[发明专利]一种带有缓冲结构的分离装置以及星箭分离装置

说明书

技术领域

本发明涉及航空飞行器分离缓冲技术领域，特别涉及一种带有缓冲结构的分离装置以及星箭分离装置。

背景技术

航天器上应用了大量火工分离装置，如爆炸螺栓、解锁螺栓、拔销器、分离螺母、切割器等，用于执行级间分离、释放部组件、启动或关闭部分子系统、星箭分离、太阳翼展开等关键动作。

火工分离装置以自身携带冲击的火工品爆炸产生的高压气体作为动力，动作时伴随着结构预紧力释放及结构撞击，这些载荷以应力波形式通过结构传递至航天器各部位，会引起结构剧烈的瞬时冲击响应，形成恶劣的火工冲击环境，表现出加速度幅值高达3×10²～3×10⁵g、持续时间通常在20ms内，频域范围在10²～10⁶Hz，加速度响应时间历程剧烈振荡的特性。

火工冲击可以在不破坏航天器结构的情况下，对内部安装有冲击敏感元件(如继电器、晶振、陶瓷、环氧材料、玻璃脆性材料、焊接接头、焊接引线以及微电子芯片等)的设备产生不利影响(如脆性部件破碎、继电器抖动、导线破裂导致的电路短路、电子设备的短时失效等)，直接影响航天器的性能。NASA曾对1963-1985年间的所有飞行故障进行统计，经过故障分析，63次直接与火工冲击相关，占71.6％。1983-1998年美国全部发射失败中，5次与分离系统产生的火工冲击相关，占22.7％。因此采用火工的航天器必须增加保护措施，减缓火工的冲击，保护航天器不受损害。

为了解决上述问题，现有技术中有研究者给卫星分离装置增设了缓冲结构，公开号为CN104071356A的中国专利文献公开了一种星箭分离过渡缓冲装置，该装置将传统的卫星与运载火箭的连接界面分为下连接盘和上连接盘以及十字支撑架，该装置的下连接盘与运载火箭相连接，其上开有火工品安装孔和分离弹簧顶杆顶压孔；上连接盘与卫星接头相连接，其上开有火工品避让孔以及6个螺栓连接孔；下连接盘和上连接盘之间增加一个刚性过渡结构即十字支撑架，由于增加了一个连接盘，从而增加了星箭分离时冲击载荷的衰减量，同时又在上下连接盘之间增加刚性过渡结构增加了冲击波传递的距离，降低了卫星上的冲击。该装置能实现卫星系统级缓冲，同时能够保证卫星整星刚度基本不变，满足卫星基频的设计要求。

虽然上述结构具有一定的缓冲效果，但是在实际使用中，需要安装在卫星和分离件之间，这对卫星和分离件的安装强度产生一定的影响，降低卫星的稳定性。

发明内容

本发明公开了一种带有缓冲结构的分离装置，通过缓冲结构有效降低拉杆切断瞬间主体部件和分离部件之间所产生的冲击，防止对主体部件造成损害。

一种带有缓冲结构的分离装置，包括主体部件、分离部件、拉杆以及拉杆切断机构，所述拉杆连接主体部件和分离部件并将主体部件压紧在分离部件的支撑面上，所述卫星上设有凸缘，所述拉杆与主体部件连接的一端自该凸缘的一侧穿过并在凸缘的另一侧通过紧固件锁紧，所述凸缘固定有紧固件一侧安装有缓冲件，所述缓冲件正对所述拉杆的端部用于挡住断开的半截拉杆退出所述凸缘。

拉杆切断机构切断拉杆时，拉杆的拉力瞬间释放，切断的拉杆巨大的加速度作用于缓冲件，冲击被缓冲件吸收，同时主体部件和分离部件在弹出机构的作用下开始分离。

拉杆切断机构常见的是采用火工品，切断速度快，使用方便。拉杆常选用钛杆，也可以采用其他金属。

为了使缓冲件稳定安装和定位，优选的，所述凸缘上固定有套装在所述拉杆伸出凸缘部分的保护罩，所述缓冲件安装在保护罩内位于保护罩的底部和拉杆的端部之间。保护罩的作用主要是为了更好地定位缓冲件，使其可以充分吸收拉杆断开的冲击。

缓冲件的材料、形状、结构可选的类型很多，本发明中，为了提高缓冲效果，优选的，所述缓冲件为多个空心六棱柱拼接而成的蜂窝状柱体，所述空心六棱柱的长度方向与拉杆的长度方向相同。上述结构的缓冲件具有一定的强度，同时由于其空心的结构，较小的体积就可以很好得吸收拉杆的巨大冲击，缓冲件的材料选用强度或耐久较好的3003/5052铝箔。

为了方便安装，优选的，所述紧固件为螺母，所述拉杆上设有与螺母配合的螺纹。螺母锁紧，操作方便，便于拆卸和安装。所述螺母采用防松的双螺母。所述紧固件还可以是其他将拉杆固定在凸缘上的结构。

所述拉杆的端部可以与缓冲件具有一定的间隙，但是为了提高缓冲效果，优选的，所述拉杆的端部与所述缓冲件抵紧。通过调整保护罩和缓冲件高度来达到安装要求。