[发明专利]一种火药约束式分离作动器及其制造方法

说明书

一种火药约束式分离作动器及其制造方法，属于作动器技术领域。本发明包括本体、推杆机构、钢球、驱动簧、推销、压螺、大压螺、火药拔销器。本体上从一侧到另一侧依次分布着火药拔销器、两个钢球、推杆机构、两个钢球和推销。当火药拔销器通电拔回后，解除对推销的锁定，驱动簧驱动推销运动，实现作动器功能。推杆机构将驱动簧的驱动力传递到火药拔销器时进行有效衰减，使火药拔销器运动时受到的摩擦力显著减小。本发明具有驱动力大、行程大、结构简单、成本低等优点。本发明还采用密封设计，内部零件均为金属，具有使用寿命高的优点。

技术领域

本发明属于作动器技术领域，特别涉及一种火药约束式分离作动器及其制造方法，具有驱动力大、行程大、结构简单、成本低等优点。

背景技术

随着航空航天技术的快速发展，空间操作任务趋于多样化和复杂化，越来越多的航天器需要完成在轨释放和分离，比如星箭分离、卫星间分离、特殊有效载荷释放等。空间分离技术已成为航空航天领域的研究热点，直接关系到后续空间任务的完成。

目前航天器中用于分离的作动器主要为火药作动器。火药驱动的分离作动器主要利用火药燃烧产生气体驱动活塞做功，火药作动器通常行程较小，在驱动力较大时，冲击载荷亦较大，此外，受结构、气体压力传递方向和密封等因素影响，火药作动器存在着可靠性低、能量转换效率低、安全性差等问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种火药约束式分离作动器，该分离作动器利用火药拔销器作为约束机构，利用推杆机构作为衰减机构，通过选择不同参数的驱动簧，可满足分离作动器的不同输出力要求，本发明具有驱动力大、行程大、冲击载荷小、结构简单、成本低等优点。

本发明的一种火药约束式分离作动器，包括本体、推杆机构、钢球、驱动簧、推销、压螺、大压螺和火药拔销器，其特征在于：

本体为一个阶梯状的立方体结构，材料为强度和硬度较好的35CrMnSiA，本体内部具有阶梯大圆孔和阶梯小圆孔，阶梯大圆孔和阶梯小圆孔的侧壁光滑，粗糙度为0.4，阶梯小圆孔内放置火药拔销器和压螺，阶梯大圆孔内放置驱动簧、推销和大压螺，本体的侧面还具有一个从一侧贯穿到另一侧的通孔，本体上还具有放置推杆机构的阶梯型凹槽；

所述推杆机构包括安装座以及N个推杆，2≤N≤7，所述安装座横截面为“U”字形，安装座底部开有通孔，通孔直径大于钢球的直径，N个推杆分别通过销轴装于所述安装座的左右侧壁之间，N个推杆形状均为楔形柱体，N个推杆均具有底面和相对于底面倾斜的工作面，N个推杆底面和推杆小端相交边具有倒角，第一推杆大端位于通孔一侧，通过销轴装于所述安装座的左右侧壁之间，第一推杆中部与所述通孔位置对应，第一推杆工作面朝向所述通孔，第一推杆底面和所述通孔轴线垂直，第二推杆大端相对第一推杆大端位于通孔另一侧，通过销轴装于所述安装座的左右侧壁之间，第二推杆工作面和所述第一推杆小端倒角接触，接触点位于第二推杆中部和销轴之间，第二推杆底面和所述通孔轴线垂直，其余N－2个推杆的位置关系依次类推，所述推杆机构的通孔朝向安装推销的阶梯大圆孔，且推杆机构的通孔与所述本体的通孔同轴，销轴与安装座孔过渡配合，销轴与N个推杆的孔间隙配合；

N个推杆作为传动机构执行件，构成杠杆机构，根据杠杆原理，N个推杆的力臂比L＝L1·L2···LN，其中L1为第一推杆的力臂比，其值为第一推杆与钢球的接触点到第一推杆与第二推杆接触点的距离；L2为第二推杆的力臂比，其值为第二推杆与第一推杆的接触点到第二推杆与第三推杆接触点的距离，其余以此类推，推杆机构在将前一级运动载荷传递到下一级时，下一级受到的运动载荷可衰减到上一级运动载荷的1/L，所述N个推杆构成的推杆机构的位移放大倍数可通过几何作图，采用轨迹相切法确定；

所述轨迹相切法既是，由于每个推杆均为刚性件，前一个推杆在绕销轴旋转运动时，依次推动后续的推杆绕各自销轴旋转运动，且前一个推杆与后一个推杆的接触点在后一个推杆的工作面上运动，基于此，N个推杆的运动轨迹可以通过几何画法得出；