一種具有雙向承載功能的火工解鎖裝置的制作方法

本發明涉及一種具有雙向承載功能的火工解鎖裝置，尤其適用于星上小型機構在軌鎖緊、支撐或解鎖，屬于火工品解鎖裝置技術領域。

背景技術：

隨著航天技術的不斷發展，衛星有效載荷的形式呈多樣化發展，比如大型相機、機械臂等。在衛星發射過程中，這些大型的運動機構的剛度較低，必須進行有效的鎖緊，提高整星結構剛度。但運動機構的轉動軸承和運動副不能承受過大的力，若承力過大將會導致運動副破壞，引起機構不能正常運動。因此，需要一種裝置，在發射階段既能鎖緊機構提高剛度，又能支撐機構防止運動副受到過大的力而被破壞，并且在衛星入軌后能解鎖，解鎖后，運動機構之間具有一定的分離距離，保證機構能夠自由運動。

目前成熟的解鎖裝置結構和功能相對簡單，只有一套鋼球或楔塊承力，一般用于在發射階段鎖緊結構以提高結構剛度，入軌后解鎖。此類解鎖器難以在鎖緊的同時提供支撐力，不能在解鎖后為運動機構提供分離距離，應用領域受限。

技術實現要素：

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，本發明提供了一種具有雙向承載功能的火工解鎖裝置，通過第一楔塊和第二楔塊共同作用，實現了解鎖裝置的雙向承載，克服了普通解鎖器無法在鎖緊時提供支撐力的難題；通過螺栓、彈簧、剪切銷、滑桿和活塞的配合，有效確保待解鎖機構解鎖后的自由運動，彌補了普通解鎖器解鎖后，難以保障待解鎖機構分離距離的缺陷；通過設置外筒、第一內筒、第二內筒和殼體，完善了解鎖器的功能，解決了普通解鎖器應用領域受限的問題。

本發明的技術解決方案是：

一種具有雙向承載功能的火工解鎖裝置，包括壓緊螺母、螺栓、彈簧、外筒、第一內筒、第一楔塊、剪切銷、第二內筒、滑桿、點火器、殼體、活塞、密封圈、第二楔塊、蜂窩組件和墊片；外筒和殼體分別與第一待解鎖機構和第二待解鎖機構固定連接；

外筒為空心圓柱體，外筒一端設有用于安裝壓緊螺母、彈簧和墊片的凸臺，外筒另一端設有用于安裝第一內筒和蜂窩組件的臺階孔，外筒和第一內筒中均設有用于安裝第一楔塊的環形凹槽，第一楔塊一端嵌入外筒和第一內筒的環形凹槽中，第一楔塊另一端與螺栓貼合，螺栓依次穿過第一內筒、蜂窩組件、墊片后與壓緊螺母螺接；

殼體為L形空心圓柱體，殼體一端設有用于安裝點火器的通孔，殼體另一端設有用于安裝第二內筒和活塞的臺階孔，第二內筒和殼體中均設有用于安裝第二楔塊的環形凹槽，第二楔塊一端嵌入的環形凹槽中，第二楔塊另一端與滑桿貼合，滑桿一端穿過第二內筒后與活塞貼合，滑桿另一端穿設在螺栓中并通過剪切銷固定。

在上述的一種具有雙向承載功能的火工解鎖裝置中，所述螺栓上設有用于防止第一楔塊回縮的凸緣，螺栓內設有用于防止滑桿脫落的卡槽。

在上述的一種具有雙向承載功能的火工解鎖裝置中，所述彈簧的行程大于20mm，用于在第一內筒與第二內筒完全分離時，使螺栓保持縮入外筒的狀態。

在上述的一種具有雙向承載功能的火工解鎖裝置中，所述第一內筒和第二內筒端部貼合，第二內筒端部貼合處設有用于消除徑向力干擾的凸塊，凸塊高度不小于1mm。

在上述的一種具有雙向承載功能的火工解鎖裝置中，所述點火器的數量不少于2個。

在上述的一種具有雙向承載功能的火工解鎖裝置中，所述活塞上套裝有密封圈，密封圈采用氟醚O形密封圈。

在上述的一種具有雙向承載功能的火工解鎖裝置中，所述第二楔塊的形狀為楔形，第二楔塊的數量不少于3個，第二楔塊沿滑桿周向均勻分布。

在上述的一種具有雙向承載功能的火工解鎖裝置中，所述蜂窩組件粘貼在外筒臺階面與第一內筒之間，用于緩解第一內筒對外筒造成的沖擊。

在上述的一種具有雙向承載功能的火工解鎖裝置中，所述第一楔塊的形狀為楔形，第一楔塊的數量不少于個，第一楔塊沿螺栓周向均勻分布。

在上述的一種具有雙向承載功能的火工解鎖裝置中，所述滑桿一端設有用于配合螺栓卡槽的薄邊，薄邊高度設為0.3mm，薄邊厚度設為0.4mm。

本發明與現有技術相比的有益效果是：

1、本發明的第一楔塊和第二楔塊共同作用，使解鎖裝置能同時鎖緊和支撐機構，并在解鎖后和待解鎖機構之間形成5mm的分離距離，使待解鎖機構可以自由運動。解決了現有解鎖器只鎖緊、不支撐和不能保證分離距離的問題，完善解鎖器的功能，使解鎖器的應用范圍更加廣闊。

2、本發明滑桿頂端設有薄邊，使滑桿剪斷剪切銷后撞擊螺栓使薄邊變形，配合螺栓內腔的結構設計，使滑桿鎖定在螺栓內部，保證解鎖器工作后的有效分離距離。

3、本發明通過第一楔塊和第二楔塊共同作用，實現了解鎖裝置的雙向承載，克服了普通解鎖器無法在鎖緊時提供支撐力的難題。

4、本發明通過設計預壓彈簧，在解鎖器工作后，利用彈簧的彈力完成螺栓和第一內筒的完全收納，達到了解鎖裝置完全分離的效果。

5、本發明整體結構緊湊，適用于多種工作環境，在復雜工況下依然能夠良好運轉，具有通用性強、適用范圍廣的特點。

6、本發明的壓緊螺母、剪切銷、點火器、墊片均為標準件，無需特制，而且便于維修和更換，大幅降低了生產成本。

附圖說明

圖1為本發明主剖視圖

圖2為本發明俯視圖

圖3為本發明滑桿的軸測圖

圖4為本發明安裝示意圖

其中：1壓緊螺母；2螺栓；3彈簧；4外筒；5第一內筒；6第一楔塊；7剪切銷；8第二內筒；9滑桿；10點火器；11殼體；12活塞；13密封圈；14第二楔塊；15蜂窩組件；16墊片；17第一待解鎖機構；18轉軸；19第二待解鎖機構；

具體實施方式

為使本發明的方案更加明了，下面結合附圖說明和具體實施例對本發明作進一步描述：

如圖1～4所示，一種具有雙向承載功能的火工解鎖裝置，包括壓緊螺母1、螺栓2、彈簧3、外筒4、第一內筒5、第一楔塊6、剪切銷7、第二內筒8、滑桿9、點火器10、殼體11、活塞12、密封圈13、第二楔塊14、蜂窩組件15和墊片16；外筒4和殼體11分別與第一待解鎖機構17和第二待解鎖機構19固定連接；

外筒4為空心圓柱體，外筒4一端設有用于安裝壓緊螺母1、彈簧3和墊片16的凸臺，外筒4另一端設有用于安裝第一內筒5和蜂窩組件15的臺階孔，外筒4和第一內筒5中均設有用于安裝第一楔塊6的環形凹槽，第一楔塊6一端嵌入外筒4和第一內筒5的環形凹槽中，第一楔塊6另一端與螺栓2貼合，螺栓2依次穿過第一內筒5、蜂窩組件15、墊片16后與壓緊螺母1螺接；

殼體11為L形空心圓柱體，殼體11一端設有用于安裝點火器10的通孔，殼體11另一端設有用于安裝第二內筒8和活塞12的臺階孔，第二內筒8和殼體11中均設有用于安裝第二楔塊14的環形凹槽，第二楔塊14一端嵌入的環形凹槽中，第二楔塊14另一端與滑桿9貼合，滑桿9一端穿過第二內筒8后與活塞12貼合，滑桿9另一端穿設在螺栓2中并通過剪切銷7固定。

螺栓2上設有用于防止第一楔塊6回縮的凸緣，螺栓2內設有用于防止滑桿9脫落的卡槽。

彈簧3的行程設為20mm，用于在第一內筒5與第二內筒8完全分離時，使螺栓2保持縮入外筒4的狀態。

優選的，第一內筒5和第二內筒8端部貼合，第二內筒8端部貼合處設有用于消除徑向力干擾的凸塊，凸塊高度設為1mm。

點火器10的數量設為2個。

活塞12上套裝有密封圈13，密封圈13采用氟醚O形密封圈。

第二楔塊14的形狀為楔形，第二楔塊14的數量設為3個，第二楔塊14沿滑桿9周向均勻分布。

蜂窩組件15粘貼在外筒4臺階面與第一內筒5之間，用于緩解第一內筒5對外筒4造成的沖擊。

第一楔塊6的形狀為楔形，第一楔塊6的數量設為4個，第一楔塊6沿螺栓2周向均勻分布。

滑桿9一端設有用于配合螺栓2卡槽的薄邊，薄邊高度設為0.3mm，薄邊厚度設為0.4mm。

螺栓2材料強度高于第一楔塊6和第二楔塊14材料強度，螺栓2底端開有3個方孔用于連接第二楔塊14，中部有環形凸起，用于支撐第一楔塊6，頂部有M12×1-6h的螺紋，用于連接壓緊螺母1。

彈簧3為Ф2mm的彈簧鋼絲，彈簧3為預壓彈簧，剛度為2.7N/mm，自由高度為42mm，安裝高度為18mm，工作到位后的彈力為10N，當解鎖裝置工作完成后，彈力可保證結構件收納，保證分離后，兩部分機構的有效分離距離大于5mm，實現系統結構的自由轉動

第一楔塊6和第二楔塊14表面進行噴涂MoS₂膜，可防止楔塊在真空環境中發生真空冷焊，影響楔塊的運動。為了防止解鎖后楔塊從結構中掉落產生多余物，對傳統楔塊的結構進行了改進，在楔塊的尾部增加薄邊，有效防止楔塊脫落形成多余物。

點火器10為鈍感點火器，將2發點火器10裝入殼體11垂直于軸向方向的M14×1-6H螺紋孔內，并采用鋁墊圈進行密封，安裝時需加30±2N·m的力矩保證密封，兩點火器之間的夾角為20°，點火器10的能量通過2個直徑Ф5mm、夾角60°的通孔傳遞到活塞12底部。

蜂窩組件15由蜂窩和墊圈組成，蜂窩采用邊長1mm、鋁箔厚度0.04mm的鋁蜂窩，蜂窩厚度為8mm，墊圈為0.5mm厚的鋁墊圈，蜂窩和墊圈粘接。裝配前，采用專用的預壓工裝將蜂窩組件15預壓2mm，保證蜂窩壓潰。

解鎖器通過外筒4法蘭上的4個Ф5.5孔和第一待解鎖機構17連接，通過殼體11法蘭上的2個Ф5.5孔和第二待解鎖機構19連接，當第一待解鎖機構17、第二待解鎖機構19之間受到外界拉力或壓力時，外力均通過解鎖裝置自身結構承受，避免第一待解鎖機構17、第二待解鎖機構19間的轉軸18受擠壓破壞。解鎖后，解鎖裝置完全分離，第一待解鎖機構17和第二待解鎖機構19均可自由轉動。

裝配過程如下：

第一步，首先用酒精清洗所有金屬零件(除蜂窩組件和楔塊)，并晾置30min以上。

第二步，將尺寸為Ф12.4×Ф2.1的氟醚O形密封圈13裝入活塞12的凹槽內，然后將活塞12從殼體11的一端裝入。

第三步，將第二內筒8有臺階的一端從螺栓2無螺紋的一端插入，然后將第二楔塊14從螺栓2一端的內孔放入并和第二內筒8的環形凹槽鑲嵌，然后將滑桿9裝入螺栓2的內孔，使滑桿9頂住第二楔塊14，然后調整滑桿9位置，將剪切銷7從螺栓2上的小孔插入并穿過滑桿9的孔，然后采用專用的收口工裝，將螺栓2上的兩個孔口進行收口處理。

第四步，將第二內筒8從殼體11的螺紋端裝入，并加30±2N·m力矩。

第五步，將蜂窩組件15鋁墊圈的一面粘接到第一內筒5端面，保證蜂窩組件15和第一內筒5的同軸度，使第一內筒5在外筒4內能順利滑動，然后將第一內筒5粘接蜂窩組件15的一端裝入外筒4內，將第一楔塊6從第一內筒4的孔內裝入并和外筒4的環形凹槽鑲嵌，然后將第3步安裝好的螺栓2具有螺紋的一端裝入第一內筒5，使第一內筒5和第二內筒8完全對接上。

第六步，轉動外筒4，調整外筒4的安裝法蘭和殼體11法蘭之間的角度，然后在外筒4較細的一端套上彈簧3，隨后裝上墊片16，壓縮彈簧3，最后裝上兩個壓緊螺母1，并根據需要加擰緊力矩。

第七步，在裝配過程中，所有螺紋連接處均在外螺紋牙上涂抹螺紋緊固劑，以填滿螺紋牙2/3為準，然后再擰緊，可有效防止在螺紋松動。

本發明的工作原理是：

當火工解鎖裝置接收到工作信號時，點火器10接到電信號后發火，點火器10工作產生的燃氣做功推動活塞12，活塞12推動滑桿9剪斷剪切銷7，并向左運動，產生約4.5mm位移后，第二楔塊14被釋放，螺栓2與第二內筒8之間的約束被解除，螺栓2在滑桿9的推動下向左運動4mm后，第一楔塊6被釋放，第一內筒5和外筒4的約束被解除，滑桿9、螺栓2和第一內筒5一起向左運動，壓縮蜂窩組件15，降低到位沖擊，最終使螺栓2和第一內筒5完全收納入外筒4，并在彈簧3的作用下保持收納狀態，解鎖完成。

本發明說明書中未詳細描述的內容為本領域技術人員公知技術。