本發(fā)明屬于航天器結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種航天器爆炸分離導(dǎo)向式安全回收試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

在火箭飛行過程中的各種分離動(dòng)作，如級(jí)間分離、星箭分離、整流罩分離、主捆綁裝置解鎖等都要通過火工品爆炸實(shí)現(xiàn)解鎖。爆炸力的大小，爆炸時(shí)間的準(zhǔn)確性直接影響分離效果和姿態(tài)控制，而火工品本身產(chǎn)生的強(qiáng)烈的高頻沖擊環(huán)境又影響箭上儀器設(shè)備的工作性能。從總體設(shè)計(jì)角度出發(fā)，需要在地面上模擬飛行中的爆炸分離狀態(tài)，綜合研究爆炸分離中存在的環(huán)境問題、設(shè)計(jì)問題以及失重狀態(tài)下各級(jí)段的分離姿態(tài)等問題。

CZ-7主捆綁結(jié)構(gòu)繼承在飛火箭方案，但球窩座的安裝位置從尾段調(diào)整到后過渡段。在飛火箭主捆綁裝置解鎖時(shí)，沖擊作用需通過后過渡段和尾段的對(duì)接面，才能傳遞到后過渡段上。CZ-7主捆綁解鎖時(shí)，后過渡段將直接經(jīng)受爆炸分離的沖擊環(huán)境，這種沖擊環(huán)境可能對(duì)箭上結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品構(gòu)成損傷，直接導(dǎo)致飛行失利。CZ-7后過渡段儀器設(shè)備種類及數(shù)量多、安裝多個(gè)復(fù)合材料氣瓶，分離過程中的安全性都提出了更高的要求。

在現(xiàn)有試驗(yàn)技術(shù)中，對(duì)主捆綁裝置的考核方法主要包括兩類：助推器分離試驗(yàn)和單個(gè)主捆綁裝置解鎖分離試驗(yàn)，這兩類試驗(yàn)都只能考核單個(gè)主捆綁裝置的分離性能，不能充分考核爆炸沖擊環(huán)境對(duì)儀器設(shè)備的影響。根據(jù)CZ-7型號(hào)的特點(diǎn)，需要考核箭上后過渡段氣瓶、儀器設(shè)備及反推火箭等設(shè)備在爆炸沖擊環(huán)境下的工作性能和可靠性，所以直接利用真實(shí)火工品進(jìn)行所有主捆綁裝置參加的系統(tǒng)級(jí)解鎖分離試驗(yàn)非常必要。

CZ-7一級(jí)后過渡段主捆綁裝置解鎖沖擊試驗(yàn)為系統(tǒng)級(jí)考核試驗(yàn)，首次采用全部四個(gè)主捆綁裝置同時(shí)進(jìn)行解鎖分離，火工藥量是以往相關(guān)型號(hào)同類裝置的10倍之多，導(dǎo)致沖量大，試驗(yàn)實(shí)施和安全回收難度大。系統(tǒng)級(jí)主捆綁裝置解鎖分離試驗(yàn)實(shí)施技術(shù)難度高，回收過程復(fù)雜，而該型號(hào)試驗(yàn)明確提出對(duì)解鎖分離后的主捆綁裝置進(jìn)行安全回收。由于主捆綁裝置分離沖量大，必須對(duì)分離后的主捆綁裝置運(yùn)動(dòng)進(jìn)行約束和制動(dòng)，保護(hù)主捆綁裝置的同時(shí)防止對(duì)周圍設(shè)備設(shè)施產(chǎn)生損壞；而主捆綁裝置為球頭栓與球頭栓座嵌入式結(jié)構(gòu)，在地面試驗(yàn)中球頭栓與球頭栓座分離，分離過程中容易導(dǎo)致它們之間的平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生卡滯。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)解決的技術(shù)問題

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種航天器爆炸分離導(dǎo)向式安全回收試驗(yàn)裝置，采用“旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向+滑動(dòng)副”安全導(dǎo)向回收試驗(yàn)裝置，使分離后的球頭栓在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)能夠沿調(diào)節(jié)式螺桿自由滑動(dòng)并通過緩沖回收墊進(jìn)行制動(dòng)安全回收，制動(dòng)與回收過程自動(dòng)適應(yīng)球頭栓分離運(yùn)動(dòng)軌跡，解決了球頭栓與球頭栓座之間侵徹產(chǎn)生卡滯，而導(dǎo)致無法正常解鎖分離的難題。

(二)技術(shù)方案

本發(fā)明涉及一種航天器爆炸分離導(dǎo)向式安全回收試驗(yàn)裝置，包括飛行器主捆綁裝置連接段、主捆綁裝置，飛行器主捆綁裝置連接段上部通過艙段轉(zhuǎn)接工裝與邊界模擬裝置連接，主捆綁裝置一端與飛行器捆綁連接，另一端與導(dǎo)向式回收裝置上部連接，導(dǎo)向式回收裝置下部通過鉸鏈固定地面上；在飛行器主捆綁裝置連接段內(nèi)安裝有傳感器，傳感器與測(cè)試系統(tǒng)連接；地面鋪設(shè)緩沖回收墊；當(dāng)試驗(yàn)開始后，主捆綁裝置解鎖分離，分離后的主捆綁裝置和導(dǎo)向式回收裝置沿鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述主捆綁裝置及導(dǎo)向式回收裝置4套對(duì)稱分布在飛行器主捆綁裝置連接段外圍。

進(jìn)一步地，所述邊界模擬裝置包括基座、柱塊和橫梁，其中基座分別與柱塊和地面基礎(chǔ)連接，柱塊與橫梁連接。

進(jìn)一步地，所述的緩沖回收墊由氣囊、海綿和橡膠分層鋪墊而成，氣囊位于中間，橡膠和海綿分別位于上層和下層。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)向式安全回收裝置包括連接支撐座、可調(diào)式套筒、拉桿式雙耳、鉸鏈、支撐連接底座；所述主捆綁裝置與連接支撐座上部連接，二者之間設(shè)置有滑動(dòng)副，下部套在可調(diào)式套筒里面；可調(diào)式套筒套在拉桿式雙耳外面，拉桿式雙耳上部與可調(diào)式套筒連接固定，下部連接鉸鏈，鉸鏈與支撐連接底座連接，支撐連接底座固定在地面；所述的滑動(dòng)副的功能是在主捆綁裝置解鎖分離過程中自動(dòng)調(diào)整回收導(dǎo)向桿長(zhǎng)度，從而避免球頭栓與球頭雙座之間的卡滯問題。

進(jìn)一步地，所述連接支撐座包括調(diào)節(jié)式螺桿、對(duì)接面、對(duì)接孔，其中調(diào)節(jié)式螺桿與對(duì)接面垂直固定，調(diào)節(jié)式螺桿嵌套在可調(diào)式套筒里面，主捆綁裝置通過對(duì)接孔和連接支撐座上部連接，對(duì)接面處設(shè)置滑動(dòng)副。

進(jìn)一步地，所述可調(diào)式套筒兩端為連接上螺孔和連接下螺孔，中間為拉桿調(diào)節(jié)區(qū)，連接上螺孔和連接下螺孔分別為左旋和右旋。

進(jìn)一步地，所述拉桿式雙耳由上部為第二調(diào)節(jié)式螺桿，下部為雙耳，雙耳上設(shè)有雙耳銷孔，其中第二調(diào)節(jié)式螺桿與可調(diào)式套筒為嵌套式連接。

進(jìn)一步地，所述支撐連接底座包括地面對(duì)接面，地面對(duì)接面上設(shè)有地面對(duì)接孔，地面對(duì)接孔與地面基礎(chǔ)連接，背面垂直固定單耳，單耳上設(shè)有單耳銷孔，單耳銷孔與雙耳銷孔通過銷連接。

工作機(jī)理：

主捆綁裝置解鎖分離過程中，主捆綁裝置分離并向外運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中主捆綁裝置通過滑動(dòng)副沿調(diào)節(jié)式螺桿滑動(dòng)并自動(dòng)協(xié)調(diào)球頭栓和球頭栓座之間的相對(duì)位置，保證二者順利脫離；球頭栓與球頭栓座完全脫離后，主捆綁裝置在第二調(diào)節(jié)式螺桿和可調(diào)式套筒約束下沿鉸鏈做圓周運(yùn)動(dòng)；在運(yùn)動(dòng)到合適的位置后被緩沖回收墊制動(dòng)回收，從而實(shí)現(xiàn)主捆綁裝置4的制動(dòng)安全導(dǎo)向回收。

(三)有益效果

(1)采用“旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向+滑動(dòng)副”的方式，保證了分離裝置的導(dǎo)向式安全回收；

(2)能夠?qū)崿F(xiàn)與主捆綁裝置協(xié)調(diào)裝配，可調(diào)整連接間隙和高度；

(3)實(shí)現(xiàn)了后過渡段主捆綁裝置解鎖系統(tǒng)級(jí)考核試驗(yàn)的無卡滯解鎖分離和沿預(yù)定軌跡的導(dǎo)向安全回收，解決了大沖量、高危分離體制動(dòng)和安全回收等難題；

(4)使制動(dòng)與回收過程自動(dòng)適應(yīng)主捆綁裝置球頭栓分離運(yùn)動(dòng)軌跡；

附圖說明

圖1：爆炸分離導(dǎo)向式安全回收試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)圖

其中，1-邊界模擬裝置 2-艙段轉(zhuǎn)接工裝 3-飛行器主捆綁裝置連接段 4-主捆綁裝置 5-滑動(dòng)副 6-連接支撐座 7-可調(diào)式套筒 8-拉桿式雙耳 9-鉸鏈，10-支撐連接底座 11-緩沖回收墊 12-測(cè)量系統(tǒng)；

圖2：連接支撐座結(jié)構(gòu)圖

其中，601-調(diào)節(jié)式螺桿，602-對(duì)接面，603-對(duì)接孔。

圖3：可調(diào)式套筒結(jié)構(gòu)圖

其中，701-連接上螺孔，702-連接下螺孔，703-拉桿調(diào)節(jié)區(qū)

圖4：拉桿式雙耳結(jié)構(gòu)圖

其中，801-第二調(diào)節(jié)式螺桿，802-雙耳，803-雙耳銷孔

圖5：支撐連接底座結(jié)構(gòu)圖

其中，1001-地面對(duì)接面，1002-地面對(duì)接孔，1003-單耳銷孔，1004-單耳

具體實(shí)施方式

除了下面所述的實(shí)施例，本發(fā)明還可以有其它實(shí)施例或以不同方式來實(shí)施。因此，應(yīng)當(dāng)知道，本發(fā)明并不局限于在下面的說明書中所述或在附圖中所示的部件的結(jié)構(gòu)的詳細(xì)情況。當(dāng)這里只介紹一個(gè)實(shí)施例時(shí)，權(quán)利要求并不局限于該實(shí)施例。

本實(shí)施例一種航天器爆炸分離導(dǎo)向式安全回收試驗(yàn)裝置，包括飛行器主捆綁裝置連接段3、主捆綁裝置4，飛行器主捆綁裝置連接段3上部通過艙段轉(zhuǎn)接工裝2與邊界模擬裝置1連接，主捆綁裝置4及導(dǎo)向式回收裝置4套對(duì)稱分布在飛行器主捆綁裝置連接段3外圍；每一套主捆綁裝置4一端與飛行器主捆綁裝置連接段3捆綁連接，另一端與導(dǎo)向式回收裝置上部連接，導(dǎo)向式回收裝置下部通過鉸鏈9固定地面上；在飛行器主捆綁裝置連接段3內(nèi)安裝有傳感器，傳感器與測(cè)試系統(tǒng)連接；地面鋪設(shè)緩沖回收墊11；當(dāng)試驗(yàn)開始后，主捆綁裝置4解鎖分離，分離后的主捆綁裝置4和導(dǎo)向式回收裝置沿鉸鏈9轉(zhuǎn)動(dòng)。

邊界模擬裝置1包括基座、柱塊和橫梁，其中基座分別與柱塊和地面基礎(chǔ)連接，柱塊與橫梁連接。

緩沖回收墊由氣囊、海綿和橡膠分層鋪墊而成，氣囊位于中間，橡膠和海綿分別位于上層和下層。

導(dǎo)向式回收裝置包括連接支撐座6、可調(diào)式套筒7、拉桿式雙耳8、支撐連接底座10；所述主捆綁裝置4與連接支撐座6上部連接，二者之間設(shè)置有滑動(dòng)副5，下部套在可調(diào)式套筒7里面；可調(diào)式套筒套7在拉桿式雙耳8外面，拉桿式雙耳8上部與可調(diào)式套筒7連接固定，下部連接鉸鏈9，鉸鏈9與支撐連接底座10連接，支撐連接底座10固定在地面；所述的滑動(dòng)副5的功能是在主捆綁裝置4解鎖分離過程中自動(dòng)調(diào)整回收導(dǎo)向桿長(zhǎng)度，從而避免球頭栓與球頭雙座之間的卡滯問題。

連接支撐座6包括調(diào)節(jié)式螺桿601、對(duì)接面602、對(duì)接孔603，其中調(diào)節(jié)式螺桿601與對(duì)接面602垂直固定，調(diào)節(jié)式螺桿601嵌套在可調(diào)式套筒7里面，主捆綁裝置4通過對(duì)接孔603和連接支撐座6上部連接，對(duì)接面602處設(shè)置滑動(dòng)副。

可調(diào)式套筒7兩端為連接上螺孔701和連接下螺孔702，中間為拉桿調(diào)節(jié)區(qū)703，連接上螺孔701和連接下螺孔702分別為左旋和右旋。

拉桿式雙耳8由上部為第二調(diào)節(jié)式螺桿801，下部為雙耳802，雙耳802上設(shè)有雙耳銷孔803，其中第二調(diào)節(jié)式螺桿801與可調(diào)式套筒7為嵌套式連接。

支撐連接底座10包括地面對(duì)接面1001，地面對(duì)接面1001上設(shè)有地面對(duì)接孔1002，支撐連接底座10通過地面對(duì)接孔1002與地面基礎(chǔ)連接，反面垂直固定單耳1004，單耳1004上設(shè)有單耳銷孔1003，單耳銷孔1003與雙耳銷孔803通過轉(zhuǎn)動(dòng)銷連接。

工作機(jī)理：

主捆綁裝置4解鎖分離過程中，主捆綁裝置4分離并向外運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中主捆綁裝置4通過滑動(dòng)副5沿調(diào)節(jié)式螺桿601滑動(dòng)并自動(dòng)協(xié)調(diào)球頭栓和球頭栓座之間的相對(duì)位置，保證二者順利脫離；球頭栓與球頭栓座完全脫離后，主捆綁裝置在第二調(diào)節(jié)式螺桿801和可調(diào)式套筒7約束下沿鉸鏈9做圓周運(yùn)動(dòng)；在運(yùn)動(dòng)到合適的位置后被緩沖回收墊11制動(dòng)回收，從而實(shí)現(xiàn)主捆綁裝置4的制動(dòng)安全導(dǎo)向回收。

該方法可應(yīng)用于各型號(hào)主捆綁裝置解鎖考核試驗(yàn)中，還可應(yīng)用于大沖量、高危分離體的制動(dòng)和安全回收爆炸分離試驗(yàn)中。

上面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。本發(fā)明中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容均可以采用現(xiàn)有技術(shù)。