航天飞行器用的夹紧连接装置制造方法及图纸

一种航天飞行器可分离部件用的改进的夹紧连接装置．它包括一个包带，用来使多个夹持器将航天飞行器可分离部件法兰上的斜面夹紧．另外法兰周边上有止动槽．分别纳入每个夹持器上安装的一个承剪销．这些承剪销承受任何切力和扭力，并在航天飞行器部件的结构件之间传递这些力，而不会对包带产生附加的力．（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及连接航天飞行器可分离部件的夹紧连接装置，特别是不改变轴向载荷就能够防止相对转动并传递切力和扭力的V形夹紧连接装置。通常这个轴向载荷是由连接航天飞行器可分离部件的包带产生的。连接航天飞行器可分离部件的连接装置在助推段的爬升飞行段以及如果必要时还有再入大气层给航天飞行器主要载荷传递提供重要的结构连接环节。例如卫星进入一个永久性轨道时常常抛出它自身结构的一部分，如推进发动机。显而易见，航天飞行器连接装置必须设计得不但重量轻，而且要有十分高的可靠度。这是因为发射航天飞行器花费很高，而且出了毛病一般难于去修理。由于这一特殊
从二十世纪五十年代发展到了今天，人们对把可能失效的零部件减到最少的设计要求已经有了认识。即使在实现了从航天飞机上发射卫星和航天飞行器的今天使人进入太空所包含的高昂代价，也仍然需要设计自动的不需要人操纵的而且可靠性极高的连接装置。把航天飞行器有效载荷送到外层空间需花费高额代价，这使得把重量减到最小的设计准则仍然同以往一样重要。这一领域的设计者认识到用包带夹紧装置把航天飞行器可分离部件固定在一起比用爆炸连接装置更符合客观需要。这样可以使对航天飞行器有效载荷(如电子器件)产生不利振动的爆炸冲击减到最小。二十世纪六十年代推荐了一种叫Marman带的连接装置，这种带子包含有许多V形夹持器或楔形靴，这些器件给航天飞行器可分离部件外表面的法兰提供V形夹紧，用一对间隔开的爆炸螺栓(Pyrotechnictension bolts)将一对可分离的包带连接在一起，爆炸栓可以调整固定住V形连接件的包带。包带被用来在V形夹持器上产生向内的径向力，进而使夹持器在轴向上楔紧航天飞行器可分离部件圆柱形外壳结构上的法兰。这种V形带连接件通过连接装置的结构接头基本上形成对轴向载荷和弯矩的传递。小的切力和扭力载荷通过这个接头靠法兰表面和楔块之间的摩擦力来传递。如果航天飞行器要承受相当大的会产生很大剪切扭转载荷的力的话，要么在法兰之间加键，要么考虑到预期的切力扭力的量值而必须仔细地控制给包带加载时加上去的摩擦载荷。因此在航天飞机出现以前，为连接航天飞行器可分离部件所依赖的主要连接装置是V形带连接件。这些连接件用包带围起来以保持飞船部件之间的轴向加载。通常是靠操纵切力和扭力来产生V形带连接件的摩擦力和航天飞行器部件法兰或圆柱形结构的轴向加载的摩擦力。产生切力和扭力的原因很多，如由于火箭特别是固体燃料火箭燃烧产生的周期性、烧完时燃料箱重心的变化、控制火箭的喷管万向的变化、为达到预定轨道火箭弹道的改变、飞行当中火箭自身的弯曲、振动等等原因而产生的瞬时力，然而一般来说，飞行中纵向力对任一横向载荷的比值大约为10∶1。但是，当航天飞行器要从航天飞机的底座上发射时，剪切力和扭力会大大增加。如图4所示，航天飞行器有效载荷的位置偏离于火箭102的主火箭推力，这个位置可能产生的轴向载荷与横向载荷之比大约为1∶1。另外，由于最少的约束点产生最少的可能断裂点，因此航天飞行器通常吊装在容许产生横向附加振动的可以脱开的约束点上。另外，如果需要的话，考虑到再入着陆的可能性及与它有关的大的横向载荷，航天飞机100也需要设计某种夹紧连接装置。当横向载荷相当大时，要在航天飞行器可分离部件的法兰之间加键来解决这个问题。大家公认，传递切力和扭力的能力提高了，可分离部件之间就有可能卡住。大家也公认，在一起摩擦的金属零件在外层空间比在地球上更有可能卡住，甚至于焊在一起。另外，同火箭发射航天飞行器比较，使用航天飞机还可以增加航天飞行器的直径。有了更大的直径，就更需要传递切力和扭力，从而防止航天飞行器可分离部件之间的相对转动。航天飞机发射的航天飞行器所增加的承剪要求由下式导出S＝f(Pax+ (4SH)/(D) ) (1)式中S＝mgT 横向力Pax＝mgA 轴向力m＝航天飞行器的质量D＝夹紧直径H＝连接夹具以上的航天飞行器的重心gT＝横向加速度gA＝轴向加速度f＝夹具上的摩擦系数(承剪的要求)代入得出f =1gA /gT +4HD(2)]]>如表1所示对航天飞机发射的和一次使用火箭发射的航天飞行器代入典型值，可以最恰当地评价该方程式(2)。表一载荷因子 外形参数 剪切因子gA gT H D f航天飞机 4 6 40 90 .41一次使用火箭 16 1.5 30 36 .07航天飞机发射的航天飞行器的剪切因子远远超过了一次使用火箭的，而0.4的剪切因子不可能通过摩擦力来可靠地提供。因此需要有机械承剪件。在连接装置的设计中存在的另一个限制是这样一种清楚的认识，即包带的设计已经达到了一个相当成熟和可靠的技术阶段，因此在用增加切力和扭力来解决出现的问题时，必须确定在包带上没有任何会导致重新设计的额外载荷。对这一问题提出的先有技术解决方法之一示于图7，图中，连接装置200利用了一系列铝制楔块组合件202，这些楔块通过一根固紧包带204对接头法兰206和208施力。法兰206的内表面有一组大约60个园锥形止动槽围绕法兰直径间隔地分布以容纳剪切锥214。剪切锥可调地安装在下法兰208的螺纹孔210里的螺纹轴212上。因此，单个剪切锥可以调节以消除在法兰206止动槽里任何可能存在的间隙。然而必须要保证不发生卡住和粘住的现象。所以为了检查剪切锥是否会粘在航天飞行器可分离部件上，需要在适当的昂贵的试验模型上进行试验，例如，在航天飞行器试验期间实际分离一下这些部件。很容易懂得，位于预定为15～20°锐角的园锥面上的锥体斜面，事实上会形成凸轮形的表面，而任何剪切载荷作用以及不重合，都会产生相应的反向轴向力，这个力会增加包带上的径向力。因此，在航天这一领域里还需要改进用于固定两个航天飞行器可分离部件的夹紧连接装置。本专利技术提供了一个用可脱开的包带将航天飞行器第一和第二可分离部件连接在一起的夹紧连接装置。每一个可分离部件都有带夹紧斜面和接触面的法兰，各个接触面可以是平滑的。这和成功的先有技术设计是一致的。它已经为外层空间的反复试验所证实。夹紧连接装置有许多夹持器或自由活动的楔形块，用来把包带的径向力传递给航天飞行器第一和第二部件各自的法兰上。在最佳实施例中，可以安装一个延伸在夹持器斜面之间而能够完全限制切力和扭力的承剪销，这不会增加包带的轴向载荷，也不会锁住连接装置而阻止光滑接触面的预定的脱开。为了容纳这些承剪销，在航天飞行器部件的每个法兰外周缘上设计了止动槽。最后可用片簧加偏压使承剪销进入止动槽。从下面参考附图详细描述的最佳实施例中可以清楚地了解本专利技术的目的和特征，图中同样的部件标示同样的编号。图1是体现本专利技术的航天飞行器的侧视立面示意图;图2是夹紧连接装置的部分平面图;图3是本专利技术的连接装置部件分解示意图;图4是航天飞机和火箭的侧面主视示意图;图5是本专利技术的侧面透视剖面图;图6是本专利技术一部分的侧视局部剖面图;图7是一种先有技术实例的侧视剖面图。下边的说明是为了使任何在航天工业中精通本领域技术的人使用本专利技术而提供的，它阐明了本专利技术的专利技术人深思熟虑的最好模式。但是精通本领域技术的人仍然很容易做到对本专利技术的各种改进，因为本专利技术的一般设计原理可应用来提供一本文档来自技高网...

【技术保护点】
在一种其第一和第二可分离部件用包带Ｖ形夹紧装置沿轴向固定在一起以承受轴向载荷和弯矩的航天飞行器中，连接装置的改进包括：一种位于航天飞行器第一部件上的具有第一止动槽的第一法兰；一种位于航天飞行器第二部件上的具有第二止动槽的第二法兰；一 种将包带的径向力传递到第一和第二法兰上以使它们固定在一起的夹持器；以及一种安装在夹持器上以啮合互补的第一和第二止动槽的承剪销，承剪销和止动槽相互配合而防止法兰之间的相对转动，承剪销能够传递切力和扭力而不会增加由包带产生的轴向载荷，也不会 锁住连接装置而阻止其预定的脱开。

【技术特征摘要】
US 1986-5-27 866812书来确定。权利要求1.在一种其第一和第二可分离部件用包带V形夹紧装置沿轴向固定在一起以承受轴向载荷和弯矩的航天飞行器中，连接装置的改进包括一种位于航天飞行器第一部件上的具有第一止动槽的第一法兰；一种位于航天飞行器第二部件上的具有第二止动槽的第二法兰；一种将包带的径向力传递到第一和第二法兰上以使它们固定在一起的夹持器；以及一种安装在夹持器上以啮合互补的第一和第二止动槽的承剪销，承剪销和止动槽相互配合而防止法兰之间的相对转动，承剪销能够传递切力和扭力而不会增加由包带产生的轴向载荷，也不会锁住连接装置而阻止其预定的脱开。2.根据权利要求1所述的航天飞行器的夹紧连接装置，其中，每个法兰上的止动槽从各自的接触面沿法兰的周边延伸到斜面上。3.根据权利要求2所述的航天飞行器的夹紧连接装置，其中，夹持器具有第一和第二夹持法兰，每个法兰有一个孔，承剪销止推轴颈分别松动地套在孔中。4.根据权利要求3所述的航天飞行器的夹紧连接装置，还包括一个向承剪销施加偏压，使承剪销压向轴孔一侧的弹簧件。5.在一种其第一和第二可分离部件用可脱开的包带沿轴向固定在一起以承受轴向载荷和弯矩的航天飞行器中，连接装置的改进包括航天飞行器第一部件上的第一法兰具有第一斜面和第二接触面，第一斜面与第二接触面成锐角;航天飞行器第二部件上的第二法兰具有第一斜面和与第一法兰接触面配合的第二接触面，第一斜面与第二接触面成锐角，两个相应的接触面都是光滑的;一种将包带的径向力传递到第一和第二法兰上以使它们固定在一起的夹持器，它有一对配合斜面与第一和第二法兰的第一斜面相互配合，以便从包带的径向力中产生轴向力，以及第、第二法兰和夹持器上协同防止法兰光滑接触面之间相对转动的机构，包括安装在夹持器上的至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：维特曼阿洛瓦，
申请(专利权)人：休斯电子公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]