示意图；

图5为本发明有效载荷释放时的结构示意图；

其中：1-分离舱、2-燃气发生器、3-活塞、4-仪器座、5-第二销钉组、6-有效载荷、7-抛罩弹簧、8-头罩、9-第一销钉组。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明做进一步的详细说明。

本实施例提供一种分段式活塞分离机构，能够提高分离机构的工作可靠性，降低分离过程对有效载荷的冲击。

如图1所示，该分段式活塞分离机构包括：分离舱1、燃气发生器2、活塞3、仪器座4、有效载荷6、抛罩弹簧7以及头罩8。

安装时，首先将燃气发生器2安装在分离舱1的后端，其次将有效载荷6安装在仪器座4上，并将抛罩弹簧7固定在头罩8内；之后将活塞3以及仪器座4依次从分离舱1的前端装入分离舱1内；此时抛罩弹簧7一端与头罩8内部的台阶面抵触连接，另一端套装在有效载荷6外部，并与仪器座4抵触，且抛罩弹簧7处于压缩状态；活塞3与分离舱1滑动配合，能够沿分离舱1周向移动。然后利用由4个沿周向等距分布的剪切销所组成的第二销钉组5将仪器座4固定于分离舱1；最后利用由4个沿周向等距分布的剪切销所组成的第一销钉组9将头罩8与分离舱1对接固定。

参见附图2、3，活塞3为柱形结构，活塞3的一侧轴向端面上设有4个沿周向等距分布的弧形榫齿；仪器座4为柱形结构，仪器座4的外圆周面上设有4个沿周向等距分布的弧形开槽；活塞3的榫齿穿过仪器座4的开槽，活塞3和仪器座4装配到位后，活塞3榫齿的前端与头罩8的端面相接触，活塞3与仪器座4间留有轴向5mm间隙。

本机构的工作过程分为两部分：头罩8解锁及有效载荷6释放。

如图4所示，头罩8解锁：燃气发生器2工作后，产生高温气体推动活塞3向前运动，活塞3的榫齿首先将力传递到头罩8，使得连接头罩8与分离舱1的第一销钉组9发生破坏，完成头罩8与分离舱1的解锁，头罩8在抛罩弹簧7的作用下，与分离舱1分离。

如图5所示，有效载荷6释放：头罩8解锁后，活塞3在高温气体的推动下继续向前运动，活塞3与仪器座4接触后，推动仪器座4向前运动，使得连接分离舱1与仪器座4的第二销钉组5发生破坏，活塞3将安装有效载荷6的仪器座4向外推出，完成与分离舱1的分离。头罩8在抛罩弹簧7的作用下与有效载荷6完成分离，完成整个分离动作。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

技术特征：

1.一种分段式活塞分离机构，其特征在于：包括：分离舱(1)、燃气发生器(2)、活塞(3)、仪器座(4)、有效载荷(6)、抛罩弹簧(7)以及头罩(8)；

令所述分离舱(1)与所述头罩(8)相连的一端为前端，所述分离舱(1)内从后往前依次安装所述燃气发生器(2)、所述活塞(3)以及所述仪器座(4)，其中，所述仪器座(4)通过周向设置的第二销钉组(5)与所述分离舱(1)固接；所述有效载荷(6)安装在所述仪器座(4)上；所述活塞(3)能够在所述燃气发生器(2)的作用下在所述分离舱(1)内向前滑动；

所述头罩(8)与所述分离舱(1)对接，并通过周向设置的第一销钉组(9)固定；在所述仪器座(4)与所述头罩(8)之间设有压缩状态的所述抛罩弹簧(7)；

所述活塞(3)一侧端面上设有榫齿，所述仪器座(4)上设有开槽；所述活塞(3)的榫齿穿过所述仪器座(4)的开槽后与所述头罩(8)相接触，所述活塞(3)与所述仪器座(4)间留有设定轴向间隙。

2.如权利要求1所述的分段式活塞分离机构，其特征在于：所述第二销钉组(5)包括三个以上沿周向等距分布的剪切销。

3.如权利要求1所述的分段式活塞分离机构，其特征在于：所述第一销钉组(9)包括三个以上沿周向等距分布的剪切销。

4.如权利要求1所述的分段式活塞分离机构，其特征在于：所述活塞(3)与所述仪器座(4)间的轴向间隙为5mm。

5.如权利要求1所述的分段式活塞分离机构，其特征在于：所述活塞(3)为柱形结构，所述榫齿为三个以上沿周向等距分布在所述活塞(3)外圆周面上的弧形段；所述仪器座(4)为柱形结构，所述开槽为三个以上沿周向等距分布在所述仪器座(4)外圆周面上的弧形槽。

技术总结
本发明涉及飞行器的舱段分离技术领域，特别涉及一种活塞式分离机构。一种分段式活塞分离机构，分离舱内依次安装燃气发生器、活塞以及仪器座，其中，仪器座通过周向设置的第二销钉组固定于分离舱；有效载荷安装在仪器座上；头罩与分离舱对接，并通过周向设置的第一销钉组固定；在仪器座与头罩之间设有压缩状态的抛罩弹簧；活塞的榫齿穿过仪器座的开槽，活塞榫齿的前端与头罩相接触，活塞与仪器座间留有设定间隙。本发明可有效提高分离机构的工作可靠性，同时可大大降低舱段分离过程中对有效载荷的冲击。

技术研发人员：王蓉晖;卢山;胡大庆;杨军;卢睿;胥磊;姚琪;杨灿
受保护的技术使用者：西安航天动力技术研究所
技术研发日：2021.04.13
技术公布日：2021.07.27