本發(fā)明涉及一種解鎖分離螺母的裝置。

背景技術(shù)：

分離螺母是自20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的分離裝置，其連接強度優(yōu)于爆炸螺栓和其它點式分離裝置，而需要的解鎖壓力小，產(chǎn)生的分離沖擊相對小，無污染無碎片，容易實現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。因此分離螺母非常適合于級間分離、有效載荷分離等。

根據(jù)劉竹生等所著的《航天火工裝置》一書，分離螺母主要由解鎖螺母、捕獲器、對接螺栓組成，見圖1(1-1解鎖螺母、1-2.捕獲器、1-3對接螺栓、1-4點火器)。具有連接、軸向承載、分離和螺栓捕獲等功能。

分離螺母采用軸向連接、徑向解鎖的方式，由分瓣螺母、支撐環(huán)、殼體、密封圈等零件組成，如圖2所示(2-1分瓣螺母、2-2支撐環(huán)、2-3殼體、2-4密封圈、2-5點火器、2-6對接螺栓)。分離螺母的核心零件是分瓣螺母，分瓣螺母是將完整的螺母沿周向均勻分割成幾瓣，裝配時將這幾瓣按照原先的順序置入支撐環(huán)內(nèi)，在支撐環(huán)的徑向約束下再形成的一個整體螺母。連接時，將對接螺栓擰入分瓣螺母內(nèi)。

分離螺母通常利用點火器工作產(chǎn)生的燃氣驅(qū)動解鎖。點火器產(chǎn)生的燃氣推動支撐環(huán)移動，解除對分瓣螺母的徑向約束；處于徑向自由狀態(tài)的分瓣螺母的各瓣散開后釋放對接螺栓，完成解鎖。釋放后的對接螺栓收于捕獲器內(nèi)。

目前的分離螺母均使用點火器為解鎖能源，點火器產(chǎn)生的燃氣壓力高且含有固體顆粒物質(zhì)，雖然能夠?qū)⒙菽附怄i，但可能損壞分離螺母中的部分結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致使用點火器解鎖后的分離螺母不能重復(fù)使用。因此在使用前不能在與真實條件相同的狀況下對分離螺母的工作性能進行測試，而且使用點火器解鎖的分離螺母只能一次性使用，成本較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：開發(fā)一套利用壓縮氣體解鎖分離螺母的裝置，利用壓縮氣體清潔無污染，不損壞分離螺母的優(yōu)勢，實現(xiàn)分離螺母的完全測試和重復(fù)使用。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種利用壓縮氣體解鎖分離螺母的裝置，所述的分離螺母為分瓣螺母式，裝置包括氣瓶、電磁閥、管路；

氣瓶內(nèi)充滿壓縮空氣，壓縮空氣的壓力大于12MPa，氣瓶通過管路連接電磁閥的進氣口，電磁閥的出氣口通過管路連接到分瓣螺母式分離螺母的氣體入口；當(dāng)需要解鎖時，向電磁閥發(fā)送解鎖信號，氣瓶內(nèi)壓縮氣體通過管路在電磁閥出口處產(chǎn)生壓力脈沖，利用壓力脈沖解鎖分離螺母，所述的壓力脈沖壓力范圍11-20MPa。

進一步的，在氣瓶和電磁閥之間安裝截止閥，打開截止閥后向氣瓶內(nèi)充壓縮氣體。

進一步的，在氣瓶與電磁閥之間或者截止閥與電磁閥之間安裝過濾器，對壓縮氣體內(nèi)的雜質(zhì)進行過濾。

進一步的，電磁閥的輸出分成多路，每路壓力脈沖壓力范圍11-20MPa，同時對多個分離螺母進行解鎖。

進一步的，所述的壓力脈沖的壓力范圍最優(yōu)12-15MPa。

進一步的，氣瓶的容積與管路總?cè)莘e之比大于200。

進一步的，所述的管路總長小于4m，通徑大于φ10mm。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為：

分離螺母裝置解鎖需要向分離螺母內(nèi)部快速充入高壓氣體，本專利中涉及的裝置通過大氣瓶容積、有限管路長度和通徑產(chǎn)生快速上升的壓力脈沖。氣瓶容積與管路容積之比大于200能夠加速壓力脈沖上升的速度，克服解鎖阻力使分離螺母解鎖。本專利通過試驗確定了解鎖分離螺母裝置需要的壓力范圍，其下限11MPa能夠保證在本發(fā)明實現(xiàn)的壓力脈沖上升速度下可靠使分離螺母裝置解鎖，其上限20MPa能夠保證分離螺母內(nèi)部的結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生變形影響重復(fù)使用性。氣瓶容積、管路長度和通徑、解鎖壓力三項參數(shù)的配合實現(xiàn)了利用壓縮氣體可靠解鎖分離螺母裝置，并實現(xiàn)分離螺母裝置可重復(fù)使用的目的。

與火工品解鎖相比，利用壓縮氣體解鎖分離螺母裝置有以下優(yōu)點：

1提高分離系統(tǒng)的測試覆蓋性。

壓縮氣體解鎖分離螺母不損害螺母內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，能夠在分離螺母使用前進行測試，而且測試狀態(tài)與真實使用狀態(tài)完全相同，實現(xiàn)了對分離螺母裝置的測試覆蓋，提高了分離系統(tǒng)的測試覆蓋性。

2降低解鎖沖擊

火工品解鎖分離螺母時，火工品的爆炸會產(chǎn)生較為劇烈的沖擊環(huán)境，其沖擊響應(yīng)譜值最大超過3000g。而使用壓縮氣體解鎖分離螺母時只涉及機構(gòu)的運動，沖擊響應(yīng)譜值不超過1000g，特別適用于衛(wèi)星分離等力學(xué)環(huán)境要求高的分離系統(tǒng)。

附圖說明

圖1為分離螺母連接、分離示意圖；

圖2為分離螺母示意圖；

圖3為本發(fā)明原理圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實例對本發(fā)明做詳細說明。如圖3所示，本發(fā)明一種利用壓縮氣體解鎖分離螺母(分瓣螺母式)的裝置，包括氣瓶1、充氣手動截止閥2、供氣手動截止閥3、過濾器4、電磁閥5、管路6；

氣瓶出口后氣路分為2路，分別連接充氣手動截止閥2和供氣手動截止閥3，充氣手動截止閥后連接充氣接管嘴，供氣手動截止閥后連接過濾器4，過濾器后連接電磁閥5，電磁閥5后連接分離螺母7。分離螺母夾持對接螺栓將被連接的2個物體連成一體。

其中氣瓶存貯解鎖使用的壓縮氣體，壓縮空氣的壓力大于12MPa；充氣和供氣手動截止閥用于充氣和工作兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，充氣/排氣時打開充氣手動截止閥，打開供氣手動截止閥，工作時關(guān)閉充氣手動截止閥，打開供氣手動截止閥；過濾器用于保證通入分離螺母的氣體的清潔度；電磁閥接收解鎖信號，收到解鎖信號后接通，使壓縮氣體從氣瓶通過供氣手動截止閥、過濾器、電磁閥進入分離螺母實現(xiàn)解鎖；管路將各部分連接在一起形成氣體的通路。

當(dāng)需要解鎖時，向電磁閥發(fā)送解鎖信號，氣瓶內(nèi)壓縮氣體通過管路在電磁閥出口處產(chǎn)生壓力脈沖，利用壓力脈沖解鎖分離螺母7，所述的壓力脈沖壓力范圍11-20MPa。

氣瓶容積由充氣總?cè)莘e確定，氣瓶容積應(yīng)不小于包括管路、閥門、待解鎖分離螺母內(nèi)容腔在內(nèi)的充氣總?cè)莘e的200倍。

管路通徑?jīng)Q定于待解鎖分離螺母內(nèi)部氣體流過的最小通徑，管路和閥門中的最小通徑不得小于待解鎖分離螺母內(nèi)部氣體流過的最小通徑。

管路長度由氣瓶的安裝位置和待解鎖分離螺母的安裝位置決定，氣瓶應(yīng)就近待解鎖分離螺母布置，一般管路長度不應(yīng)大于4m，通徑大于φ10mm。

過濾器孔徑一般可選為10μm。

系統(tǒng)工作壓力由待解鎖的分離螺母的解鎖臨界壓力確定。將待解鎖的分離螺母按照使用中的安裝方式安裝，施加與使用中相同的預(yù)緊力矩，與選定的氣瓶和選定長度和通徑的管路和電磁閥連接，調(diào)節(jié)氣瓶充氣壓力，通過升降法確定分離螺母的解鎖臨界壓力。系統(tǒng)工作壓力應(yīng)選為解鎖臨界壓力的1.8倍左右。電磁閥5的輸出可以分成多路，每路壓力脈沖壓力范圍11-20MPa，同時對多個分離螺母進行解鎖。壓力脈沖的壓力范圍最優(yōu)12-15MPa。

在具體實施中，使用的氣瓶容積30L、耐壓25MPa的，管路通徑φ6mm，手動截止閥通徑φ5mm，過濾器孔徑10μm，電磁閥通徑φ6mm，工作電壓27V，管路總長3.5m。系統(tǒng)工作壓力12MPa，工作介質(zhì)為干潔壓縮空氣或干潔氮氣。

本發(fā)明所述的利用壓縮氣體解鎖分離螺母的裝置可用12MPa壓縮空氣代替火工品燃氣解鎖承載能力120kN，擰緊力矩40N.m的分離螺母，解鎖后，分離螺母狀態(tài)正常，不經(jīng)拆卸可恢復(fù)至安裝前狀態(tài)，能夠重復(fù)安裝、解鎖10次。

本發(fā)明未詳細說明部分屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識。