專利名稱：直推式火工螺母的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
航天領(lǐng)域，適用于航天器機構(gòu)釋放裝置。
技術(shù)背景釋放裝置就是解除原先連接關(guān)系或緊固約束的裝置，從而為展開或分離做好準(zhǔn)備。目前實現(xiàn)航天器機構(gòu)釋放功能的裝置主要采用火エ裝置，火エ裝置是利用火藥燃燒或爆炸產(chǎn)生的能量來實現(xiàn)釋放功能，主要由起爆器和功能組件組成。目前常用的火エ裝置主要包括爆炸螺栓、火エ螺母、切割器、火エ鎖，其中爆炸螺栓、切割器和火エ鎖釋放時均需要很大的分離力，因此要采用較大的爆炸能，釋放時造成的沖擊較大。而火エ螺母釋放時所需分離カ較小，可以有效緩和分離沖擊，因此在航天器釋放裝置中廣泛應(yīng)用?；馥菽敢话阌梅殖蓛砂氲拈_合螺母與連接螺栓連接，通過燃?xì)庾饔么蜷_螺母而釋放螺栓與螺母之間的連接關(guān)系。參照《航天器結(jié)構(gòu)與機構(gòu)》一書中給出的較常用的套筒式火エ螺母和活塞式火エ螺母，兩者功能組件中均包含兩個推動組件，其中第一個推動組件首先通過燃?xì)馔苿咏獬_合螺母的徑向位移約束，第二個推動組件則隨后通過燃?xì)馔苿訉㈤_合螺母脹開，從而實現(xiàn)螺母與連接螺栓之間的脫開?；馥菽缸鳛獒尫叛b置，其能否正常工作將直接影響到整個航天發(fā)射任務(wù)的成敗，因此對其工作可靠性要求極高。由于常用的套筒式火エ螺母和活塞式火エ螺母均含有兩個推動組件，故其結(jié)構(gòu)以及做功過程相對復(fù)雜，導(dǎo)致研制成本和結(jié)構(gòu)重量上升，同時也不利于提高裝置的工作可靠性。
發(fā)明內(nèi)容目前常用的套筒式和活塞式火エ螺母功能組件中均包括了兩個推動組件，兩個推動組件分別實現(xiàn)解除開合螺母徑向約束和開合螺母的脹開。同一火エ螺母中包括兩個或多個推動組件會増加火エ螺母結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度和研制成本，更為重要的是降低了釋放裝置工作的可靠性。為降低火エ螺母結(jié)構(gòu)復(fù)雜度和研制成本，提高工作可靠性，有必要對只含有單個推動組件的火エ螺母設(shè)計方案進(jìn)行研究，即只通過單個推動組件的推動作用實現(xiàn)解除開合螺母徑向位移約束及脹開開合螺母的最終目的。本產(chǎn)品為一新型火エ螺母，只含有ー個推動組件，該火エ螺母與螺栓配合后用于固定或釋放被連接件，其特征在干該直推式火エ螺母由前端到后端依次包括起爆器、功能組合體，兩者之間通過對接ロ密封對接；上述功能組合體最外層為殼體，殼體內(nèi)部由前向后依次包括弧面活塞、套筒、開合螺母、弧面螺套和固定環(huán)；上述開合螺母由上下兩瓣帶螺紋的襯塊組成，襯塊外側(cè)具有凸臺，且凸臺上帶有剪切凸塊；襯塊兩端面均具有內(nèi)切斜面,エ作過程中分別與弧面活塞、弧面螺套的弧面切合，在燃?xì)馔屏ψ饔孟旅涢_開合螺母；上述套筒位于殼體和開合螺母之間，套筒的內(nèi)側(cè)具有凸臺，通過與開合螺母外側(cè)的凸臺相配合將兩個襯塊套住，襯塊再將螺栓夾住，實現(xiàn)被連接件之間的連接；另外，套筒內(nèi)側(cè)的內(nèi)凸臺上具有與開合螺母上的剪切凸塊配合的剪切凹槽；上述固定環(huán)通過螺紋套住并固定殼體的后端，固定環(huán)環(huán)向打有多個螺栓孔，通過螺釘固定于被連接件ー側(cè)。根據(jù)上述的直推式火エ螺母的工作方法，其特征在于包括以下過程a)、連接狀態(tài)連接狀態(tài)下，弧面活塞位于殼體與起爆器的對接ロ端，螺栓受拉伸載荷的作用；該狀態(tài)下，套筒內(nèi)側(cè)的凸臺將開合螺母外側(cè)的凸臺套住，為開合螺母的兩瓣襯塊提供徑向位移約束，從而將螺栓夾住，弧面螺套與襯塊內(nèi)切斜面切合為開合螺母提供拉伸載荷的支反力；而開合螺母襯塊上的剪切凸塊也與套筒的剪切凹槽相配合，從而為開合螺母提供環(huán)向位移約束；綜上所述，在連接狀態(tài)下，火エ螺母殼體內(nèi)部的各組件處于壓緊狀態(tài)，其位移自由度均已被約束。b)、釋放過程起爆器接收到起爆信號后開始工作，其產(chǎn)生的高壓燃?xì)馔ㄟ^起爆器與殼體的對接ロ進(jìn)入殼體內(nèi)部；高壓燃?xì)膺M(jìn)入殼體內(nèi)部后最先作用于弧面活塞，進(jìn)而直接對與之接觸的套筒產(chǎn)生向后的推力；在推力作用下，套筒上的剪切凹槽將開合螺母的剪切 凸塊沖斷，弧面活塞和套筒沿推力方向的位移約束被解除；弧面活塞和套筒在推力作用下向后部移動，移動一定距離后，套筒內(nèi)側(cè)的凸臺與開合螺母外側(cè)的凸臺錯位，套筒對開合螺母襯塊的徑向位移約束被解除，而此時弧面活塞的弧面也剛好與開合螺母一端的內(nèi)切斜面切合；開合螺母兩端的內(nèi)切面分別與弧面活塞、弧面螺套的弧面切合，在推力作用下，徑向位移約束已解除的開合螺母襯塊被兩端弧面脹開，螺栓被松開，進(jìn)而實現(xiàn)被連接件的釋放。該火エ螺母設(shè)計方案相比較之前常用的各型號火エ螺母更為簡捷、直觀。首先，新方案可以有效降低火エ螺母的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，減少組件數(shù)量；其次，新方案火エ螺母的工作過程簡單、直接，可以進(jìn)一歩提高釋放裝置的工作可靠性；最后，通過簡化組件，使得新方案火エ螺母的結(jié)構(gòu)重量較以往方案有所下降，可以實現(xiàn)航天器結(jié)構(gòu)減重，進(jìn)而提高運載效率。

圖I是本實用新型的立體示意圖；圖2是本實用新型的立體分離示意圖；圖3是本實用新型的正視圖；圖4是套筒與開合螺母配合示意圖；圖5是實用新型連接狀態(tài)下的剖視圖；圖6是開合螺栓徑向約束解除狀態(tài)下的剖視圖；圖7是開合螺栓脹開狀態(tài)下的剖視圖；附圖中標(biāo)號名稱I.起爆器，2.殼體，3.弧面活塞，4.套筒，5.開合螺母，6.弧面螺套，7.固定環(huán)，8.被連接件，9.連接螺栓，10.剪切凸塊，11.剪切凹槽。
具體實施方式
參照圖2，本實用新型火エ螺母組件的裝配順序依次為2 — 3 — 4 — 5 — 6 — 7 — 8 — 9 — I。其中殼體內(nèi)表面與弧面活塞外表面之間通過密封圈密封，防止燃?xì)馔饴?；開合螺母通過剪切凸塊與套筒上的剪切凹槽配合定位(見圖4);連接螺栓與開合螺母之間、殼體和固定環(huán)之間以及起爆器與殼體之間均通過螺紋連接；固定環(huán)通過螺釘與被連接件連接。除被連接件外，火エ螺母其它組件均采用高強鋼制作。[0021]圖5為火エ螺母的連接狀態(tài)，該狀態(tài)下連接螺栓受拉載荷作用?；∶婊钊麅蓚?cè)的接觸面分別與殼體底部以及套筒接觸；套筒右端凸臺為開合螺母提供徑向位移約束，并通過剪切凹槽與開合螺栓上的剪切凸塊的配合防止開合螺栓發(fā)生橫向滑移(見圖4);開合螺母右側(cè)與弧面螺套接觸，由于其徑向自由度已被套筒約束，因此不會發(fā)生脹開。綜上所述，在連接狀態(tài)下，火エ螺母殼體內(nèi)部的各組件均處于壓緊狀態(tài)，其位移自由度均已被約束。圖6為火エ螺母釋放過程的第一階段。該階段中，起爆器接收到起爆信號開始エ作，其產(chǎn)生的燃?xì)庠谒查g對弧面活塞產(chǎn)生很大的推動力，在推動力作用下開合螺母上的剪切凸塊被套筒沖斷，弧面活塞和套筒的橫向位移約束被解除，燃?xì)馔苿踊∶婊钊吞淄灿乙?，?dāng)套筒移動一定距離后，套筒對開合螺母徑向位移的約束被完全解除，此時弧面活塞右部的弧面部分已與開合螺母左端內(nèi)斜斜面切合。圖7為火エ螺母釋放過程的第二階段。通過第一階段的工作，火エ螺母的弧面活塞和套筒的橫向自由度以及開合螺母的徑向自由度已被完全釋放，弧面活塞的弧面部分已與開合螺母內(nèi)切斜面切合。第二階段，弧面活塞在燃?xì)馔苿酉吕^續(xù)右移，開合螺母在左側(cè)弧面活塞和右側(cè)弧面螺套弧面的擠壓作用下脹開，開合螺母與連接螺栓之間的脫開實現(xiàn)了兩個被連接件之間的連接釋放。
權(quán)利要求1. 一種直推式火エ螺母，與螺栓(9)配合后用于固定或釋放被連接件(8)，其特征在于 該直推式火エ螺母由前端到后端依次包括起爆器(I)、功能組合體，兩者之間通過對接ロ密封對接； 上述功能組合體最外層為殼體(2)，殼體(2)內(nèi)部由前向后依次包括弧面活塞(3)、套筒(4)、開合螺母(5)、弧面螺套(6)和固定環(huán)(7); 上述開合螺母(5)由上下兩瓣帶螺紋的襯塊組成，襯塊外側(cè)具有凸臺，且凸臺上帯有剪切凸塊(10);襯塊兩端面均具有內(nèi)切斜面，工作過程中分別與弧面活塞(3)、弧面螺套(6)的弧面切合，在燃?xì)馔屏ψ饔孟旅涢_開合螺母；上述套筒(4)位于殼體(2)和開合螺母(5)之間，套筒的內(nèi)側(cè)具有凸臺，通過與開合螺母外側(cè)的凸臺相配合將兩個襯塊套住，襯塊再將螺栓(9)夾住，實現(xiàn)被連接件(8)之間的連接；另外，套筒內(nèi)側(cè)的內(nèi)凸臺上具有與開合螺母上的剪切凸塊(10)配合的剪切凹槽(11)；上述固定環(huán)(7)通過螺紋套住并固定殼體(2)的后端，固定環(huán)環(huán)向打有多個螺栓孔，通過螺釘固定于被連接件(8) —側(cè)。
專利摘要本產(chǎn)品為一種直推式火工螺母，屬于航天領(lǐng)域。它由頭部到尾部依此包括起爆器(1)、殼體(2)、弧面活塞(3)、套筒(4)、開合螺母(5)、弧面螺套(6)、固定環(huán)(7)、被連接件(8)、連接螺栓(9)。其中起爆器(1)和連接螺栓(9)均可采用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。相比較目前航天領(lǐng)域常用的各型號火工螺母，該型號火工螺母重量輕、構(gòu)造簡單，分離釋放過程直接、可靠。在實際工程應(yīng)用中，使用該型號火工螺母可以有效降低結(jié)構(gòu)重量，減少研制成本，提高結(jié)構(gòu)連接和釋放的可靠性。
文檔編號F16B37/10GK202522149SQ20122000608
公開日2012年11月7日 申請日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者陳佳, 黃盛 申請人:南京航空航天大學(xué)