(3)返回舱与推进舱之间电、气、液路连接与分离
从防热设计角度考虑,要避免在热流密度最大的防热大底上开孔。为实现返回舱与推进舱之间的电信号、气体和液体介质连接与分离,在返回舱舱体的侧壁设置专门的分离密封板组件。分离密封板组件由内板、外板及摆杆机构组成。在额定的时间,内外板在摆杆机构的引导下完成与内板的分离,在返回舱与推进舱机械分离之前切断两舱间电气液路的连接。分离密封板组件在设计时除需要保证连接分离可靠性之外,解决了再入防热和密封问题以及摆杆机构反弹的问题。
(4)防热大底的连接分离
在防热大底的连接与分离设计中,由于受空间位置的限制,不能像返回舱与轨道舱、返回舱与推进舱之间一样,分别设置连接解锁机构和分离机构,而是设计了集连接、解锁、分离于一体的抛底火工锁。抛底火工锁与返回舱的主传力桁条、防热大底钛管、火工锁II设置在同一轴线上,保证了传力路线的连续性,确保了整船的连接强度与刚度。抛底火工锁的另一个特点是直接安装在返回舱舱壁,必须保证舱体密封并且工作时产生的燃气不能泄漏到返回舱内。弹抛防热大底时,返回舱呈倾斜状态,每个抛底火工锁承受的配合阻力大小、方向各不相同,对保证同步、可靠分离带来了困难。通过对纵向和横向尺寸链的分析,合理地设置了定位面和定位销,确定了合适的配合间隙,因而确保了对接的同轴度和对象限线偏扭的控制,保证了分离的可靠性。
(5)机构可靠性设计与试验
如前所述,舱段间连接分离的可靠性要求非常高,为了实现这一目标,在系统设计、产品设计、试验万法研究、产品质量控制等方面摸索了~整套方法。 .首先,通过分系统的可靠性分析和故障树分析,找出了影响分系统可靠性指标的关键产品。舱段对接面上各种火工机构锁和火工分离推杆,必须同步可靠工作,任何一个失效均会导致舱段分离失效。对这关键的火工机构,设计上采用双路起爆器和双火工机构,相对单起爆器和单火工机构而言,其解锁可靠度提局了4倍。
为了保证连接装置在解锁时各零部件之间运动灵活可靠,通过润滑措施来减小摩擦系数,对于一般的相对运动,普通的润滑膜就可以满足要求。但对于神舟飞船锁类连接件的受力面,其面积一般都比较小,局部接触应力比较大,摩擦力也很大,因而对润滑有特殊的要求。通过对润滑膜材料、干膜厚度、机体材料的处理和滑动面间隙的选择、润滑膜与金属机体粘接的牢固程度的研究,采取了相应的措施,保证了机构的灵活运动、工作可靠。 在横向载荷的作用下,对接面有开缝的趋势,为了保证不产生缝隙,必须对连接件施加足够的预紧力。预紧力与安装力矩的关系涉及到各种机构的结构形式、舱体法兰结构刚度与精度、表面状态、润滑方式、材料性能等各个方面,目前没有成熟、准确的计算方法。针对神舟飞船各连接分离面的特点,通过试验手段确定了各种连接机构的安装力矩,保证连接可靠。
为了验证舱段连接分离设计的可靠性,必须进行大量的可靠性试验。对各种连接分离机构产品进行了全面的分析,研究出一套适合我国国情的各种机构产品可靠性加严试验方法和评估方法,发展了航天器机构口J靠性分析与试验技术。 (6)机构安全性设计 安全性问题是神舟载人飞船需要着重考虑的问题,在连接分离机构的研制中,采取了一系列确保载人安全性的技术手段。各种连接分离机构为低冲击火工机构,设计上只用微量的起爆药和少量的主装药。在火工锁I和摆杆等机构的设计中,设置了专门的缓冲元件进一步降低冲击载荷,保证传递到航天员座椅上冲击响应低于安全容许限。各种机构的运动部件采用全封闭设计,确保工作时不会产生碎片。设计上火工装置采用了对杂散电流、静电等不敏感的钝感型起爆器,确保安全性。
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