申请/专利权人：北京大学

申请日：2019-04-16

公开（公告）日：2024-05-03

公开（公告）号：CN110068471B

主分类号：G01M99/00

分类号：G01M99/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.03#授权;2019.08.23#实质审查的生效;2019.07.30#公开

摘要：低冲分离模拟实验装置，用于对低冲分离装置进行模拟实验研究。它包括：基座；解除单元，包括与基座固定连接的解除板，在解除板上设有中心孔；约束单元，包括与解除板滑动连接的约束板、固定在约束板上的触发杆，在约束板上设有夹持孔；分瓣螺母，包括三个圆弧板，在圆弧板的两端均设有凸台，三个圆弧板围成一个圆筒时，圆弧板同一端上的凸台围成一个中空的正六边形，且凸台与夹持孔内壁接触；螺栓，螺栓的螺杆与分瓣螺母内壁螺纹连接，在螺栓的螺杆上套有第一弹簧；触发装置，它设置在解除板和约束板的同侧，触发装置对分瓣螺母提供横向和径向作用力，该作用力使得分瓣螺母分离。该装置可以对低充分离装置进行模拟实验研究。

主权项：1.低冲分离模拟实验装置，其特征是，它包括：基座；解除单元，它包括与基座固定连接的解除板，在解除板上设有中心孔；约束单元，它包括与解除板之间滑动连接的约束板、固定在约束板上的触发杆，在约束板上设有与中心孔位于同一直线上的夹持孔；在约束板上固定有两个以夹持孔为界线左右设置的导轨，在导轨上滑动设置有滑块，在滑块上设有滑槽；分瓣螺母，它包括三个完全相等的圆弧板，在圆弧板的两端均设有凸台，在凸台上设有与滑槽滑动连接的定位块，三个圆弧板围成一个圆筒时，圆弧板同一端上的凸台围成一个中空的正六边形，且三个圆弧板同一端的凸台与夹持孔内壁接触；螺栓，螺栓的螺杆与分瓣螺母内壁螺纹连接，在螺栓的螺杆上套有第一弹簧，螺杆穿在中心孔内；触发单元，它设置在解除板和约束板的同侧，触发单元对分瓣螺母提供横向和径向作用力，该作用力使得分瓣螺母分离；触发单元包括固定在基座上的触发板、固定在触发板上的气泵、固定在触发板上的活动块、固定在活动块上的导向杆、活动块固定连接且套在导向杆外部的第二弹簧、固定在第二弹簧上的顶块，在顶块上球形面且该球形面朝向约束板。

全文数据：低冲分离模拟实验装置技术领域本发明涉及低充分离试验研究技术领域，具体地说是一种低冲分离模拟实验装置。背景技术低冲分离装置是一种特殊的紧固件，是航天分离技术的核心部件，承担着连接与分离的两种功能。近年来，世界范围内多起卫星发射失败的事故均与分离装置有关：1999年俄罗斯“呼啸号”的整流罩脱落；2003年日本间谍卫星的H2A火箭的助推器无法与本体分离；2009美国“嗅碳”卫星的运载火箭整流罩未能按规程与第三级火箭分离；2009年韩国“罗老”号火箭升空后，卫星整流罩的一侧未能正常打开，导致卫星未能进入预定轨道。当前低冲分离装置的设计仍然停留在“经验设计”的阶段，缺乏动力学结合实验等综合理论技术的指导，导致装置的可靠性得不到保证。因此急需一种低冲分离模拟实验装置，对分离过程中敏感参数进行实验研究。发明内容本发明的目的在于提供一种低冲分离模拟实验装置，用于对低冲分离装置进行模拟实验研究。本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：低冲分离模拟实验装置，其特征是，它包括：基座；解除单元，它包括与基座固定连接的解除板，在解除板上设有中心孔；约束单元，它包括与解除板之间滑动连接的约束板、固定在约束板上的触发杆，在约束板上设有与中心孔位于同一直线上的夹持孔；分瓣螺母，它包括三个完全相等的圆弧板，在圆弧板的两端均设有凸台，三个圆弧板围成一个圆筒时，圆弧板同一端上的凸台围成一个中空的正六边形，且三个圆弧板同一端的凸台与夹持孔内壁接触；螺栓，螺栓的螺杆与分瓣螺母内壁螺纹连接，在螺栓的螺杆上套有第一弹簧，螺杆穿在中心孔内；触发装置，它设置在解除板和约束板的同侧，触发装置对分瓣螺母提供横向和径向作用力，该作用力使得分瓣螺母分离。进一步地，在约束板上固定有滑杆，在解除板上设有与滑杆滑动连接的导向孔。进一步地，在解除板的端面上固定有导向块，导向块上设有与导向孔连通的小孔。进一步地，在约束板上固定有两个以夹持孔为界线左右设置的导轨，在导轨上滑动设置有滑块，在滑块上设有滑槽，在凸台上设有与滑槽滑动连接的定位块。进一步地，在其中两个圆弧板的凸台上设有凹槽，凹槽的设置使得凸台上形成与滑槽滑动连接的定位块。进一步地，在约束板上还固定有触发杆，触发杆朝向触发单元所在的一侧。进一步地，触发单元包括固定在基座上的触发板、固定在触发板上的气泵、固定在触发板上的活动块、固定在活动块上的导向杆、活动块固定连接且套在导向杆外部的第二弹簧、固定在第二弹簧上的顶块，在顶块上球形面且该球形面朝向约束板。进一步地，在解除板的第一端面上固定有圆环形的突起，该突起朝向约束板所在的一侧。本发明的有益效果是：本发明提供的低冲分离模拟实验装置，可以模拟火箭上等低充分离装置的分离过程，且分离过程、工作原理与火箭等航空器的低充分离装置相同，以便于根据实验结果对火箭上的低充分离装置进行实验研究，进而便于优化设计。附图说明图1为本发明的三维示意图之一；图2为本发明的三维示意图之二；图3为本发明的俯视示意图；图4为本发明的正面示意图；图5为本发明的左视图；图6为分瓣螺母的三维示意图；图7为分瓣螺母的轴侧图；图8为约束单元的三维示意图；图9为滑块的三维示意图；图10为滑块的正面示意图；图中：1基座，2解除板，21中心孔，22导向孔，23导向块，24第一安装板，25突起，3螺栓，31第一弹簧，4约束板，41夹持孔，42触发杆，43滑杆，44导轨，5滑块，51安装孔，52夹持部，53滑槽，6圆弧板，61凸台，62凹槽，63定位块，7触发板，71气泵，711作动杆，72活动块，73第二安装板，74导向杆，75第二弹簧，76顶块。具体实施方式如图1至图10所示，本发明主要包括基座1、约束单元、解除单元和触发单元，下面结合附图对本发明进行详细描述。基座1：如图1至图4所示，基座1为本发明的基础部件，用于固定或活动安装其他部件。约束单元：如图1至图4以及图8所示，约束单元包括约束板4、触发杆42、滑杆43，约束板4为平板，在约束板上设有夹持孔41，夹持孔为通孔，且夹持孔为正六边形孔。在约束板第一端的端面上固定有三根触发杆42，三根触发杆分别位于三角形的三个顶点上。在约束板第二端的端面上固定有四根滑杆43，滑杆为圆杆且四根圆杆分别位于矩形的四个顶点上。在约束板的第一端的端面上还固定有两个导轨44，两导轨以夹持孔为界线左右设置，且两导轨呈八字形。解除单元：如图1至图5所示，解除单元包括解除板2、导向块23、第一安装板24和突起25，解除板2为L形板且解除板通过螺钉固定在基座上。在解除板的中心设有中心孔21，该中心孔为圆孔，以中心孔为中心设置有四个导向孔22，导向孔则位于矩形的四个顶点上，且四个导向孔与四个滑杆一一对应。滑杆滑动设置在对应的导向孔中，在解除板第一端的端面上固定安装有四个导向块23，导向块与导向孔一一对应，且在导向块上设有与导向孔共轴线设置的小孔。在解除板第一端的端面上固定有第一安装板24，第一安装板24为突起25的一部分，突起为圆环形结构，突起与第一安装板一体制造成型，突起通过第一安装板与解除板固定连接。突起与中心孔之间共轴线设置，且中心孔与突起连通。解除板与基座之间固定连接，解除板与约束板之间滑动连接，约束板与基座之间也是滑动连接关系。在解除板的第二端设有螺栓3，螺栓的螺杆部分用于与分瓣螺母螺纹连接，螺栓的螺帽则置于解除板的左侧。在螺栓的螺杆外部设有第一弹簧31，第一弹簧的第一端与螺栓的螺帽固定连接，第一弹簧的长度小于螺栓的螺杆长度，螺栓的螺杆穿在中心孔内。触发单元：如图1至图4所示，触发单元包括触发板7、气泵71、活动块72、导向杆74、第二弹簧75和顶块76，触发板7为平板且固定在基座上，在触发板的第一端的端面上固定有气泵71。解除板、约束板和触发板自左向右依次设置，这样约束板设置在解除板和触发板之间。在气泵上设有作动杆711，作动杆的第一端与气泵固定连接，作动杆的第二端穿过触发板后置于触发板的第二端所在的一侧，在作动杆的第二端固定有第二安装板73，第二安装板为活动块72的一部分，第二安装板与活动块之间一体制造成型，且两者均为圆形结构。活动块的第一端通过第二安装板与作动杆固定连接，在活动块的第二端固定有导向杆74，在导向杆外侧设有第二弹簧75，第二弹簧的第一端与活动块固定连接，在第二弹簧的第二端固定有顶块76，且背离第二弹簧的顶块一端为球形面，顶块、分瓣螺母位于同一水平直线上。在每一导轨上均滑动安装有长方体形的滑块5，如图9、图10所示，在滑块的侧壁上设有夹持部52，夹持部为长方体形的块状，夹持部的侧壁上设有滑槽53。分瓣螺母：如图6、图7所示，分瓣螺母包括三个完全相同的圆弧板6，三个圆弧板对应的圆心角均为120度，三个圆弧板对在一起可形成一个完整的圆筒状。在每一圆弧板的两端均设有凸台61，各个凸台的形状尺寸均相同，在其中两个圆弧板的凸台上设有一对凹槽62，凹槽的设置使得凸台上形成定位块63，定位块与滑槽滑动连接。圆弧板对在一起后，圆弧板末端的三个凸台围成一个正六边形的中空结构。圆弧板的内壁上设有内螺纹，三个圆弧板围成一个螺纹孔，该螺纹孔与螺栓的螺杆螺纹连接。下面对本发明的使用方法进行描述：1将分瓣螺母第一端的凸台伸入到约束板中的夹持孔中，此时凸台的侧壁与夹持孔的内壁接触，在夹持孔的作用下分瓣螺母形成一个整体；2将螺栓的螺杆旋入分瓣螺母中，并使得第一弹簧处于压紧状态，此时第一弹簧介于螺栓的螺帽与约束板之间；此时，在分瓣螺母的作用下，螺栓与解除板之间相对静止；3驱动气泵工作，此时顶块向分瓣螺母靠近且距离越来越近，当顶块与分瓣螺母接触后，一方面第二弹簧受到压缩变形，另一方面顶块的球形面与分瓣螺母的内壁之间线接触，顶块对分瓣螺母施加由内向外的作用力；与此同时，触发板与触发杆接触并推动触发杆，此时约束板向靠近解除板的一侧移动，分瓣螺母与突起接触后，突起会推动分瓣螺母并与顶块配合，直至分瓣螺母从夹持孔内完全移出，分瓣螺母的其中两个圆弧板随滑块沿导轨移动；当分瓣螺母的三部分分离后，分瓣螺母对螺栓的限位作用消除，在第一弹簧的推力作用下，螺栓以一定的速度远离解除板，这样便模拟了火箭的低冲分离过程。

权利要求：1.低冲分离模拟实验装置，其特征是，它包括：基座；解除单元，它包括与基座固定连接的解除板，在解除板上设有中心孔；约束单元，它包括与解除板之间滑动连接的约束板、固定在约束板上的触发杆，在约束板上设有与中心孔位于同一直线上的夹持孔；分瓣螺母，它包括三个完全相等的圆弧板，在圆弧板的两端均设有凸台，三个圆弧板围成一个圆筒时，圆弧板同一端上的凸台围成一个中空的正六边形，且三个圆弧板同一端的凸台与夹持孔内壁接触；螺栓，螺栓的螺杆与分瓣螺母内壁螺纹连接，在螺栓的螺杆上套有第一弹簧，螺杆穿在中心孔内；触发装置，它设置在解除板和约束板的同侧，触发装置对分瓣螺母提供横向和径向作用力，该作用力使得分瓣螺母分离。2.根据权利要求1所述的低冲分离模拟实验装置，其特征是，在约束板上固定有滑杆，在解除板上设有与滑杆滑动连接的导向孔。3.根据权利要求2所述的低冲分离模拟实验装置，其特征是，在解除板的端面上固定有导向块，导向块上设有与导向孔连通的小孔。4.根据权利要求1所述的低冲分离模拟实验装置，其特征是，在约束板上固定有两个以夹持孔为界线左右设置的导轨，在导轨上滑动设置有滑块，在滑块上设有滑槽，在凸台上设有与滑槽滑动连接的定位块。5.根据权利要求4所述的低冲分离模拟实验装置，其特征是，在其中两个圆弧板的凸台上设有凹槽，凹槽的设置使得凸台上形成与滑槽滑动连接的定位块。6.根据权利要求4所述的低冲分离模拟实验装置，其特征是，在约束板上还固定有触发杆，触发杆朝向触发单元所在的一侧。7.根据权利要求1所述的低冲分离模拟实验装置，其特征是，触发单元包括固定在基座上的触发板、固定在触发板上的气泵、固定在触发板上的活动块、固定在活动块上的导向杆、活动块固定连接且套在导向杆外部的第二弹簧、固定在第二弹簧上的顶块，在顶块上球形面且该球形面朝向约束板。8.根据权利要求7所述的低冲分离模拟实验装置，其特征是，在解除板的第一端面上固定有圆环形的突起，该突起朝向约束板所在的一侧。

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