一种挂钩式连接与解锁装置制造方法及图纸

一种挂钩式连接与解锁装置，包括上端框(1)、旋转块(2)、滚轴(3)、基座(4)、内撑环(5)、下端框(6)、电机组件(7)、连杆(8)和滚轮(9)；上端框(1)、下端框(6)分别固接在待连接与解锁的两个结构件(10和11)上；上端框(1)上设置沟槽；下端框(6)上固接基座(4)，旋转块(2)一端通过滚轴(3)连接在基座(4)上，旋转块(2)的另一端的一侧设置凸起，凸起的形状与上述沟槽形状配合，另一侧设置凹槽，内撑环(5)放置在所述的凹槽内，内撑环(5)通过连杆(8)与电机组件(7)连接在一起；在电机组件(7)驱动作用下，通过内撑环(5)的扩展、收缩，使得旋转块(2)上的凸起绕滚轴(3)旋转进入上端框(1)的沟槽或离开上端框(1)的沟槽，从而实现两个结构件(10和11)的锁紧与释放。

A hook type connection and unlocking device

\u4e00\u79cd\u6302\u94a9\u5f0f\u8fde\u63a5\u4e0e\u89e3\u9501\u88c5\u7f6e\uff0c\u5305\u62ec\u4e0a\u7aef\u6846(1)\u3001\u65cb\u8f6c\u5757(2)\u3001\u6eda\u8f74(3)\u3001\u57fa\u5ea7(4)\u3001\u5185\u6491\u73af(5)\u3001\u4e0b\u7aef\u6846(6)\u3001\u7535\u673a\u7ec4\u4ef6(7)\u3001\u8fde\u6746(8)\u548c\u6eda\u8f6e(9)\uff1b\u4e0a\u7aef\u6846(1)\u3001\u4e0b\u7aef\u6846(6)\u5206\u522b\u56fa\u63a5\u5728\u5f85\u8fde\u63a5\u4e0e\u89e3\u9501\u7684\u4e24\u4e2a\u7ed3\u6784\u4ef6(10\u548c11)\u4e0a\uff1b\u4e0a\u7aef\u6846(1)\u4e0a\u8bbe\u7f6e\u6c9f\u69fd\uff1b\u4e0b\u7aef\u6846(6)\u4e0a\u56fa\u63a5\u57fa\u5ea7(4)\uff0c\u65cb\u8f6c\u5757(2)\u4e00\u7aef\u901a\u8fc7\u6eda\u8f74(3)\u8fde\u63a5\u5728\u57fa\u5ea7(4)\u4e0a\uff0c\u65cb\u8f6c\u5757(2)\u7684\u53e6\u4e00\u7aef\u7684\u4e00\u4fa7\u8bbe\u7f6e\u51f8\u8d77\uff0c\u51f8\u8d77\u7684\u5f62\u72b6\u4e0e\u4e0a\u8ff0\u6c9f\u69fd\u5f62\u72b6\u914d\u5408\uff0c\u53e6\u4e00\u4fa7\u8bbe\u7f6e\u51f9\u69fd\uff0c\u5185\u6491\u73af(5)\u653e\u7f6e\u5728\u6240\u8ff0\u7684\u51f9\u69fd\u5185\uff0c\u5185\u6491\u73af(5)\u901a\u8fc7\u8fde\u6746(8)\u4e0e\u7535\u673a\u7ec4\u4ef6(7)\u8fde\u63a5\u5728\u4e00\u8d77\uff1b\u5728\u7535\u673a\u7ec4\u4ef6(7)\u9a71\u52a8\u4f5c\u7528\u4e0b\uff0c\u901a\u8fc7\u5185\u6491\u73af(5)\u7684\u6269\u5c55\u3001\u6536\u7f29\uff0c\u4f7f\u5f97\u65cb\u8f6c\u5757(2)\u4e0a\u7684\u51f8\u8d77\u7ed5\u6eda\u8f74(3)\u65cb\u8f6c\u8fdb\u5165\u4e0a\u7aef\u6846(1) The trench or the groove of the upper end frame (1) is left to realize the locking and release of the two structural parts (10 and 11).

【技术实现步骤摘要】
一种挂钩式连接与解锁装置
本专利技术属于运载火箭结构
，具体是涉及一种能够实现两结构件之间的有效连接与解锁的装置。
技术介绍
运载火箭的级间及有效载荷分离装置主要有线式、点式和组合式分离三种。典型的线式分离装置有柔性导爆索、聚能切割索分离装置、膨胀管分离装置和气囊分离装置等。典型的点式分离装置有爆炸螺栓、爆炸螺母、分离螺母等。组合式分离装置主要是包带分离装置。然而已有的分离装置均是采用火工装置作为动作能源，由此带来的缺点是冲击大，使用前不可检不可测，同时还存在一定的安全性问题。比如包带式分离装置主要由2条或2条以上包带(包带厚度一般为1.0mm～1.5mm，材料为钢或钛合金)、多个V形卡块、柱轴和分离火工元件等零件组成。柱轴安装在钢带两端，钢带内侧安装有V形卡块。当运载火箭与有效载荷对接后，把钢带围在对接面外缘，用分离火工元件(爆炸螺栓或切割器)把多条包带连接起来，通过加力装置拉紧包带，然后锁紧分离火工元件(爆炸螺栓或切割器)的锁紧螺母。包带施加预紧力后，包带对V形卡块施加径向压力，V形卡块在对接框的斜面上产生法向力，被连接的两部分被V形卡块紧紧压在一起。分离时，分离火工元件工作，使包带之间的连接瞬间断开，包带预紧力松弛，对接框能量迅速释放，对V形卡块产生径向冲击，V形卡块迅速脱离对接框，在分离弹簧作用下，有效载荷被推离运载火箭，实现分离。目前包带式分离装置一般依靠爆炸螺栓或切割器使包带之间的连接断开。由于爆炸螺栓或切割器的工作均是在几百微秒内的瞬间实现材料断裂，所以包带的预紧力及对接框的应变能也在瞬间释放，包带式分离装置分离冲击过大，对火箭安全性带来隐患。同时，由于爆炸螺栓或切割器等分离火工元件工作一次后不能重复使用，包带的解锁分离不能在地面预先检测，不利于提高运载火箭的可靠性。另外，包带加载时所产生的预紧力分布均匀性不易控制，需要反复试装，并进行局部敲击才能使得预紧力尽量均匀分布，由此带来安装操作繁琐，效率低下。薄包带预紧力受环境温度影响较大，设计及使用过程中需要考虑温度的影响，并采取一定的裕度才能保证连接刚度，这对包带允许使用的环境及安装操作带来不利影响。因此，从安全性、可靠性、使用性能等角度考虑，低冲击、高可靠、用前可检可测的分离装置具有非常大的应用需求。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：本专利技术克服现有技术和方法的不足，提供一种可用于航天运载器级间分离的挂钩式的非火工连接与解锁机构，具有占用空间小、分离冲击低、用前可检可测和可靠性高等优点。本专利技术的技术解决方案是：一种挂钩式连接与解锁装置，包括上端框、旋转块、滚轴、基座、内撑环、下端框、电机组件、连杆和滚轮；上端框、下端框分别固接在待连接与解锁的两个结构件上；上端框上设置沟槽；下端框上固接基座，旋转块一端通过滚轴连接在基座上，旋转块的另一端的一侧设置凸起，凸起的形状与上述沟槽形状配合，另一侧设置凹槽，内撑环放置在所述的凹槽内，内撑环通过连杆与电机组件连接在一起；在电机组件驱动作用下，通过内撑环的扩展、收缩，使得旋转块上的凸起绕滚轴旋转进入上端框的沟槽或离开上端框的沟槽，从而实现两个结构件的锁紧与释放。进一步的，所述的沟槽为V型槽或者截面为梯形的槽。进一步的，所述的内撑环是一种开口环，开口的两侧分别连接两个连杆的一端，两个连杆的另一端连接电机组件的输出。进一步的，所述的内撑环外侧设有U形凹槽，U形凹槽内放置滚轮，在内撑环的扩展、收缩过程中，滚轮与旋转块凹槽底面接触。进一步的，所述的内撑环是一种变截面开口环，环的内表面圆心与外表面圆心有偏心，相对于环外表面圆心，环内表面圆心向环的开口端偏离。进一步的，所述的内撑环的材料为铝合金材料。进一步的，所述的旋转块的凸起上设有半圆形凹槽，半圆形凹槽放置抗剪螺栓。进一步的，电机组件是装置的驱动源，可重复使用及测试。进一步的，电机组件使用了两个电机，两个电机互为冗余备份。进一步的，电机组件替换成液压、气动驱动源。进一步的，将一个旋转块、一个基座及上端框上对应设置的一个沟槽作为一个模块单元，通过增加模块单元的数量，以适应更大尺寸的待连接与解锁的结构件。本专利技术与现有技术相比有益效果为：(1)本专利技术设计了由下端框、基座、滚轴、旋转块、内撑环、上端框、电机组件等组成的星箭分离装置，具有结构简单、组装方便、提高了效率、节省了成本。(2)本专利技术使用电机组件代替火工品，提高了装置的安全性，并具有重复测试能力，同时也降低了分离冲击。(3)本专利技术电机组件使用了两个电机，互为冗余备份，提高了装置的分离可靠性。(4)本专利技术通过设计上对接紧固件、下对接紧固件、旋转块上V型或U型凸块与上端框上V型或U型凹槽合理配合，使得力传递路线为直线，避免弯矩产生，提高连接刚度。(5)本专利技术设计抗剪螺栓，从上端框上端穿过旋转块上半圆形凹槽拧入到上端框下端，使得装置具有抗剪能力。(6)本专利技术内撑环采用变截面设计，可以通过合理优化设计，使得内撑环在张开和闭合过程中受力均匀，提高内撑环的使用性能。(7)本专利技术挂钩式连接方式通过内撑环张开顶住旋转块，使其进入上端框的V型或U型凹槽中，实现上下端框的连接，比包带分离装置的V型槽连接方式有效、简单。(8)本专利技术通过采用具有较大刚度的内撑环，相对于传统的薄钢带，内撑环张开与释放过程的变形运动可控，所占用的静、动态包络空间小。(9)本专利技术可以通过增加模块单元(一个旋转块、一个基座及上端框上对应设置的一个沟槽)数量实现大直径星箭分离场合，便于组合化和模块化，提升装置的通用性。(10)本专利技术采用大厚度的内撑环，热容大，连接预紧力受温度影响小，具有较好的温度环境适应能力。附图说明图1为本专利技术装置外形图(侧视)；图2为本专利技术装置俯视图；图3为本专利技术装置工作原理图；图4为基座外形图(侧视)；图5为旋转块外形图(侧视)；图6为支撑环外形图(侧视)；图7为挂钩式连接与解锁装置外形图(侧视)。具体实施方式本专利技术的目的是为了公开一种可以满足航天运载器分离要求的级间乃至星箭分离方式，下面结合附图及实例对本专利技术作详细说明。如图1所示，挂钩式连接与解锁装置结构主要包括上端框1、旋转块2、滚轴3、基座4、内撑环5、下端框6、电机组件7、连杆8和滚轮9。其中上端框1通过上对接紧固件与结构件10固定在一起，下端框6通过下对接紧固件与结构件11固定在一起，旋转块2通过滚轴3与基座4连接在一起，基座4通过紧固件固定在下端框6上，内撑环5放置在旋转块2的U型槽内，内撑环5通过连杆8与电机组件7连接在一起。通过电机组件7驱动作用，实现内撑环5的扩展与收缩，进而使得旋转块2绕滚轴3旋转进入上端框1的V型槽或离开上端框1的V型槽，从而实现结构件11和结构件10的锁紧与释放。传统的包带分离装置通过包带夹持V型块采用外包式实现星箭锁紧，而挂钩式连接与解锁装置则是通过内撑环5的扩展，从内部支撑旋转块5使其与上端框1的沟槽卡紧以实现结构件间的连接。图4是本专利技术的基座示意图，在下端框6上周向均布多个基座。每个基座与图5所示的一个旋转块相对应，通过滚轴3将二者连接在一起。旋转块2用于连接上端框和下端框。旋转块2上设有U型凹槽，U型凹槽内放置支撑环5，内撑环5放置在旋转块2的U型槽内。旋转块2的凸起上设有半圆形凹槽，半圆形凹槽放置抗剪螺栓。如图6所示，内撑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种挂钩式连接与解锁装置，其特征在于：包括上端框(1)、旋转块(2)、滚轴(3)、基座(4)、内撑环(5)、下端框(6)、电机组件(7)、连杆(8)和滚轮(9)；上端框(1)、下端框(6)分别固接在待连接与解锁的两个结构件上；上端框(1)上设置沟槽；下端框(6)上固接基座(4)，旋转块(2)一端通过滚轴(3)连接在基座(4)上，旋转块(2)的另一端的一侧设置凸起，凸起的形状与上述沟槽形状配合，另一侧设置凹槽，内撑环(5)放置在所述的凹槽内，内撑环(5)通过连杆(8)与电机组件(7)连接在一起；在电机组件(7)驱动作用下，通过内撑环(5)的扩展、收缩，使得旋转块(2)上的凸起绕滚轴(3)旋转进入上端框(1)的沟槽或离开上端框(1)的沟槽，从而实现两个结构件的锁紧与释放。

【技术特征摘要】
1.一种挂钩式连接与解锁装置，其特征在于：包括上端框(1)、旋转块(2)、滚轴(3)、基座(4)、内撑环(5)、下端框(6)、电机组件(7)、连杆(8)和滚轮(9)；上端框(1)、下端框(6)分别固接在待连接与解锁的两个结构件上；上端框(1)上设置沟槽；下端框(6)上固接基座(4)，旋转块(2)一端通过滚轴(3)连接在基座(4)上，旋转块(2)的另一端的一侧设置凸起，凸起的形状与上述沟槽形状配合，另一侧设置凹槽，内撑环(5)放置在所述的凹槽内，内撑环(5)通过连杆(8)与电机组件(7)连接在一起；在电机组件(7)驱动作用下，通过内撑环(5)的扩展、收缩，使得旋转块(2)上的凸起绕滚轴(3)旋转进入上端框(1)的沟槽或离开上端框(1)的沟槽，从而实现两个结构件的锁紧与释放。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的沟槽为V型槽或者截面为梯形的槽。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的内撑环(5)是一种开口环，开口的两侧分别连接两个连杆的一端，两个连杆的另一端连接电...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晗玲，曲展龙，张志峰，宋保永，唐科，于兵，胡振兴，苏晗，陈岱松，李岩，赵崇斌，王迪，赫志亮，张乔飞，黄诚，刘靖东，谷立祥，
申请(专利权)人：北京宇航系统工程研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11