CN110578617B - 液体火箭管路的对接方法及分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液体火箭管路的对接方法及分离方法。对接方法通过设计作动筒与夹紧结构的安装顺序，可以确保液体火箭管路的可靠连接，避免发生介质泄露。本发明提供的分离方法，通过作动筒的动作，可以使夹紧机构从法兰管路的对接端面脱出，从而确保两个管路安全分离。

Description

液体火箭管路的对接方法及分离方法

技术领域

本发明涉及液体火箭管路连接技术领域，尤其涉及一种液体火箭管路的对接方法及分离方法。

背景技术

液体火箭助推级与芯级进行燃料交互供应时，不同直径的耐压管路之间需要可靠连接，且具有良好的气密性。在助推级与芯级分离时，需要耐压管路之间能够瞬间完成分离，助推级与芯级的硬件连接完全脱离。

此外，箭体与舱段间进行分离动作时也需要主推进剂供应管路、吹除管路能够在可靠连接的情况下，收到指令的毫秒级时间内完成分离。以上的类似应用的分离场合中，目前电器接口的即时插拔性能达到了设计要求，但耐压管路的可靠分离的问题尚未有效解决。

亟需设计一种可可靠性高、响应迅速的液体火箭的管路对接方法及分离方法，从而避免管路分离失败导致发射失利。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种液体火箭管路的分离方法及对接方法。这种管路对接方法及分离方法，可以确保在收到分离指令时可以迅速分离，提高了火箭发射的可靠性。

本发明提供了一种液体火箭管路的对接方法，包括：提供第一法兰管路，第二法兰管路、环形夹紧件及作动机构；其中所述作动机构具有作动筒和作动杆，且作动杆的一端通过活塞设置在作动筒的筒腔内，且所述筒腔在所述活塞靠近作动杆侧设有回弹件；将所述第一法兰管路和所述第二法兰管路对接，并在对接端面施加预紧力；将作动杆拉动到与所述对接端面不干涉的位置，并将环形夹紧件套入所述第一法兰管路和所述第二法兰管路的对接端面；松开作动杆，使所述作动杆在所述回弹件的作用下与所述环形夹紧件径向外侧的配合结构卡接，以对所述环形夹紧件进行限位。

在一个实施例中，在将所述第一法兰管路和所述第二法兰管路对接之前，还包括：在所述第一法兰管路的对接面设置石墨密封垫。

在一个实施例中，所述作动杆依次包括作动段、推动段和限位段；将作动杆拉动到与所述对接端面不干涉的位置包括：将所述限位段拉伸至第一位置，其中所述第一位置为所述环形夹紧机构套入所述对接端面后，所述限位段和所述推动段与所述配合结构彼此不干涉，且所述配合结构位于所述限位段和所述推动段之间的位置。

在一个实施例中，所述配合结构为设置在所述环形夹紧件径向外侧的两个凸起，且两个凸起彼此间隔设置，所述限位段包括中部和从所述中部向两侧形成的U型结构；所述松开作动杆，使所述作动杆在所述回弹件的作用下与所述环形夹紧件径向外侧的配合结构卡接，以对所述环形夹紧件进行限位包括：使所述U型结构从所述两个凸起的远离所述作动筒侧与所述两个凸起卡接，以限制所述U型结构回弹，从而所述U型结构在所述回弹件的拉力作用下从所述环形夹紧件的外侧对其施加限位力。

在一个实施例中，所述第一法兰管路包括位于端部的第一法兰对接端和与所述第一法兰对接端固定连接的第一管路，所述第二法兰管路包括位于端部的第二法兰对接端和与所述第二法兰对接端固定连接的第二管路，其中所述第一法兰对接端和所述第二法兰对接端匹配的设有螺纹孔；所述将所述第一法兰管路和所述第二法兰管路对接，并在对接端面施加预紧力包括：在所述第一法兰对接端和第二法兰对接端对接后，通过预紧螺栓和预紧螺母旋入螺纹孔对所述对接端面施加预紧力。

在一个实施例中，所述松开作动杆，使所述作动杆在所述回弹件的作用下与所述环形夹紧件径向外侧的配合结构卡接，以对所述环形夹紧件进行限位之后包括：卸除所述预紧螺栓和所述预紧螺母。

在一个实施例中，对接方法还包括：将第一管路与上游介质管路焊接连接，以及将第二管路与下游介质管路焊接连接。

在一个实施例中，所述环形夹紧件为两个半圆环，且两个半圆环从中部到两端为尺寸逐渐变小的结构；所述将作动杆拉动到与所述对接端面不干涉的位置，并将环形夹紧件套入所述第一法兰管路和所述第二法兰管路的对接端面包括：将两个半圆环匹配的设置在所述对接端面，且两个半圆环的端部彼此抵接，以形成所述环形夹紧件。

本发明的另一个方面提供了一种对应上述对接方法的液体火箭管路分离方法，作动杆通过其限位段与环形夹紧件配合结构的配合，限制环形夹紧件的位移，以使第一管路和第二管路彼此对接，包括：使高压气体进入所述活塞另一侧的腔体，以推动所述作动杆运动；所述作动杆在向远离所述作动筒方向运动的过程中，通过推动部推动所述配合结构带动所述环形夹紧件向远离所述作动筒的方向运动，以使所述环形夹紧件脱离所述对接端面，从而所述环形夹紧件解除对所述第一管路和第二管路的限制。

在一个实施例中，所述作动筒腔体在所述活塞的另一侧设有点火装置；使高压气体进入所述活塞另一侧的腔体包括：所述点火装置接收点火信号点火，从而产生高压气体，所述高压气体进入所述活塞另一侧的腔体，以推动所述作动杆带动所述环形夹紧件脱离所述对接端面。

本发明提供的液体火箭管路的对接方法及分离方法，可以在液体火箭管路收到分离指令时，通过作动筒和作动杆与配合使法兰管路的对接端面设置的夹紧机构脱出，从而实现对接管路的可靠、快速地分离，提高了火箭发射的可靠性。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。

附图说明

下面的附图是本发明的说明书的一部分，其绘示了本发明的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本发明的原理。

图1为本发明实施例的管路分离装置的结构示意图。

图2和图3为图1沿两个作动筒端面中点连线的剖视示意图。

图4a为本发明实施例的管路分离装置的侧视结构示意图。

图4b为图4a沿两个作动筒端面中点连线的剖视示意图。

图5a为本发明实施例的管路分离装置的侧视结构示意图。

图5b为本发明实施例的管路分离装置的俯视结构示意图。

图6a为本发明实施例中夹紧机构为两个半圆环的管路分离装置的结构示意图。

图6b为本发明实施例的管路分离装置中限位段与环形夹紧件的卡接结构示意图。

图7为本发明实施例中作动筒设有弹簧的管路分离装置结构示意图。

图8为本发明实施例中推动段与两个凸起尺寸关系示意图。

图9a-9d为本发明实施例的管路分离装置处于特定组合状态下的示意图。

图10a-10c为本发明实施例的管路分离装置的分离过程示意图。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。

本发明提供了一种用于液体火箭的管路分离装置。参见图1，管路分离装置包括第一法兰管路1，第二法兰管路2、夹紧机构3及作动机构4。第一法兰管路1和第二法兰管路2沿第一方向S1对接，且彼此对接的对接端面M(未示意)通过夹紧机构3限位，第一法兰管路1和第二法兰管路2在对接后彼此相反的端面分别用于连接不同的介质管路。作动机构4用于使夹紧机构3解除对所对接端面M的限位。本发明实施例的管路分离装置，通过以作动机构4控制夹紧机构3与对接端面的配合关系，可以快速地完成对接管路的分离。

夹紧机构3是在第一法兰管路1和第二法兰管路2对接后，进一步对二者施加夹紧力，避免两者脱位造成介质泄露。第一法兰管路1和第二法兰管路2之间可以不采用例如螺栓等连接件紧固，仅由夹紧机构3限位，从而提高分离可靠性。

例如，第一方向S1可以是第一法兰管路1和第二法兰管路2的轴线方向，即沿该方向对接时，彼此对接的端面紧密接触，同时对接后彼此相反的端面分别用于连接上下游的介质管路。

例如，如图2所示，为了防止介质泄露，可以在彼此对接的端面设置密封件10。例如，密封件10可以为石墨密封件，橡胶圈、铜垫、佛寺垫等。例如，还可以在对接端面，沿径向方向间隔地设置多道密封件，以改善密封效果。

继续参见图2，例如，第一法兰管路1包括位于端部的第一法兰对接端11和与第一法兰对接端11固定连接的第一管路12。第二法兰管路2包括位于端部的第二法兰对接端21和与第二法兰对接端21固定连接的第二管路22。第一法兰对接端11和第二法兰对接端彼21此对接，第一管路12和第二管路22分别用于与介质管路固定连接。也即，两个法兰管路均包括对接部分和管路部分，从而同时方便两个法兰管路的对接及于上下游的焊接。

如图3所示，作动机构4包括作动筒41和作动杆42，作动筒41设置在第一管路12远离第一法兰对接端11的外侧(图中为第一管路径向的外侧，且两个作动筒对称设置)。例如，作动筒41的沿其筒径的外侧壁可以固定设置两个连接杆，两个连接杆的两端分别固定连接作动筒41。作动杆42用于与夹紧机构3配合，以实现对夹紧机构3的限位或推动夹紧机构3脱离对接端面M。具体地，作动杆42在受到作动筒41的作用力向远离作动筒41方向运动时，可以推动夹紧机构3脱离对接端面(例如，从第一法兰管路和第二法兰管路对接的端面外侧整体脱落)，从而第一法兰管路1和第二法兰管路2可以在介质压力的作用下自动分离。

在该实施例中，如图4a，4b所示，作动筒41可以包括作动腔46。作动杆42依次包括作动段43、推动段44及限位段45。作动段43通过活塞5可移动地设置在作动腔46内，作动腔46在活塞5的远离作动段43侧通过通作动气推动作动段43带动推动段44和限位段45运动，以改变与夹紧机构3的配合关系。

例如，作动杆42的一端通过活塞5设置在作动腔中(例如，作动杆的一端与活塞一体连接)，且活塞5的外边缘气密地抵触在作动筒41的内壁，即活塞5可以确保作动筒41的腔体间不漏气。如图4b所示，在活塞5远离作动杆41的另一侧，作动腔46还包括一个小腔体47，该小腔体47连通气体发生腔48。例如，气体发生腔48可以用于接入高压气体，以通过进入气体发生腔48的气体进入小腔体47后推动活塞5运动，或者气体发生腔48可以设置火药点火器、火药发生器等，以通过这些自生产气装置，形成高压气流，推动活塞运动。

在另一个实施例中，作动机构4可以通过伺服装置控制作动筒作动。具体地，作动机构4的作动可以采用电磁力方式，而非气体推动方式。例如，作动机构4接收到分离指令后，可以通过电磁作用力(瞬间加电产生)将作动杆42推出，从而作动杆42将夹紧机构3推离对接端面。例如，作动机构4还可以通过伺服电机带动作动杆42运动的方式，实现作动杆42的上下运动，改变与夹紧机构42的配合关系。

在一个实施例中，如图5a，5b所示，夹紧机构3为环形夹紧件，用于周向地设置在第一法兰对接端11和第二法兰对接端21的对接端面M外侧，以将第一法兰对接端11和第二法兰对接端21限制在对接位置。环形夹紧件设有用以配合推动段44和限位段45的配合结构。环形夹紧件设置在对接端面M的位置后，作动杆42的限位段45恰好从环形夹紧件的径向外侧匹配环形夹紧件的配合结构，以防止环形夹紧件径向偏移，确保法兰管路对接。在在作动杆42沿如图所示的方向向下运动时，推动段44首先与配合结构卡合，在推动段44继续向下运动时，其对配合结构施加向下的作用力，使其带动环形夹紧件向下运动并脱离第一法兰管路1和第二法兰管路2的对接部分。

在该实施例中，例如，如图6a，6b，图7所示，环形夹紧件3为彼此配合的两个半圆环31，32，配合结构33分别为设置在两个半圆环相互靠近部分的凸起。限位段45包括中部451和从中部451向两侧形成的两个卡接部452。在两个半圆环31，32夹紧到位后，两个卡接部452通过从远离作动筒41侧卡接在两个凸起部将两个半圆环31，32限位。

如图7所示，作动腔46在靠近活塞5的一侧设有弹簧R的情况下，弹簧R可以在限位段45与两个凸起卡接时对其施加拉力，从而限位段45靠近两个半圆环31，32的部分紧贴在两个半圆环的表面，且两个凸起限制限位段45向上运动。

例如，两个半圆环可以从中部向两端的尺寸逐渐减小(例如沿半圆弧的周向方向上，半圆环从其中部向边缘的轴向方向尺寸逐渐减小)，从而确保半圆环两端可以在夹紧机构3解除时，迅速脱离法兰的压紧面。

例如，如图8所示，推动部44的配合尺寸L2大于两个凸起部之间的距离L1。也即，推动部44向下运动时，其在两个凸起连线方向的尺寸L2大于两个凸起部之间的距离L1，从而在推动部44向下运动时，推动部44可以对两个凸起施加作用力。进一步地，推动部44在从限位段45到作动段43的方向上具有尺寸逐渐扩大的结构，例如，在推动部44与两个凸起配合的两侧为斜面结构。通过使推动部33的尺寸缓慢增大，可以改善推动部与凸起受力效果，从而使推动部可以平稳地推动环形夹紧件。

在一个实施例中，作动段43可以通过弹簧设置在作动腔46内，弹簧用于在限位段45对夹紧机构3限位时对作动杆42施加拉力。例如，弹簧在作动杆2处于最上端(即限位段与作动筒的距离最小)时，可以处于自然状态，以便在向下拉伸作动杆42时，弹簧可以对作动杆42施加拉力。

以上实施例可以彼此组合，且具有相应的技术效果。

本发明各个实施例提供的管路分离装置，通过在法兰管路的对接端面设置夹紧机构，并通过作动筒和作动杆与夹紧机构配合动作，可以实现对接管路的可靠分离，提高了火箭发射的可靠性。

本发明的实施例还提供了一种液体火箭的管路对接方法。例如，如图9a-9d所示，该对接方法可以包括如下步骤：

S1提供第一法兰管路1，第二法兰管路2、环形夹紧件3及作动机构4；其中作动机构4具有作动筒41和作动杆42，且作动杆42的一端通过活塞5设置在作动筒41的筒腔46内，且筒腔46在活塞5靠近作动杆42侧设有回弹件。

例如，如图9b所示，回弹件可以是弹簧R。

S2将所述第一法兰管路1和所述第二法兰管路2对接，并在对接端面M施加预紧力；

例如，在将第一法兰管路1和第二法兰管路2对接之前，还包括：在第一法兰管路1的对接面设置石墨密封垫。

例如，第一法兰管路1包括位于端部的第一法兰对接端11和与第一法兰对接端11固定连接的第一管路12，第二法兰管路2包括位于端部的第二法兰对接端21和与第二法兰对接端21固定连接的第二管路22，其中第一法兰对接端11和第二法兰对接端21匹配的设有螺纹孔。将所述第一法兰管路1和所述第二法兰管路2对接，并在对接端面M施加预紧力具体包括：

在第一法兰对接端11和第二法兰对接端21对接后，通过预紧螺栓6和预紧螺母7旋入螺纹孔对对接端面M施加预紧力。

继续参见图9a，S3将作动杆拉动到与所述对接端面不干涉的位置，并将环形夹紧件套入所述第一法兰管路和所述第二法兰管路的对接端面；

例如，作动杆42依次包括作动段43、推动段44和限位段45，将作动杆拉42动到与对接端面M不干涉的位置包括：

将所述限位段拉伸至第一位置，其中第一位置为环形夹紧机构套入对接端面后，限位段和推动段与配合结构彼此不干涉，且配合结构位于限位段和推动段之间的位置。也即将作动杆2牵拉至不影响环形夹紧机构3安装的位置。

S4松开作动杆，使所述作动杆在所述回弹件的作用下与所述环形夹紧件径向外侧的配合结构卡接，以对所述环形夹紧件进行限位(如图9d所示)。

配合结构为设置在环形夹紧件径向外侧的两个凸起，且两个凸起彼此间隔设置，限位段44包括中部451和从中部451向两侧形成的U型结构452。

步骤S4松开作动杆42，使作动杆42在回弹件的作用下与环形夹紧件3径向外侧的配合结构卡接，以对环形夹紧件3进行限位包括：

使所述U型结构452从两个凸起的远离作动筒41侧与两个凸起卡接，以限制U型结构452回弹，从而U型结构452在回弹件的拉力作用下从环形夹紧件3的外侧对其施加限位力。

在对接端面由预紧螺栓和预紧螺母预警的情况下，上述步骤S4松开作动杆，使作动杆42在回弹件的作用下与环形夹紧件3径向外侧的配合结构卡接，以对环形夹紧件3进行限位之后可以包括：卸除所述预紧螺栓6和所述预紧螺母7。

上述对接方法还包括：将第一管路12与上游介质管路焊接连接，以及将第二管路22与下游介质管路焊接连接。

在环形夹紧件3为两个半圆环，且两个半圆环从中部到两端为尺寸逐渐变小的结构的情况下，将作动杆42拉动到与对接端面M不干涉的位置，并将环形夹紧件3套入第一法兰管路1和第二法兰管路2的对接端面M包括：

将两个半圆环匹配的设置在对接端面M，且两个半圆环的端部彼此抵接，以形成环形夹紧件4。

本发明还提供了一种对应上述对接方法的液体火箭管路分离方法，如图10a-10c所示，分离方法包括：使高压气体进入活塞5另一侧的腔体，以推动作动杆42带动环形夹紧件3脱离对接端面M。

在作动筒41腔体在活塞5的另一侧设有点火装置时，所述使高压气体进入所述活塞另一侧的腔体，以推动所述作动杆带动所述环形夹紧件脱离所述对接端面包括：

所述点火装置接收点火信号点火，从而产生高压气体，所述高压气体进入所述活塞另一侧的腔体，以推动所述作动杆带动所述环形夹紧件脱离所述对接端面。

其中，图10a所示为作动筒41作动，作动杆42向下运动并加压环形夹紧件的两个凸起部的示意图。在图10b中，环形夹紧件在作动杆42的作用下，推动环形夹紧件脱离第一法兰管路1和第二法兰管路的对接端面。在图10c中，第一法兰管路1和第二法兰管路2在介质压力的作用下，彼此分离。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，在不脱离本发明的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种液体火箭管路的对接方法，其特征在于，包括：

提供第一法兰管路，第二法兰管路、环形夹紧件及作动机构；其中所述作动机构具有作动筒和作动杆，且作动杆的一端通过活塞设置在作动筒的筒腔内，且所述筒腔在所述活塞靠近作动杆侧设有回弹件；

将所述第一法兰管路和所述第二法兰管路对接，并在对接端面施加预紧力；

将作动杆拉动到与所述对接端面不干涉的位置，并将环形夹紧件套入所述第一法兰管路和所述第二法兰管路的对接端面；

松开作动杆，使所述作动杆在所述回弹件的作用下与所述环形夹紧件径向外侧的配合结构卡接，以对所述环形夹紧件进行限位。

2.根据权利要求1所述的对接方法，其特征在于，在将所述第一法兰管路和所述第二法兰管路对接之前，还包括：

在所述第一法兰管路的对接面设置石墨密封垫。

3.根据权利要求1所述的对接方法，其特征在于，所述作动杆依次包括作动段、推动段和限位段；

将作动杆拉动到与所述对接端面不干涉的位置包括：

将所述限位段拉伸至第一位置，其中所述第一位置为所述环形夹紧机构套入所述对接端面后，所述限位段和所述推动段与所述配合结构彼此不干涉，且所述配合结构位于所述限位段和所述推动段之间的位置。

4.根据权利要求3所述的对接方法，其特征在于，所述配合结构为设置在所述环形夹紧件径向外侧的两个凸起，且两个凸起彼此间隔设置，所述限位段包括中部和从所述中部向两侧形成的U型结构；

所述松开作动杆，使所述作动杆在所述回弹件的作用下与所述环形夹紧件径向外侧的配合结构卡接，以对所述环形夹紧件进行限位包括：

使所述U型结构从所述两个凸起的远离所述作动筒侧与所述两个凸起卡接，以限制所述U型结构回弹，从而所述U型结构在所述回弹件的拉力作用下从所述环形夹紧件的外侧对其施加限位力。

5.根据权利要求1所述的对接方法，其特征在于，所述第一法兰管路包括位于端部的第一法兰对接端和与所述第一法兰对接端固定连接的第一管路，所述第二法兰管路包括位于端部的第二法兰对接端和与所述第二法兰对接端固定连接的第二管路，其中所述第一法兰对接端和所述第二法兰对接端匹配的设有螺纹孔；

所述将所述第一法兰管路和所述第二法兰管路对接，并在对接端面施加预紧力包括：

在所述第一法兰对接端和第二法兰对接端对接后，通过预紧螺栓和预紧螺母旋入螺纹孔对所述对接端面施加预紧力。

6.根据权利要求5所述的对接方法，其特征在于，所述松开作动杆，使所述作动杆在所述回弹件的作用下与所述环形夹紧件径向外侧的配合结构卡接，以对所述环形夹紧件进行限位之后包括：

卸除所述预紧螺栓和所述预紧螺母。

7.根据权利要求5所述的对接方法，其特征在于，还包括：

将第一管路与上游介质管路焊接连接，以及

将第二管路与下游介质管路焊接连接。

8.根据权利要求1所述的对接方法，其特征在于，所述环形夹紧件为两个半圆环，且两个半圆环从中部到两端为尺寸逐渐变小的结构；

所述将作动杆拉动到与所述对接端面不干涉的位置，并将环形夹紧件套入所述第一法兰管路和所述第二法兰管路的对接端面包括：

将两个半圆环匹配的设置在所述对接端面，且两个半圆环的端部彼此抵接，以形成所述环形夹紧件。

9.一种对应权利要求1-8任一项所述的对接方法的液体火箭管路分离方法，作动杆通过其限位段与环形夹紧件配合结构的配合，限制环形夹紧件的位移，以使第一管路和第二管路彼此对接，其特征在于，包括：

使高压气体进入所述活塞另一侧的腔体，以推动所述作动杆运动；

所述作动杆在向远离所述作动筒方向运动的过程中，通过推动部推动所述配合结构带动所述环形夹紧件向远离所述作动筒的方向运动，以使所述环形夹紧件脱离所述对接端面，从而所述环形夹紧件解除对所述第一管路和第二管路的限制。

10.根据权利要求9所述的液体火箭管路分离方法，其特征在于，所述作动筒腔体在所述活塞的另一侧设有点火装置；

使高压气体进入所述活塞另一侧的腔体包括：

所述点火装置接收点火信号点火，从而产生高压气体，所述高压气体进入所述活塞另一侧的腔体，以推动所述作动杆带动所述环形夹紧件脱离所述对接端面。

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