一种分瓣卡套分离解锁装置的制作方法

1.本技术涉及航天技术领域，尤其涉及一种分瓣卡套分离解锁装置。


背景技术：

2.随着航天技术的不断发展，航天任务也越来越多样化和复杂化，对航天器连接分离、载荷释放系统中的解锁装置，也提出了更高的要求。面向未来一箭多星在轨发射任务、推动微小卫星技术尽快形成装备能力，均迫切需要发展高精度、低冲击和可重复分离的解锁装置，以应对日益增加的微小卫星在轨密集发射和星座组网/补网发射的需求。由于传统火工解锁装置具有分离冲击强烈、附加污染明显和不可重复使用等不可克服的缺点，因此，新型非火工解锁装置也应运而生。针对以上火工品解锁装置的不足，陆续出现了以记忆合金、石蜡、电磁等作为驱动源的非火工解锁分离装置。目前研制出的非火工解锁装置虽然能通过非火工触发使其分离冲击有所降低，但是与火工品相比，非火工解锁装置中的机构设计复杂，解锁分离时间较长，无法满足航天领域分离窗口时间短的快响应需求，也不利于在需要使用多个解锁装置时，实现多个解锁装置的分离一致性和同步性。


技术实现要素：

3.本技术的目的在于提供一种分瓣卡套分离解锁装置，通过气压变化进行锁紧和解锁，具有解锁分离时间短且性能可靠的技术效果。
4.为达到上述目的，本技术提供一种分瓣卡套分离解锁装置，包括：与被分离部件连接的芯座、外壳、缸体、活塞、底盖、多个分瓣卡套、钢球和与分离部件连接的芯轴；芯座包括：第一阶梯座、第二阶梯座和第三阶梯座；第一阶梯座的一端与第二阶梯座的一端连接，第二阶梯座的另一端与第三阶梯座的一端连接，第一阶梯座的直径小于第二阶梯座的直径，第二阶梯座的直径小于第三阶梯座的直径；芯座中还设置有芯座通孔，芯座通孔依次贯穿第一阶梯座、第二阶梯座和第三阶梯座；第一阶梯座上设置有多个钢球通孔；外壳的一端设置有外壳通孔，另一端与第二阶梯座连接，连接后构成容纳腔；缸体包括：缸体本体和缸体隔板；缸体隔板与缸体本体的内壁连接，将缸体本体分隔为上缸体和下缸体；下缸体的内壁上设置有至少一个腰形槽；缸体隔板开设有缸体通孔；缸体设置于容纳腔内，且下缸体位于外壳和第一阶梯座之间，完成设置后，上缸体与外壳构成第一腔体，下缸体与外壳和芯座构成第二腔体；第一腔体内设置有弹簧，弹簧的一端与外壳接触，另一端与缸体隔板接触；活塞包括：活塞杆和活塞本体；活塞杆中设置有气体通道；活塞杆包括第一杆和第二杆；第一杆的直径小于第二杆的直径；第一杆的一端与第二杆的一端连接，第二杆的另一端与活塞本体连接，气体通道依次贯穿第一杆和第二杆；活塞本体位于第二腔体内，活塞本体与下缸体和缸体隔板构成第三腔体，第三腔体与气体通道连通；锁紧时，第二杆与第一杆连接的一端与缸体隔板贴合，第一杆依次贯穿缸体通孔、弹簧和外壳通孔后与气压控制设备连通；底盖设置于芯座通孔内，且底盖的高度低于第一阶梯座的高度，底盖设置有底盖通孔；多个分瓣卡套呈圆周设置，分瓣卡套的内侧设置有c型弹簧；分瓣卡套的一端与底盖接触；锁紧
时，芯轴依次贯穿底盖通孔和芯座通孔；分瓣卡套的另一端与活塞本体接触，分瓣卡套的外侧面与钢球接触，钢球贯穿钢球通孔，另一侧与下缸体的内壁接触，相邻的分瓣卡套相互聚拢至分瓣卡套的内壁与芯轴卡接，完成锁紧；解锁时，钢球贯穿钢球通孔，一侧与分瓣卡套的外侧面接触，另一侧位于腰形槽内，c型弹簧令相邻的分瓣卡套相互分离至分瓣卡套的内壁与芯轴相互分离，完成解锁。
5.如上的，其中，芯轴包括：第一轴、第二轴和第三轴；第一轴的直径小于第二轴的直径，第二轴的直径小于第三轴的直径，第二轴的直径小于底盖通孔的直径，第三轴的直径大于底盖通孔的直径；第一轴上设置有多个卡接凸起；第一轴的一端与第二轴的一端连接，第二轴的另一端与第三轴连接；芯轴还设置有芯轴孔，芯轴孔依次贯穿第三轴和第二轴，通过芯轴孔与分离部件螺栓连接。
6.如上的，其中，分瓣卡套为弧形板，弧形板的内侧设置有多个与卡接凸起相适配的卡接凹槽，通过卡接凹槽与卡接凸起卡接。
7.如上的，其中，弧形板的内侧还设置有多个用于设置c型弹簧的弹簧凹槽。
8.如上的，其中，弧形板的外侧设置有至少一个限位凹槽。
9.如上的，其中，第一阶梯座的内侧设置有多个限位凸起；限位凹槽与限位凸起一一对应，通过限位凸起对限位凹槽进行限位。
10.如上的，其中，第三阶梯座设置有多个安装孔，通过安装孔与被分离部件螺栓连接。
11.如上的，其中，活塞本体为圆柱体，圆柱体的上底面与第二杆连接，圆柱体的下底面开设有活塞凹槽，锁紧时，活塞凹槽与第一轴远离第二轴的一端贴合；圆柱体的侧面设置有第一密封圈，第一密封圈与下缸体的内壁接触。
12.如上的，其中，缸体通孔内设置有第二密封圈，第二密封圈与第一杆接触。
13.如上的，其中，外壳内设置有导向凸块；导向凸块具有导向通孔，导向通孔与外壳通孔对齐，弹簧的一端套接于导向凸块外侧，另一端与缸体隔板接触；第一杆依次贯穿弹簧、导向通孔和外壳通孔；外壳的另一端的内侧设置有螺纹，第二阶梯座的外侧设置有螺纹，外壳与第二阶梯座螺纹连接。
14.本技术的分瓣卡套分离解锁装置的结构紧凑简单，能够通过气压变化进行锁紧和解锁，具有解锁分离时间短且性能可靠，以及在需要使用多个解锁装置时，便于实现多个解锁装置的分离一致性和同步性的技术效果。
附图说明
15.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为分瓣卡套分离解锁装置一种实施例的爆炸图；
17.图2为分瓣卡套分离解锁装置一种实施例的锁紧状态的纵向剖面图；
18.图3为分瓣卡套分离解锁装置一种实施例的的解锁状态的纵向剖面图；
19.图4为分瓣卡套分离解锁装置一种实施例的锁紧状态和解锁状态的横向剖面图。
具体实施方式
20.下面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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做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。
21.如图1-4所示，本技术提供一种分瓣卡套分离解锁装置，包括：与被分离部件连接的芯座1、外壳2、缸体3、活塞4、底盖5、多个分瓣卡套6、钢球7和与分离部件连接的芯轴8。具体的，分瓣卡套6的具体个数根据实际情况而定，本技术优选为4个。
22.其中，芯座1包括：第一阶梯座11、第二阶梯座12和第三阶梯座13；第一阶梯座11的一端与第二阶梯座12的一端连接，第二阶梯座12的另一端与第三阶梯座13的一端连接，第一阶梯座11的直径小于第二阶梯座12的直径，第二阶梯座12的直径小于第三阶梯座13的直径；芯座1中还设置有芯座通孔，芯座通孔依次贯穿第一阶梯座11、第二阶梯座12和第三阶梯座13；第一阶梯座11上设置有多个钢球通孔111；具体的，钢球通孔111的具体个数根据实际情况而定。外壳2的一端设置有外壳通孔21，另一端与第二阶梯座12连接，连接后构成容纳腔。
23.缸体3包括：缸体本体31和缸体隔板32；缸体隔板32与缸体本体31的内壁连接，将缸体本体31分隔为上缸体311和下缸体312；下缸体312的内壁上设置有至少一个腰形槽3121，具体的，腰形槽3121的具体个数根据实际情况而定，本技术优选为两个；缸体隔板32开设有缸体通孔321；
24.缸体3设置于容纳腔内，且下缸体312位于外壳2和第一阶梯座11之间，完成设置后，上缸体311与外壳2构成第一腔体21，下缸体312与外壳2和芯座1构成第二腔体；第一腔体22内设置有弹簧9，弹簧9的一端与外壳2接触，另一端与缸体隔板32接触。
25.活塞4包括：活塞杆41和活塞本体42；活塞杆41中设置有气体通道411；活塞杆41包括第一杆412和第二杆413；第一杆412的直径小于第二杆413的直径；第一杆412的一端与第二杆413的一端连接，第二杆413的另一端与活塞本体42连接，气体通道411依次贯穿第一杆412和第二杆413。
26.活塞本体42位于第二腔体内，活塞本体42与下缸体312和缸体隔板32构成第三腔体23，第三腔体23与气体通道411连通；锁紧时，第二杆413与第一杆412连接的一端与缸体隔板32贴合，第一杆412依次贯穿缸体通孔、弹簧9和外壳通孔21后与气压控制设备连通。具体的，气压控制设备可以为压缩机，但不仅限于压缩机，还能为其他能够向活塞杆41内输气和吸气的设备。
27.底盖5设置于芯座通孔内，且底盖5的高度低于第一阶梯座11的高度，底盖5设置有底盖通孔。
28.多个分瓣卡套6呈圆周设置，分瓣卡套6的内侧设置有c型弹簧10；分瓣卡套6的一端与底盖5接触；锁紧时，芯轴8依次贯穿底盖通孔和芯座通孔；分瓣卡套6的另一端与活塞本体42接触，分瓣卡套6的外侧面与钢球7接触，钢球7贯穿钢球通孔111，另一侧与下缸体312的内壁接触，相邻的分瓣卡套6相互聚拢至分瓣卡套6的内壁与芯轴8卡接，完成锁紧；解锁时，钢球7贯穿钢球通孔111，一侧与分瓣卡套6的外侧面接触，另一侧位于腰形槽3121内，c型弹簧10令相邻的分瓣卡套6相互分离至分瓣卡套6的内壁与芯轴8相互分离，完成解锁。
29.具体的，芯座1可以为分离式结构，也可以为一体式结构，本技术优选为一体式结构。缸体3可以为分离式结构，也可以为一体式结构，本技术优选为一体式结构。活塞4可以为分离式结构，也可以为一体式结构，本技术优选为一体式结构。
30.进一步的，芯轴8包括：第一轴81、第二轴82和第三轴83；第一轴81的直径小于第二轴82的直径，第二轴82的直径小于第三轴83的直径，第二轴82的直径小于底盖通孔的直径，第三轴83的直径大于底盖通孔的直径；第一轴81上设置有多个卡接凸起811；第一轴81的一端与第二轴82的一端连接，第二轴82的另一端与第三轴83连接；芯轴8还设置有芯轴孔84，芯轴孔84依次贯穿第三轴83和第二轴82，通过芯轴孔84与分离部件螺栓连接。
31.具体的，分离部件可以为卫星，但不仅限于卫星。芯轴8可以为分离式结构，也可以为一体式结构，本技术优选为一体式结构。
32.进一步的，分瓣卡套6为弧形板，弧形板的内侧设置有多个与卡接凸起811相适配的卡接凹槽61，通过卡接凹槽61与卡接凸起811卡接。
33.具体的，分瓣卡套6为弧形板，但不仅限于弧形板，本技术优选为弧形板。每个分瓣卡套6的内侧均设置有多个卡接凹槽61，卡接凹槽61的具体数量根据实际情况而定，本技术优选为两个。
34.进一步的，弧形板的内侧还设置有多个用于设置c型弹簧10的弹簧凹槽62。
35.具体的，多个分瓣卡套6呈圆周设置后，将c型弹簧10设置于弹簧凹槽62内，既能便于c型弹簧10的安装，也能防止c型弹簧10发生纵向位移。弹簧凹槽62的具体个数根据实际情况而定，本技术优选为两个。
36.进一步的，多个卡接凹槽61与多个弹簧凹槽62为间隔设置。
37.具体的，作为一个实施例，当卡接凹槽61为两个，分别为第一卡接凹槽和第二卡接凹槽，弹簧凹槽62为两个，分别为第一弹簧凹槽和第二弹簧凹槽时；第一卡接凹槽设置于分瓣卡套6远离底盖5的一端的内侧，第二卡接凹槽设置于分瓣卡套6的中部的内侧，第一弹簧凹槽设置于第一卡接凹槽和第二卡接凹槽之间，第二弹簧凹槽设置于分瓣卡套6靠近底盖5的一端的内侧。
38.进一步的，弧形板的外侧设置有至少一个限位凹槽63。
39.具体的，限位凹槽63的具体个数根据实际情况而定，本技术优选为一个。
40.进一步的，限位凹槽63为沿弧形板轴向分布的凹槽。
41.进一步的，第一阶梯座11的内侧设置有多个限位凸起112；限位凹槽63与限位凸起112一一对应，通过限位凸起112对限位凹槽63进行限位。
42.具体的，限位凸起112的具体个数根据实际情况而定。
43.进一步的，限位凸起112为沿第一阶梯座11轴向分布的导向条，导向条能够在分瓣卡套6在径向方向向外移动时限制分瓣卡套6的运动方向，从而有效的避免分瓣卡套6出现周向旋转运动。
44.进一步的，第三阶梯座13设置有多个安装孔131，通过安装孔131与被分离部件螺栓连接。
45.具体的，被分离部件可以为卫星支架，但不仅限于卫星支架。安装孔131的具体个数根据实际情况而定。
46.进一步的，活塞本体42为圆柱体，圆柱体的上底面与第二杆413连接，圆柱体的下
底面开设有活塞凹槽421，锁紧时，活塞凹槽421与第一轴81远离第二轴82的一端贴合；圆柱体的侧面设置有第一密封圈422，第一密封圈422与下缸体312的内壁接触。
47.具体的，活塞本体42为圆柱体，但不仅限于圆柱体，本技术优选为圆柱体。
48.进一步的，圆柱体的侧面开设有第一密封凹槽，第一密封圈422设置于第一密封凹槽内，第一密封圈422具有密封作用。
49.进一步的，缸体通孔321内设置有第二密封圈3211，第二密封圈3211与第一杆412接触。
50.进一步的，缸体通孔的内侧开设有第二密封凹槽，第二密封圈3211设置于第二密封凹槽内，第二密封圈3211具有密封作用，设置后，使得第三腔体23的密闭性更好。
51.进一步的，外壳2内设置有导向凸块24；导向凸块24具有导向通孔，导向通孔与外壳通孔21对齐，弹簧9的一端套接于导向凸块24外侧，另一端与缸体隔板32接触；第一杆412依次贯穿弹簧9、导向通孔和外壳通孔21。
52.具体的，导向凸块24对弹簧具有导向作用，能有效避免弹簧9产生横向位移。
53.进一步的，作为一个实施例，外壳2的另一端的内侧设置有螺纹，第二阶梯座12的外侧设置有螺纹，外壳2与第二阶梯座12螺纹连接。
54.具体的，外壳2与第二阶梯座12为螺纹连接，但不仅限于螺纹连接，本技术优选为螺纹连接。
55.分瓣卡套分离解锁装置的工作原理如下：
56.如图2和4所示，锁紧时，气压控制设备的阀门释放，第三空腔23内的气压无法克服弹簧9压缩的弹性力，弹簧9的弹性力压缩第三空腔23，弹簧9带动缸体3整体下移至腰形槽3121与钢球通孔111不在一个水平面，钢球7贯穿钢球通孔111，钢球7的一侧与分瓣卡套6的外侧面接触，另一侧与下缸体312的内壁接触，从而对分瓣卡套6产生限位作用，c型弹簧10向内收缩，使得所有分瓣卡套6向中心聚拢至相邻的分瓣卡套6相互贴合，且分瓣卡套6的卡接凹槽61与芯轴8的卡接凸起811卡接，从而完成锁紧。
57.如图3和4所示，解锁时，气压控制设备通过气体通道411向第三空腔23内输入高压气体，第三空腔23内的气压克服弹簧9压缩的弹性力，弹簧9带动缸体3整体上移至腰形槽3121与钢球通孔111位于同一个水平面，钢球7贯穿钢球通孔111，钢球7的一侧与分瓣卡套6的外侧面接触，另一侧与位于腰形槽3121内，c型弹簧10向外扩展，使得所有分瓣卡套6向四周分散至相邻的分瓣卡套6相互分离，且分瓣卡套6的卡接凹槽61与芯轴8的卡接凸起811分离，从而完成解锁。
58.由于本技术的分瓣卡套分离解锁装置的分瓣卡套6是通过气压控制开合的，气压开合更为方便敏捷，因此，当需要同时使用多个分瓣卡套分离解锁装置时，通过管道将多个分瓣卡套分离解锁装置连通，即可实现多个解锁装置的分离一致性和同步性。
59.本技术的分瓣卡套分离解锁装置的结构紧凑简单，能够通过气压变化进行锁紧和解锁，具有解锁分离时间短且性能可靠，以及在需要使用多个解锁装置时，便于实现多个解锁装置的分离一致性和同步性的技术效果。
60.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，本技术的保护范围意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本
申请进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术保护范围及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。