串联式助推器无火工分离结构及具有其的飞行器的制作方法

1.本发明涉及助推器分离结构设计技术领域，尤其涉及一种串联式助推器无火工分离结构及具有其的飞行器。


背景技术：

2.传统串联助推发射无人机的分离机构一般采用爆炸螺栓等火工品，其缺点在于运输存储不方便，并且其价格较高。而随着无人机技术渗透至各行各业，带有火工分离结构越来越影响到无人机的应用。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种串联式助推器无火工分离结构及具有其的飞行器，能够解决现有技术中采用火工品进行助推器分离时不方便运输且成本高的技术问题。
4.根据本发明的一方面，提供了一种串联式助推器无火工分离结构，串联式助推器无火工分离结构包括：机身分离件，机身分离件包括机身分离基体和第一连接吊耳组件，第一连接吊耳组件固定设置在机身分离基体上，机身分离基体固定设置在机身上；助推器分离件，助推器分离件包括助推器分离基体和第二连接吊耳组件，第二连接吊耳组件固定设置在助推器分离基体上，助推器分离基体固定设置在助推器上；剪切连接组件，第一连接吊耳组件通过剪切连接组件与第二连接吊耳组件相连接，剪切连接组件可在受到设定大小外力时断开以实现第一连接吊耳组件与第二连接吊耳组件分离；限位凹槽组件和限位凸起组件，限位凹槽组件设置在机身分离基体和/或助推器分离基体上，限位凸起组件设置在机身分离基体和/或助推器分离基体上；其中，当飞行器处于运输状态时，机身分离件通过剪切连接组件与助推器分离件连接；当助推器处于工作状态时，剪切连接组件受力断开，机身分离件和助推器分离件通过限位凹槽组件和限位凸起组件相配合以限制助推器与机身之间的相对移动；当助推器工作结束时，限位凸起组件与限位凹槽组件分离以实现助推器与机身的分离。
5.进一步地，限位凹槽组件包括至少三个限位凹槽，限位凸起组件包括至少三个限位凸起，至少三个限位凹槽间隔设置在机身分离基体上，至少三个限位凸起间隔设置在助推器分离基体上，至少三个限位凹槽与至少三个限位凸起一一对应设置。
6.进一步地，第一连接吊耳组件包括至少三个第一吊耳，至少三个第一吊耳间隔设置在机身分离基体上，任意两个相邻的限位凹槽之间均设置一个第一吊耳；第二连接吊耳组件包括至少三个第二吊耳，至少三个第二吊耳间隔设置在助推器分离基体上，任意两个相邻的限位凸起之间均设置一个第二吊耳；剪切连接组件包括至少三个剪切连接件，至少三个剪切连接件、至少三个第一吊耳与至少三个第二吊耳一一对应设置。
7.进一步地，至少三个第一吊耳和至少三个限位凹槽均匀间隔设置在机身分离基体上，至少三个第二吊耳和至少三个限位凸起均匀间隔设置在助推器分离基体上。
8.进一步地，至少三个第一吊耳均匀间隔设置在机身分离基体的端面上，至少三个
第二吊耳均匀间隔设置在助推器分离基体的外壁面上。
9.进一步地，剪切连接组件包括剪切销或剪切铆钉。
10.进一步地，限位凹槽组件的凹槽壁面包括锥面或球面，限位凸起组件的结构型面包括锥面或球面。
11.进一步地，限位凹槽组件包括多个第一限位凹槽和多个第二限位凹槽，限位凸起组件包括多个第一限位凸起和多个第二限位凸起，多个第一限位凹槽和多个第一限位凸起依次交替间隔设置在机身分离基体上，多个第二限位凹槽和多个第二限位凸起依次交替间隔设置在助推器分离基体上，多个第一限位凹槽与多个第二限位凸起一一对应设置，多个第二限位凹槽与多个第一限位凸起一一对应设置。
12.进一步地，机身分离基体和第一连接吊耳组件一体制成，助推器分离基体、第二连接吊耳组件和限位凸起组件一体制成。
13.根据本发明的另一方面，提供了一种飞行器，飞行器包括机身、助推器和串联式助推器无火工分离结构，串联式助推器无火工分离结构为如上所述的串联式助推器无火工分离结构，机身通过串联式助推器无火工分离结构与助推器连接。
14.应用本发明的技术方案，提供了一种串联式助推器无火工分离结构，该串联式助推器无火工分离结构相对于现有技术而言，其在进行助推器与机身分离的过程中，不涉及火工品，方便存储、运输且成本低；此外，当剪切连接组件被剪断后，飞行器机身与助推器之间可通过限位凸起组件与限位凹槽组件在受压情况下相配合以提供约束，助推器熄火后，助推器与机身分离无结构卡涩，助推器可顺利与机身相分离。
附图说明
15.所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1示出了根据本发明的具体实施例提供的串联式助推器无火工分离结构的主视图；
17.图2示出了图1中提供的串联式助推器无火工分离结构的a-a处的剖视图；
18.图3示出了图1中提供的串联式助推器无火工分离结构的侧视图；
19.图4示出了根据本发明的具体实施例提供的机身分离件的主视图；
20.图5示出了图4中提供的机身分离件的a-a处的剖视图；
21.图6示出了图4中提供的机身分离件的侧视图；
22.图7示出了根据本发明的具体实施例提供的助推器分离件的主视图；
23.图8示出了图7中提供的助推器分离件的a-a处的剖视图；
24.图9示出了图7中提供的助推器分离件的侧视图。
25.其中，上述附图包括以下附图标记：
26.10、机身分离件；11、机身分离基体；12、第一连接吊耳组件；20、助推器分离件；21、助推器分离基体；22、第二连接吊耳组件；30、剪切连接组件；40、限位凹槽组件；50、限位凸起组件。
具体实施方式
27.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
29.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
30.如图1至图9所示，根据本发明的具体实施例提供了一种串联式助推器无火工分离结构，该串联式助推器无火工分离结构包括机身分离件10、助推器分离件20、剪切连接组件30、限位凹槽组件40和限位凸起组件50，机身分离件10包括机身分离基体11和第一连接吊耳组件12，第一连接吊耳组件12固定设置在机身分离基体11上，机身分离基体11固定设置在机身上，助推器分离件20包括助推器分离基体21和第二连接吊耳组件22，第二连接吊耳组件22固定设置在助推器分离基体21上，助推器分离基体21固定设置在助推器上，第一连接吊耳组件12通过剪切连接组件30与第二连接吊耳组件22相连接，剪切连接组件30可在受到设定大小外力时断开以实现第一连接吊耳组件12与第二连接吊耳组件22分离，限位凹槽组件40设置在机身分离基体11和/或助推器分离基体21上，限位凸起组件50设置在机身分离基体11和/或助推器分离基体21上；其中，当飞行器处于运输状态时，机身分离件10通过剪切连接组件30与助推器分离件20连接；当助推器处于工作状态时，剪切连接组件30受力断开，机身分离件10和助推器分离件20通过限位凹槽组件40和限位凸起组件50相配合以限制助推器与机身之间的相对移动；当助推器工作结束时，限位凸起组件50与限位凹槽组件40分离以实现助推器与机身的分离。
31.应用此种配置方式，提供了一种串联式助推器无火工分离结构，该串联式助推器无火工分离结构通过在机身分离基体上设置第一连接吊耳组件，在助推器分离基体上设置第二连接吊耳组件，第一连接吊耳组件和第二连接吊耳组件通过剪切连接组件连接，机身分离基体和助推器分离基体上设有一一对应的限位凹槽组件和限位凸起组件，当飞行器处于运输状态时，助推器通过剪切连接组件固定于机身上；当飞行器处于发射状态时，通过助推器推力剪断剪切连接组件，限位凸起组件滑入限位凹槽组件以限制机身与助推器间的径
向以及推力方向的相对位移；当助推器停止工作后，推力消失，限位凸起组件和限位凹槽组件之间的压力消失，助推器从飞行器的机身上分离。此种方式相对于现有技术而言，其在进行助推器与机身分离的过程中，不涉及火工品，方便存储、运输且成本低；此外，当剪切连接组件被剪断后，飞行器机身与助推器之间可通过限位凸起组件与限位凹槽组件在受压情况下相配合以提供约束，助推器熄火后，助推器与机身分离无结构卡涩，助推器可顺利与机身相分离。
32.作为本发明的第一实施例，如图4至图9所示，为了能够在剪切连接组件被切断后，向机身与助推器之间提供可靠约束，可将限位凹槽组件40配置为包括至少三个限位凹槽，限位凸起组件50包括至少三个限位凸起，至少三个限位凹槽间隔设置在机身分离基体11上，至少三个限位凸起间隔设置在助推器分离基体21上，至少三个限位凹槽与至少三个限位凸起一一对应设置。
33.在此种配置方式下，通过在机身分离基体11上设置至少三个限位凹槽，在助推器分离基体上设置至少三个限位凸起，当剪切连接组件被切断后，在助推器的推力作用下，至少三个限位凸起一一对应滑入至少三个限位凹槽，通过限位凹槽与限位凸起相配合以可靠约束无人机机身与助推器之间的径向以及推力方向的相对位移。
34.此外，作为本发明的第二实施例，也可将限位凹槽组件40配置为包括至少三个限位凹槽，限位凸起组件50包括至少三个限位凸起，至少三个限位凹槽间隔设置在助推器分离基体21上，至少三个限位凸起间隔设置在机身分离基体11上，至少三个限位凹槽与至少三个限位凸起一一对应设置。此种方式与第一实施例区别仅在于限位凹槽与限位凸起设置位置的不同，当剪切连接组件被切断后，在助推器的推力作用下，至少三个限位凸起一一对应滑入至少三个限位凹槽，通过限位凹槽与限位凸起相配合以可靠约束无人机机身与助推器之间的径向以及推力方向的相对位移。
35.可替换地，作为本发明的第三实施例，也可将限位凹槽组件40配置为包括多个第一限位凹槽和多个第二限位凹槽，限位凸起组件50包括多个第一限位凸起和多个第二限位凸起，多个第一限位凹槽和多个第一限位凸起依次交替间隔设置在机身分离基体11上，多个第二限位凹槽和多个第二限位凸起依次交替间隔设置在助推器分离基体21上，多个第一限位凹槽与多个第二限位凸起一一对应设置，多个第二限位凹槽与多个第一限位凸起一一对应设置。
36.例如，限位凹槽组件包括两个第一限位凹槽和两个第二限位凹槽，限位凸起组件50包括两个第一限位凸起和两个第二限位凸起，两个第一限位凹槽和两个第一限位凸按照第一限位凹槽、第一限位凸起、第一限位凹槽、第一限位凸起的顺序依次间隔设置在机身分离基体11上，两个第二限位凹槽和两个第二限位凸起按照第二限位凸起、第二限位凹槽、第二限位凸起、第二限位凹槽的顺序依次间隔设置在助推器分离基体21上，此种方式与第一实施例及第二实施例区别仅在于限位凹槽与限位凸起设置位置的不同，当剪切连接组件被切断后，在助推器的推力作用下，两个第一限位凸起分别对应滑入两个第二限位凹槽，两个第二限位凸起分别对应滑入两个第一限位凹槽，通过限位凹槽与限位凸起相配合以可靠约束无人机机身与助推器之间的径向以及推力方向的相对位移。
37.进一步地，在本发明中，为了保证无人机在运输过程中的可靠连接，可将第一连接吊耳组件12配置为包括至少三个第一吊耳，至少三个第一吊耳间隔设置在机身分离基体11
上，任意两个相邻的限位凹槽之间均设置一个第一吊耳；第二连接吊耳组件22包括至少三个第二吊耳，至少三个第二吊耳间隔设置在助推器分离基体21上，任意两个相邻的限位凸起之间均设置一个第二吊耳；剪切连接组件30包括至少三个剪切连接件，至少三个剪切连接件、至少三个第一吊耳与至少三个第二吊耳一一对应设置。
38.此外，在本发明中，为了提高机身分离件与助推器分离件之间连接力及约束力分配的均匀性，可将至少三个第一吊耳和至少三个限位凹槽配置为均匀间隔设置在机身分离基体11上，至少三个第二吊耳和至少三个限位凸起均匀间隔设置在助推器分离基体21上。
39.作为本发明的一个具体实施例，如图1至图9所示，第一连接吊耳组件12配置为包括三个第一吊耳，第二连接吊耳组件22包括三个第二吊耳，限位凹槽组件40包括三个限位凹槽，限位凸起组件50包括三个限位凸起，三个限位凹槽间隔设置在机身分离基体11上，三个限位凸起间隔设置在助推器分离基体21上，三个第一吊耳分别沿机身分离基体11的径向0
°
、120
°
、240
°
方位设置，三个限位凹槽分别沿机身分离基体11的径向60
°
、180
°
、300
°
方位设置，三个第二吊耳分别沿助推器分离基体21的径向0
°
、120
°
、240
°
方位设置，三个限位凸起分别沿助推器分离基体21的径向60
°
、180
°
、300
°
方位设置。
40.进一步地，在本发明中，为了减小机身分离件与助推器分离件沿轴线方向的长度，可将至少三个第一吊耳配置为均匀间隔设置在机身分离基体11的端面上，至少三个第二吊耳均匀间隔设置在助推器分离基体21的外壁面上。
41.此外，在本发明中，为了实现助推器与机身之间的可靠连接和断开，可将剪切连接组件30配置为包括剪切销或剪切铆钉。其中，剪切销或剪切铆钉在材料及尺寸选取时一方面需要满足在无人机存储及运输工况受载情况下不被破坏，另一方面需满足助推器在推力过载情况下需要被剪断。在本发明中，也可采用其他的元件作为剪切连接组件，只要能够满足以上两方面需求即可，此处不做限制。
42.进一步地，在本发明中，为了在无人机发射时，能够可靠地约束无人机与助推器的径向以及推力方向的相对位移，可将限位凹槽组件40的凹槽壁面配置为包括锥面或球面，限位凸起组件50的结构型面包括锥面或球面。作为本发明的其他实施例，也可将限位凹槽组件的凹槽壁面以及限位凸起组件的结构型面配置为其他形状，只要能够实现限位凸起组件与限位凹槽组件之间的相配合即可。
43.此外，在本发明中，为了提高机身分离件和助推器分离件的整体性及受力性能，可将机身分离基体11和第一连接吊耳组件12配置为一体制成，助推器分离基体21、第二连接吊耳组件22和限位凸起组件50一体制成。
44.根据本发明的另一方面，提高了一种飞行器，该飞行器包括机身、助推器和串联式助推器无火工分离结构，串联式助推器无火工分离结构为如上所述的串联式助推器无火工分离结构，机身通过串联式助推器无火工分离结构与助推器连接。
45.应用此种配置方式，提高了一种飞行器，由于本发明所提供的串联式助推器无火工分离结构在进行助推器与机身分离的过程中，不涉及火工品，方便存储、运输且成本低；此外，当剪切连接组件被剪断后，飞行器机身与助推器之间可通过限位凸起组件与限位凹槽组件在受压情况下相配合以提供约束，助推器熄火后，助推器与机身分离无结构卡涩，助推器可顺利与机身相分离。因此，将本发明所提供的串联式助推器无火工分离结构用于实现助推器与机身之间的分离，极大地提高了飞行器的工作性能。
46.为了对本发明有进一步地了解，下面结合图1至图9对本发明所提供的串联式助推器无火工分离结构进行详细说明。
47.如图1至图9所示，根据本发明的具体实施例提供了一种串联式助推器无火工分离结构，该串联式助推器无火工分离结构包括机身分离件10、助推器分离件20、剪切连接组件30、限位凹槽组件40和限位凸起组件50，机身分离件10包括机身分离基体11和三个第一吊耳，三个第一吊耳固定设置在机身分离基体11上，三个第一吊耳分别开设有销孔，机身分离基体11固定设置在机身上，助推器分离件20包括助推器分离基体21和三个第二吊耳，三个第二吊耳固定设置在助推器分离基体21上，三个第二吊耳上分别开设有销孔，助推器分离基体21固定设置在助推器上，剪切连接组件30包括三个剪切销，三个第一吊耳分别通过三个剪切销与三个第二吊耳相连接，三个剪切销可在受到设定大小外力时断开以实现第一吊耳与第二吊耳分离。
48.限位凹槽组件40包括三个限位凹槽，三个限位凹槽的凹槽壁面为锥面，限位凸起组件50包括三个限位凸起，三个限位凸起的结构型面为锥面，三个限位凹槽间隔设置在机身分离基体11上，三个限位凸起间隔设置在助推器分离基体21上，三个第一吊耳分别沿机身分离基体11的径向0
°
、120
°
、240
°
方位设置，三个限位凹槽分别沿机身分离基体11的径向60
°
、180
°
、300
°
方位设置，三个第二吊耳分别沿助推器分离基体21的径向0
°
、120
°
、240
°
方位设置，三个限位凸起分别沿助推器分离基体21的径向60
°
、180
°
、300
°
方位设置。
49.在本实施例中，当无人机及助推器处于存储、运输状态时，助推器通过三个剪切销固定于机身上；当无人机处于发射状态时，通过助推器推力剪断三个剪切销，助推器分离基体21上的三个锥形限位凸起一一对应滑入机身分离基体11上的三个锥形限位凹槽，通过限位凸起和限位凹槽约束机身与助推器间的径向以及推力方向的相对位移；当助推器停止工作后，推力消失，限位凸起和限位凹槽之间的压力消失，助推器从无人机的机身上分离。
50.综上所述，本发明提供了一种串联式助推器无火工分离结构，该分离结构在进行助推器与机身分离的过程中，不涉及火工品，方便存储、运输且成本低；此外，当剪切连接组件被剪断后，飞行器机身与助推器之间可通过限位凸起组件与限位凹槽组件在受压情况下相配合以提供约束，助推器熄火后，助推器与机身分离无结构卡涩，助推器可顺利与机身相分离。因此，本发明所提供的串联式助推器无火工分离结构能够保证助推器在无人机运输存储阶段的有效固定的前提下，满足助推器的助推及熄火后分离功能。
51.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
52.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和
“
在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
53.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
54.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。