密封型的小型低冲击解锁螺栓制造技术

密封型的小型低冲击解锁螺栓，它包括内筒（１）、剪切销（２）、楔块（３）、活塞（４）、密封圈（５）、双Ｏ型环密封挡板（６）、外筒（７）。其兼顾了小尺寸、密封型、低冲击、强连接、无污染五大特性。在分离前，使被连接体两级形成强连接；分离时可实现被连接体两级的安全快速分离，且产生较小的冲击扰动，是一种综合性能优良的火工连接分离装置，不但可供导弹及其他航天器的级间分离系统直接应用，同时为类似分离机构的设计提供了有益参考，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种带有高密封性能的小型化解锁螺栓，是一种小尺寸、强连接、低冲 击、无污染的火工连接分离装置。
技术介绍
解锁螺栓在导弹及其他航天器的级间分离系统上起着十分关键的作用，它的成败 直接关系到航天器飞行的任务完成。到目前为止，解锁螺栓分离装置的研究与应用比较成 熟，但国内关于小尺寸、密封型、低冲击的解锁螺栓分离装置研究较少。随着导弹及各类航天器的逐渐成熟，对分离系统的要求也越来越高，与之配套的 火工分离装置的研制需求越来越迫切。对于现有火工连接分离装置，一方面结构尺寸和承 载力不能满足要求；另一方面密封性弱，分离冲击大。因此，有必要设计小型尺寸且密封性 能优良的低冲击火工连接分离装置。这也是本专利技术提出的思路。
技术实现思路
为了实现导弹及其他航天器级间的可靠连接与分离，本专利技术设计了一种密封型的 小型低冲击解锁螺栓分离装置，其连接强度较高且无污染。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是(1)选用强度较高的材料，初步设 计出一种火工解锁螺栓分离装置；在保证单个装置连接强度12kN以上的前提下，基于优化 设计思想，通过自行编制的Matlab程序对各零部件尺寸及个数进行逐步优化。根据优化结 果，最终采用周向120°分布的三个金属楔块作为外筒与内筒的连接机构，使装置完全装配 后全长52. 5mm(不含电起爆器)，最大外径16mm，实现了装置的小型化。(2)通过在装置内 部嵌入双0型环密挡板，使本专利技术装置分离前，活塞和双0型环密封挡板接触配合；分离后， 活塞脱离外筒，双0型环密封挡板被卡在外筒内部，阻止电起爆器产生的驱动燃气外泄，实 现了装置的高密封性与无污染性。(3)通过剪切销固定外筒、内筒与活塞，防止装置内部机 构随意旋转，保证了装置配合的固定性与稳定性。(4)基于“强连接、弱解锁”思想，用抗拉 强度较高的金属楔块作为本专利技术装置分离前的连接锁紧结构，其为平面接触，可达到19kN 以上的连接强度，实现了强连接。(5)用剪切销作为分离时的预紧机构，通过活塞、内筒先后 二次剪断剪切销而实现解锁分离，大大减小了分离所需的动力，且让分离时的冲击扰动在 2N s以下，实现了弱解锁与低冲击。本专利技术的有益效果此解锁螺栓兼顾了小尺寸、密封型、低冲击、强连接、无污染五 大特性，能保证分离体两级的可靠连接与安全快速分离，是一种综合性能优良的火工连接 分离装置，可供导弹及其他航天器的级间分离系统直接应用，同时为类似分离机构的设计 提供了有益参考，具有良好的应用前景。附图说明下面结合附图和实例对本专利技术作进一步说明。图1是密封型的小型低冲击解锁螺栓的结构图。图中1.内筒，2.剪切销，3.楔块，4.活塞，5.密封圈，6.双0型环密封挡板，7.外 筒，8.电起爆器(不包括在装置设计中，为选用的定型产品)。图2是密封型的小型低冲击解锁螺栓的分离过程图。图中以a-b-c-d-e-f为顺序的6幅图片展示了本专利技术工作过程中的六个运动状 态，阐述了其分离原理。a.初始状态，b.第一次剪断剪切销，c.楔块开始下落，d.第二次 剪断剪切销，e.楔块彻底下落，f.完全分离。具体实施例方式(1)选用强度较高的材料，初步设计出一种火工解锁螺栓分离装置；在保证单个 装置连接强度12kN以上的前提下，基于优化设计思想，通过自行编制的Matlab程序对各 零部件尺寸及个数进行逐步优化。根据优化结果，最终采用周向1200分布的三个金属楔 块作为外筒与内筒的连接机构，使装置完全装配后全长52. 5mm(不含电起爆器)，最大外径 16_，实现了装置的小型化。(2)通过在装置内部嵌入双0型环密封挡板，使本专利技术装置分 离前，活塞和双0型环密封挡板接触配合；分离后，活塞脱离外筒，双0型环密封挡板被卡在 外筒内部，阻止电起爆器产生的驱动燃气外泄，实现了装置的高密封性与无污染性。(3)通 过剪切销固定外筒、内筒与活塞，防止装置内部机构随意旋转，保证了装置配合的固定性与 稳定性。(4)基于“强连接、弱解锁”思想，用抗拉强度较高的金属楔块作为本专利技术装置分离 前的连接锁紧结构，其为平面接触，可达到19kN以上的连接强度，实现了强连接。(5)用剪 切销作为分离时的预紧机构，通过活塞、内筒先后二次剪断剪切销而实现解锁分离，大大减 小了分离所需的动力，且让分离时的冲击扰动在2N s以下，实现了弱解锁与低冲击。在图1中，内筒(1) 一端与导弹或航天器连接舱段进行螺纹连接，另一端通过较短 的定位销与活塞⑷进行定位安装；周向120°分布安装三个楔块(3)于内筒⑴预留的三 个孔中，并一起装入外筒(7)中，用剪切销(2)顶出定位销，在外筒(7)、内筒(1)、活塞(4) 三者之间形成固定装配；在双0型环密封挡板(6)上安装两个密封圈(5)，并一起装入外筒 (7)，直至与活塞(4)细端相接触，最后通过螺纹配合安装电起爆器(8)于外筒(7)末端，同 时外筒(7)的前端与导弹或航天器连接舱段进行对位配合安装，形成连接。图2以a-b-c-d-e-f为顺序的6幅图片展示了本专利技术的工作原理是分离前，内筒 (2)与导弹或航天器连接舱段进行螺纹连接，外筒(7)与连接舱段进行对位配合安装，形成 分离体两级的连接初始状态(a)；分离时，起爆器(8)起爆后产生高温高压燃气膨胀做功， 推动活塞(4)运动，第一次剪断剪切销，到达状态(b)；活塞(4)继续运动，当运动到活塞 (4)凹槽和楔块(3)正对时，由于受到外筒(7)斜面反挤压作用，楔块(3)开始下落到活塞 ⑷凹槽内，到达状态(c)；楔块(3)与活塞⑷一起在双0型环密封挡板(6)的推动下继 续前进，直到双0型环密封挡板(6)推动内筒(1)第二次剪断剪切销，到达状态(d)；随着剪 切销⑵的完全剪断与楔块⑶的彻底下落，内筒开始迅速脱离外筒，到达状态(e)；最终， 内筒(1)携带活塞(4)与下落的三个楔块(3) —起与外筒(7)完全分离，到达状态(f)。权利要求密封型的小型低冲击解锁螺栓，其特征是包括内筒(1)、剪切销(2)、楔块(3)、活塞(4)、密封圈(5)、双O型环密封挡板(6)、外筒(7)。2.根据权利要求1所述的密封型的小型低冲击解锁螺栓，其特征是采用周向间隔 120°分布的三个金属楔块(3)作为外筒(7)与内筒(1)的连接锁紧机构，实现了装置的小型化。3.根据权利要求1或2所述的密封型的小型低冲击解锁螺栓，其特征是分离前，活塞 (4)和双0型环密封挡板(6)接触配合；分离时，双0型环密封挡板(6)推动活塞(4)运动； 分离后，活塞⑷脱离外筒(7)，双0型环密封挡板(6)被卡在外筒(7)内部，保证电起爆器 产生的驱动燃气不外泄，实现了装置的高密封性和无污染性。4.根据权利要求1-3任一项所述的密封型的小型低冲击解锁螺栓，其特征是通过剪 切销(2)固定外筒(7)、内筒(1)与活塞(4)，防止装置内部机构随意旋转。5.根据权利要求1-4任一项所述的密封型的小型低冲击解锁螺栓，其特征是通过活 塞(4)、内筒(1)先后二次剪断剪切销(2)而实现解锁分离，减小分离所需动力，实现了装置 的低冲击。全文摘要密封型的小型低冲击解锁螺栓，它包括内筒(1)、剪切销(2)、楔块(3)、活塞(4)、密封圈(5)、双O型环密封挡板(6)、外筒(7)。其兼顾了小尺寸、密封型、本文档来自技高网...

【技术保护点】
密封型的小型低冲击解锁螺栓，其特征是：包括内筒（１）、剪切销（２）、楔块（３）、活塞（４）、密封圈（５）、双Ｏ型环密封挡板（６）、外筒（７）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：严楠，叶耀坤，张静伟，毕文辉，何春全，杨立欣，曾雅琴，何爱军，傅宏，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]