本技術屬于航天器結構，提供了一種自解鎖自緩沖可回縮式多節(jié)減阻桿和相應的性能試驗方法。

背景技術：

1、水下發(fā)射的航天飛行器頭罩采用水動外形鈍頭頭型，在飛行器頂端采用可伸縮的多節(jié)桿形成的氣動減阻桿形成虛擬錐體，出水后進行氣動減載的一種技術方法。專利《一種高頻率、大阻尼的帶頂盤多體懸臂伸縮桿體結構》，申請?zhí)?02318008466.6所提出的伸縮桿體結構，為目前國內(nèi)外的最高水平，但其使用憋壓剪斷鎖定銷的方式進行解鎖，且無緩沖結構，并使用臺階和大變形的勾爪組實現(xiàn)到位止動和鎖定。相應的結構展開前有較大的憋壓段，造成解鎖沖擊大，展開速度過快，到位沖擊大且鎖定后存在很大的止動間隙。過大的到位沖擊對裝置本體、持續(xù)補氣的火工品和附近的敏感傳感器均有較大的影響，可能造成火工品燃燒不持續(xù)、傳感器損壞等問題。過大的止動間隙會造成系統(tǒng)剛度對載荷大小的高度敏感情況。

技術實現(xiàn)思路

1、本技術解決的技術問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種自解鎖自緩沖可回縮式多節(jié)減阻桿和相應的性能試驗方法，解決了現(xiàn)有的多節(jié)展開鎖定的減阻桿結構存在的解鎖沖擊大、到位沖擊大、鎖止結構間隙過大的問題。

2、該裝置鎖定功能可靠，并僅使用驅(qū)動高壓氣體即可實現(xiàn)無憋壓的先解鎖后展開，及利用內(nèi)部結構實現(xiàn)壓氣自緩沖和旋轉(zhuǎn)鎖定，具有解鎖快捷，解鎖沖擊小，到位沖擊小，鎖定可靠，鎖定結構緊湊，系統(tǒng)剛度高且對載荷不敏感，再分解方便的優(yōu)點。同時提供了對解鎖、展開、鎖定、密封性能和模態(tài)阻尼特性進行可重復檢驗的試驗方法。

3、本技術提供的技術方案如下：

4、一種自解鎖自緩沖旋轉(zhuǎn)鎖定式多節(jié)減阻桿，包括外殼、中間殼組、內(nèi)殼、燃氣發(fā)生器、自解鎖組件、防逆旋組件和底盤，中間殼組位于外殼內(nèi)，內(nèi)殼位于中間殼組內(nèi)，中間殼組包括多個依次套接的殼體；外殼、殼體和內(nèi)殼中，任意相鄰的兩個形成外部殼體和內(nèi)部殼體，外部殼體的內(nèi)壁頂部設有凸起的內(nèi)圈段，內(nèi)圈段沿著周向設置多個旋轉(zhuǎn)u槽，旋轉(zhuǎn)u槽包括半圓段和橫直段，半圓段為圓心角為90度的弧形槽，半圓段的一端與貫穿至內(nèi)圈段底部邊緣且與內(nèi)圈段底部邊緣垂直，半圓段的另一端與橫直段連接，橫直段沿著內(nèi)圈段周向延伸；內(nèi)部殼體外壁面設置有圓柱導銷，圓柱導銷與旋轉(zhuǎn)u槽一一配合，內(nèi)部殼體外壁面底部設置有凸起的外圈段，外圈段設置有軸向分布的密封圈環(huán)槽，封圈環(huán)槽用以放置o形圈；底盤固定連接于外殼內(nèi)部的底部，殼體和內(nèi)殼位于底盤上方，燃氣發(fā)生器固定連接于底盤的中部并伸入內(nèi)殼中，自解鎖組件設置于燃氣發(fā)生器的出口位置，以在自解鎖組件解鎖后燃氣發(fā)生器的出口打開；防逆旋組件安裝于內(nèi)圈段并位于半圓段和橫直段的交界位置，以在圓柱導銷進入橫直段后，將圓柱導銷鎖定在橫直段內(nèi)。

5、所述內(nèi)圈段內(nèi)壁面底部開設有多個導氣u槽，導氣u槽上部設置節(jié)流泄氣孔，節(jié)流泄氣孔連通外部殼體的內(nèi)外兩側。

6、所述內(nèi)圈段設置有防逆旋組件安裝孔，防逆旋組件安裝孔包括上部的螺紋孔和下部的方孔，防逆旋組件包括壓緊銷和方形舌，壓緊銷為回轉(zhuǎn)臺階軸結構，其上部為螺紋柱，下部為彈性頂桿，方形舌上部為定位盤，下部為方柱狀的舌體，舌體的下端面為楔形的斜面，沿著內(nèi)圈段周向方向，斜面靠近半圓段的一端低于靠近橫直段的一端，舌體穿過方孔，定位盤位于方孔上方，螺紋柱螺紋連接于螺紋孔內(nèi)，彈性頂桿與定位盤接觸。

7、所述半圓段貫穿至內(nèi)圈段底部邊緣的一端為入口端，入口端兩側均設置圓角。

8、所述燃氣發(fā)生器從底部向上依次開設有點火腔、燃燒室、燃氣通道和閥座腔，燃燒室內(nèi)置火藥塊，火藥塊在燃燒時產(chǎn)生大量高溫燃氣，點火腔用于安裝點火裝置，以點燃火藥塊，閥座腔貫穿至燃氣發(fā)生器的頂部，閥座腔周向設置均布的多個出氣孔，出氣孔軸線沿著燃氣發(fā)生器的徑向方向且貫穿至燃氣發(fā)生器的外壁，自解鎖組件安裝于閥座腔內(nèi)，火藥塊燃燒時產(chǎn)生的高溫燃氣通過燃氣通道進入閥座腔內(nèi)的自解鎖組件，自解鎖組件打開時，出氣孔打開。

9、所述自解鎖組件包括拉桿、勾爪、環(huán)架、閥芯頂桿、勾爪軸和密封壓蓋，內(nèi)殼內(nèi)設有橫隔，燃氣發(fā)生器位于橫隔朝向底盤一側，拉桿的一端連接于橫隔，拉桿的另一端為下端盤，下端盤用于連接勾爪；環(huán)架螺紋連接于閥座腔內(nèi)壁的周向面，環(huán)架開設有多個與出氣孔一一正對的通氣孔，環(huán)架上部為十字形的勾爪固定槽，環(huán)架在勾爪固定槽下方依次設置有中端板和閥芯腔，中端板軸線位置設有頂頭定位通孔，頂頭定位通孔將勾爪固定槽與閥芯腔連通；閥芯頂桿包括依次連接的直柱段、頂桿和閥芯體，直柱段遠離頂桿的端部為球頭面，閥芯體背離頂桿的一端設有凹陷槽，閥芯體位于閥芯腔內(nèi)，直柱段的頂端穿過頂頭定位通孔伸入勾爪固定槽中心位置，限位環(huán)設置于閥芯體和中端板之間；勾爪一端位于勾爪固定槽內(nèi)，并與環(huán)架轉(zhuǎn)動連接，以使勾爪頂部可靠近或遠離閥芯頂桿的軸線，勾爪朝向閥芯頂桿軸線一側從下到上依次設置有保持面、內(nèi)傾錐面和爪頭，保持面與直柱段貼合配合時，爪頭勾在下端盤上表面；沿著遠離保持面的方向，內(nèi)傾錐面相對于保持面所在平面逐漸向閥芯頂桿軸線方向靠近，隨著閥芯頂桿向上移動，球頭面與內(nèi)傾錐面接觸，并逐漸推動勾爪轉(zhuǎn)動，使得勾爪頂部可遠離閥芯頂桿軸線方向移動。

10、所述拉桿包括鹽自身軸向依次設置的螺紋段、定位環(huán)、拉桿體和下端盤，定位環(huán)位于橫隔朝向底盤一側，螺紋段穿出橫隔的端部螺紋連接有密封壓蓋。

11、所述自解鎖組件安裝時，將勾爪安裝在環(huán)架的勾爪固定槽內(nèi)，將限位環(huán)和閥芯頂桿裝入閥芯腔，并使爪頭抱壓住下端盤，將裝有限位環(huán)和閥芯頂桿的環(huán)架裝入閥座腔內(nèi)，將燃氣發(fā)生器安裝于底盤，并使拉桿的螺紋段穿過橫隔，將密封壓蓋與螺紋段連接，使拉桿拉緊形成軸向預緊。

12、所述底盤為回轉(zhuǎn)環(huán)形結構，其中部為圓筒結構，圓筒結構的內(nèi)壁面設置螺紋孔，圓筒結構的頂部為內(nèi)翻環(huán)，燃氣發(fā)生器的外周面上有密封盤，密封盤上端面設置密封圈槽，內(nèi)翻環(huán)卡設于密封圈槽內(nèi)，圓筒結構在密封盤背離內(nèi)翻環(huán)的一側通過螺紋孔依次螺紋連接有防松壓環(huán)和螺紋壓環(huán)。

13、一種自解鎖自緩沖旋轉(zhuǎn)鎖定式多節(jié)減阻桿的性能試驗方法，包括充氣展開試驗和非接觸模態(tài)試驗；

14、充氣展開試驗包括：減阻桿通過外殼安裝固定在試驗支架上，減阻桿的底盤中部安裝充氣工裝，充氣工裝的結構與燃氣發(fā)生器和自解鎖組件一致，充氣工裝內(nèi)部不安裝火藥，充氣工裝通過充氣通路連接到氣源，充氣通路上沿著氣流充入方向依次連接有開關f1和測壓裝置，充氣通路在有開關f1和測壓裝置之間連接有泄氣通路，泄氣通路上連接有開關f2；向減阻桿充入壓縮空氣或氮氣，當減阻桿開始解鎖時，通過測壓裝置記錄減阻桿內(nèi)壓力，即為解鎖壓力值pj。在減阻桿開始展開后，不卸壓而繼續(xù)緩慢充入壓縮空氣或氮氣直到減阻桿展開到位，記錄展開過程中壓力變化過程和展開到位時的減阻桿內(nèi)壓力值；繼續(xù)充入壓縮空氣或氮氣直到減阻裝置內(nèi)壓力達到設定壓力p0，關閉充氣通路f1和泄氣通路f2，對減阻裝置進行氣密檢查試驗，氣密檢查試驗的試驗時間過程中，持續(xù)記錄減阻裝置內(nèi)部壓力變化，無壓力變化時代表氣密性能良好；

15、非接觸模態(tài)試驗包括：展開狀態(tài)的減阻桿通過外殼安裝固定在試驗支架上，通過充氣工裝向桿內(nèi)充氣到設定壓力p0。然后先使用激振裝置按隨機振動過程進行掃頻，同時使用激光測微距儀器對減阻桿特征位置的振動微位移過程進行測量。通過振動幅值與頻率的變化相關性測量若干階模態(tài)，然后利用模態(tài)判定準則mac來分析模態(tài)振型間的相關性，根據(jù)減阻桿產(chǎn)生共振的第一個頻率值確定一階頻率值f1，然后再使用激振裝置按正弦振動方式，在窄帶的f1頻率兩側進行激振，確定f1的精確值。

16、本發(fā)明的優(yōu)點在于：

17、(1)裝置鎖定功能可靠，并僅使用驅(qū)動高壓氣體即可實現(xiàn)無憋壓的先解鎖后展開，具有解鎖快捷，解鎖沖擊小的優(yōu)點。

18、(2)利用內(nèi)部結構實現(xiàn)壓氣自緩沖和旋轉(zhuǎn)鎖定，具有到位沖擊小，鎖定可靠的優(yōu)點；

19、(3)鎖定結構緊湊，兩個方向均無限位間隙，系統(tǒng)整體剛度高且對載荷不敏感；

20、(4)使用外露且便于拆卸的止逆旋組件，可便捷的實現(xiàn)裝置再分解，利于重復使用。

21、(5)提供了整套的對解鎖、展開、鎖定、密封性能和模態(tài)阻尼特性進行可重復檢驗的試驗方法。