一種帶有緩沖結構的分離裝置以及星箭分離裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及航空飛行器分離緩沖技術領域，特別涉及一種帶有緩沖結構的分離裝置以及星箭分離裝置。
【背景技術】
[0002]航天器上應用了大量火工分離裝置，如爆炸螺栓、解鎖螺栓、拔銷器、分離螺母、切割器等，用于執行級間分離、釋放部組件、啟動或關閉部分子系統、星箭分離、太陽翼展開等關鍵動作。
[0003]火工分離裝置以自身攜帶沖擊的火工品爆炸產生的高壓氣體作為動力，動作時伴隨著結構預緊力釋放及結構撞擊，這些載荷以應力波形式通過結構傳遞至航天器各部位，會引起結構劇烈的瞬時沖擊響應，形成惡劣的火工沖擊環境，表現出加速度幅值高達3\102?3父10 4、持續時間通常在20ms內，頻域范圍在102?10 6Hz，加速度響應時間歷程劇烈振蕩的特性。
[0004]火工沖擊可以在不破壞航天器結構的情況下，對內部安裝有沖擊敏感元件(如繼電器、晶振、陶瓷、環氧材料、玻璃脆性材料、焊接接頭、焊接引線以及微電子芯片等)的設備產生不利影響(如脆性部件破碎、繼電器抖動、導線破裂導致的電路短路、電子設備的短時失效等)，直接影響航天器的性能。NASA曾對1963-1985年間的所有飛行故障進行統計，經過故障分析，63次直接與火工沖擊相關，占71.6%。1983-1998年美國全部發射失敗中，5次與分離系統產生的火工沖擊相關，占22.7%。因此采用火工的航天器必須增加保護措施，減緩火工的沖擊，保護航天器不受損害。
[0005]為了解決上述問題，現有技術中有研究者給衛星分離裝置增設了緩沖結構，公開號為CN 104071356 A的中國專利文獻公開了一種星箭分離過渡緩沖裝置，該裝置將傳統的衛星與運載火箭的連接界面分為下連接盤和上連接盤以及十字支撐架，該裝置的下連接盤與運載火箭相連接，其上開有火工品安裝孔和分離彈簧頂桿頂壓孔；上連接盤與衛星接頭相連接，其上開有火工品避讓孔以及6個螺栓連接孔；下連接盤和上連接盤之間增加一個剛性過渡結構即十字支撐架，由于增加了一個連接盤，從而增加了星箭分離時沖擊載荷的衰減量，同時又在上下連接盤之間增加剛性過渡結構增加了沖擊波傳遞的距離，降低了衛星上的沖擊。該裝置能實現衛星系統級緩沖，同時能夠保證衛星整星剛度基本不變，滿足衛星基頻的設計要求。
[0006]雖然上述結構具有一定的緩沖效果，但是在實際使用中，需要安裝在衛星和分離件之間，這對衛星和分離件的安裝強度產生一定的影響，降低衛星的穩定性。
【發明內容】
[0007]本發明公開了一種帶有緩沖結構的分離裝置，通過緩沖結構有效降低拉桿切斷瞬間主體部件和分離部件之間所產生的沖擊，防止對主體部件造成損害。
[0008]—種帶有緩沖結構的分離裝置，包括主體部件、分離部件、拉桿以及拉桿切斷機構，所述拉桿連接主體部件和分離部件并將主體部件壓緊在分離部件的支撐面上，所述衛星上設有凸緣，所述拉桿與主體部件連接的一端自該凸緣的一側穿過并在凸緣的另一側通過緊固件鎖緊，所述凸緣固定有緊固件一側安裝有緩沖件，所述緩沖件正對所述拉桿的端部用于擋住斷開的半截拉桿退出所述凸緣。
[0009]拉桿切斷機構切斷拉桿時，拉桿的拉力瞬間釋放，切斷的拉桿巨大的加速度作用于緩沖件，沖擊被緩沖件吸收，同時主體部件和分離部件在彈出機構的作用下開始分離。
[0010]拉桿切斷機構常見的是采用火工品，切斷速度快，使用方便。拉桿常選用鈦桿，也可以采用其他金屬。
[0011]為了使緩沖件穩定安裝和定位，優選的，所述凸緣上固定有套裝在所述拉桿伸出凸緣部分的保護罩，所述緩沖件安裝在保護罩內位于保護罩的底部和拉桿的端部之間。保護罩的作用主要是為了更好地定位緩沖件，使其可以充分吸收拉桿斷開的沖擊。
[0012]緩沖件的材料、形狀、結構可選的類型很多，本發明中，為了提高緩沖效果，優選的，所述緩沖件為多個空心六棱柱拼接而成的蜂窩狀柱體，所述空心六棱柱的長度方向與拉桿的長度方向相同。上述結構的緩沖件具有一定的強度，同時由于其空心的結構，較小的體積就可以很好得吸收拉桿的巨大沖擊，緩沖件的材料選用強度或耐久較好的3003/5052鋁箔。
[0013]為了方便安裝，優選的，所述緊固件為螺母，所述拉桿上設有與螺母配合的螺紋。螺母鎖緊，操作方便，便于拆卸和安裝。所述螺母采用防松的雙螺母。所述緊固件還可以是其他將拉桿固定在凸緣上的結構。
[0014]所述拉桿的端部可以與緩沖件具有一定的間隙，但是為了提高緩沖效果，優選的，所述拉桿的端部與所述緩沖件抵緊。通過調整保護罩和緩沖件高度來達到安裝要求。
[0015]為了使所述緩沖件具有適合的吸收沖擊的效果，優選的，所述空心六棱柱的六邊形邊長與拉桿橫截面最寬位置的長度之比為1:6?1:3。如果比值過大，則六棱柱的橫截面過大，導致無法完全吸收沖擊；而比值過小，又會使吸收沖擊的效果變差，使主體部件仍受到沖擊。所述緩沖件的結構與緩沖效果有關，對于皮納衛星，所述蜂窩狀柱體的任一空心六棱柱的壁厚為0.05?0.2mm，蜂窩狀柱體的高度為8?12mm，當所述蜂窩狀柱體為圓柱體，其直徑為8?12_。所述蜂窩狀柱體的所有空心六棱柱的結構可以是相同，還可以設置成中心向外空心六棱柱的邊長逐漸變小，即中心空心六棱柱橫截面較大、排布較稀疏，向外圍逐漸變密集，如此設置可以使緩沖件與鈦桿直接接觸的部位具有良好的緩沖效果，同時又保證緩沖件整體的強度，從而在高度有限的情況下，可以吸收更多的沖擊能量。
[0016]本發明還公開了一種帶有緩沖機構的星箭分離裝置，結構簡單，安裝方便，運行可靠，可以有效的吸收拉桿被切斷時的沖擊力，從而使拉桿不會脫離衛星而對衛星造成損害。
[0017]—種帶有緩沖機構的星箭分離裝置，包括衛星、分離底板、拉桿以及拉桿切斷機構，所述拉桿連接衛星和分離底板并將衛星壓緊在分離底板的支撐面上，所述衛星上設有凸緣，所述拉桿與衛星連接的一端自該凸緣的一側穿過并在凸緣的另一側通過緊固件鎖緊，所述凸緣固定有緊固件的一側安裝有緩沖件，所述緩沖件正對所述拉桿的端部用于擋住斷開的半截拉桿退出所述凸緣。
[0018]拉桿切斷機構(例如火工品)切斷拉桿(例如鈦桿)時，拉桿的拉力瞬間釋放，切斷的拉桿以大約186000g(以常見的皮衛星為例)的加速度作用于緩沖件，并緩沖件吸收，同時衛星開始分離。
[0019]為了使衛星平穩分離，降低分離時的沖擊，優選的，所述分離底板上固定有至少一對衛星支撐座，所述衛星支撐座的頂面為支撐衛星的支撐面，任一一對衛星支撐座兩兩相對布置，所述拉桿設有至少一對，每對拉桿分別安裝在任對衛星支撐座內，每根拉桿伸出對應衛星支撐座的支撐面與衛星連接。緩沖件一一對應拉桿設置，一對以上的拉桿可以均分衛星的拉力和分離的沖擊，使衛星分離更平穩。
[0020]為了簡化結構，拉桿不宜設置的過多，同時通過設置更多的衛星支撐座來使衛星受力更均勻，優選的，所述衛星支撐座設有兩對，所述拉桿設有一對。
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