一种插拔式低温供气连接器的制作方法

1.本发明涉及运载火箭供气装置领域，尤其涉及一种插拔式低温供气连接器。


背景技术：

2.在航天领域，液氢、液氧等低温液体是目前大推力火箭的主要推进剂，但由于它们的沸点都比较低，因此必须在低温下存储和运输。为了使低温液体推进剂的存储和使用更加安全和可靠，需要采用一些技术，冷氦增压系统是低温液体推进系统的关键技术之一，为实现低温氦气的长时间可靠输送，需专门设置向箭上冷氦气瓶充气的低温供气连接器。
3.低温供气连接器应具备长时间低温高压环境下的密封可靠性和低温下的分离可靠性，并且具备适应箭体起飞漂移和滚转的能力，同时可以实现零秒脱落。现有的供气连接器多采用端面密封结构，这种结构要求对接件之间具有相对预紧力，所以现有的供气连接器箭上与地面部分之间往往设置有球锁等结构实现锁紧。这种结构较为复杂，需在临射前远控解锁，无法实现零秒可靠脱落；且在长时间低温供气的环境下，连接器表面存在结冰风险，严重影响球锁结构的灵活性，供气连接器无法正常解锁。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的问题，提出一种插拔式低温供气连接器，本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
5.一种插拔式低温供气连接器，包括：箭上接头、地面充气组件和地面支撑组件；所述箭上接头一端为台阶型密封结构，与箭上供气管路连接；另外一端为直孔结构，直接插入所述地面充气组件中形成间隙配合；所述地面充气组件和所述地面支撑组件之间采用球头连接。
6.具体地，所述箭上接头包括台阶型密封结构、环台、直孔结构、螺纹盲孔；所述地面充气组件包括地面充气管、地面充气管接头、锁紧螺母和密封圈；所述地面支撑组件包括上端盖、球头顶杆、下端盖、底座和底板。
7.具体地，所述箭上接头的外周壁上设有环台，所述环台上侧均匀开设有六个所述螺纹盲孔，用于与箭体结构固定。
8.具体地，所述地面充气管上端采用上大下小的台阶孔结构，所述台阶孔的上半部开设有内螺纹，所述锁紧螺母与所述地面充气管螺纹连接。
9.具体地，所述地面充气管侧边设有地面充气管接头，所述地面充气管接头为台阶密封管嘴接头，用于与地面管路相连；所述地面充气管下端设有球形槽。
10.具体地，所述球头顶杆两端分别与所述地面充气管和所述底座上的球形槽间隙配合，通过所述上端盖和下端盖将球头顶杆限制在球形槽内。
11.具体地，所述箭上接头一端插入所述地面充气管的所述台阶孔中；所述箭上接头外壁面与地面充气管内壁面间设有一道所述密封圈；所述密封圈包含一个弹簧蓄能式密封圈和一个挡圈，所述弹簧蓄能式密封圈外壳为聚合材料，内部装有一个不锈钢弹簧，保证低
温高压状态下的密封性。
12.具体地，所述底座设有球形槽，所述球头顶杆上下两端均为球形结构。
13.具体地，所述球头顶杆包括上顶杆、旋转筒和下顶杆；所述上顶杆、所述下顶杆和所述旋转筒两侧设有对称的平槽，所述上顶杆与所述旋转筒之间通过左旋螺纹连接，所述下顶杆与所述旋转筒间通过右旋螺纹连接。
14.具体地，所述底座四角分别设置四个腰型孔；所述底板在相应位置设置四个螺纹孔，所述底板的四角设置有垂直方向的腰型孔，从而在连接器安装过程中适当调节位置，保证球头顶杆处于竖直状态。
15.与现有技术相比，本发明存在以下至少一种技术效果：
16.(1)本发明可实现冷氦供气管路的快速对接和供气，在实际应用中，将箭上接头固定在箭体上，一端连接箭上供气管，一端插入地面充气组件中，并通过螺钉将地面充气组件和地面支撑组件相连接，将地面充气组件管接头与地面低温氦气管路相连。
17.(2)本发明具有密封可靠的优点，通过在地面充气管内设置弹簧蓄能型密封圈，在箭上接头插入地面充气组件后，充气时通过挤压密封圈即可实现可靠密封。
18.(3)本发明具有速度快、可靠性高、操作方便的优点，在连接器固定连接好后，对旋转筒施加力矩和对上下顶杆施加反力矩，使得箭上接头与地面充气组件之间实现顶紧，防止充气过程中意外脱出，确保了连接的可靠性；避免了繁琐的锁紧操作，简化了操作流程；在火箭点火起飞时，不需要解锁动作即可实现零秒脱落。
19.(4)本发明具有适用性强的优点，本发明通过球头顶杆连接地面充气组件和支撑板，球头可以在球形槽内转动，从而实现连接器在各个方向上的微量偏转。这一结构设计使得在火箭点火起飞、箭上接头尚未脱出时，地面充气组件可跟随箭上接头进行移动，从而适应箭体起飞时的漂移和滚转，连接器的适应性得到提高。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍：
21.图1为本发明一种插拔式低温供气连接器对接状态示意图；
22.图2为本发明一种插拔式低温供气连接器中箭上接头示意图；
23.图3为本发明一种插拔式低温供气连接器中地面充气组件示意图；
24.图4为本发明一种插拔式低温供气连接器中地面支撑组件示意图。
25.附图标记说明
26.1：箭上接头；
27.11：台阶型密封结构；12：直孔结构；13：环台；14：螺纹盲孔；
28.2：地面充气组件；
29.21：地面充气管；22：锁紧螺母；23：密封圈；24：地面充气管接头；
30.3：地面支撑组件；
31.31：上端盖；32：球头顶杆；33：下端盖；34：底座；35：底板；
32.321：上顶杆；322：旋转筒；323：下顶杆。
具体实施方式
33.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及具体实施方式,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
34.实施例
35.本发明提供了一种插拔式低温供气连接器，具有结构简单、操作方便、密封可靠、适应性强的优点，可在低温高压介质状态下长时间工作，在火箭起飞时可适应箭体的漂移和滚转，且无需解锁操作，起飞后自动脱落，具体实施方式如下：
36.如图1所示，本发明装置包括：箭上接头1、地面充气组件2和地面支撑组件3。箭上接头1一端为台阶型密封结构11，与箭上供气管路连接；另外一端为直孔结构12，直接插入地面充气组件2中形成间隙配合；地面充气组件2和地面支撑组件3之间采用球头连接。
37.具体地，如图1-4所示，箭上接头1包括台阶型密封结构11、环台13、直孔结构12、螺纹盲孔14；地面充气组件2包括地面充气管21、地面充气管接头24、锁紧螺母22和密封圈23；地面支撑组件3包括上端盖31、球头顶杆32、下端盖33、底座34和底板35。
38.具体地，箭上接头1的外周壁上设有环台13，环台13上侧均匀开设有六个螺纹盲孔14，用于与箭体结构固定。
39.具体地，地面充气管21上端采用上大下小的台阶孔结构，台阶孔的上半部开设有内螺纹，锁紧螺母22与地面充气管21螺纹连接。
40.具体地，地面充气管21侧边设有地面充气管接头24，地面充气管接头24为台阶密封管嘴接头，用于与地面管路相连；地面充气管21下端设有球形槽。
41.具体地，球头顶杆32两端分别与地面充气管21和底座34上的球形槽间隙配合，通过上端盖31和下端盖33将球头顶杆32限制在球形槽内。
42.具体地，在实际应用中，将箭上接头1固定在箭体上，一端连接箭上供气管，一端插入地面充气组件2中，并通过球头连接将地面充气组件2和地面支撑组件3相连接，将地面充气管接头24与地面低温氦气管路相连，即可实现冷氦供气管路的快速对接和供气。
43.具体地，箭上接头1一端插入地面充气管21的台阶孔中；箭上接头1外壁面与地面充气管21内壁面间设有一道密封圈23；密封圈23包含一个弹簧蓄能式密封圈和一个挡圈，弹簧蓄能式密封圈外壳为聚合材料，内部装有一个不锈钢弹簧。在箭上接头1插入地面充气组件2后，充气时通过挤压密封圈23即可保证低温高压状态下的密封性。
44.具体地，底座34设有球形槽，球头顶杆32上下两端均为球形结构。
45.具体地，球头顶杆32包括上顶杆321、旋转筒322和下顶杆323；上顶杆321与旋转筒322之间通过左旋螺纹连接，下顶杆323与旋转筒322间通过右旋螺纹连接。在上顶杆321、下顶杆323和旋转筒322两侧开设有对称的平槽，以方便工具卡合施加力矩；在连接器固定连接好后，对旋转筒322施加力矩，并对上顶杆321、下顶杆323施加反力矩，使得箭上接头1与地面充气组件2之间实现顶紧，防止充气过程中意外脱出；在火箭点火起飞时，箭上接头1克服摩擦力跟随箭体上升，与地面充气组件2分离，不需要解锁动作即可实现零秒脱落，具有对接脱落方便、密封可靠的优点。同时，本发明通过球头顶杆32连接地面充气组件2和底座34，球头可以在球形槽内转动，从而实现连接器在各个方向上的微量偏转。这一结构设计使得在火箭点火起飞、箭上接头1尚未脱出时，地面充气组件2可跟随箭上接头1进行移动，从
而适应箭体起飞时的漂移和滚转，连接器的适应性得到提高。
46.具体地，底座34四角分别设置四个腰型孔；底板35在相应位置设置四个螺纹孔，底板35的四角设置有腰型孔，方向与底座34上的腰型孔垂直，从而在插拔式低温供气连接器安装过程中可以适当调节位置，保证球头顶杆32处于竖直状态。
47.为帮助本领域技术人员理解本发明，下面对本发明一种插拔式低温供气连接器的安装过程作简略说明：
48.s1:对接前将箭上接头1安装固定在箭体上；
49.s2:将地面充气组件2和地面支撑组件3装配连接好，底板35和底座34上的固定螺钉处于松弛状态，调节旋转筒322使得球头顶杆32至合适长度；
50.s3:将箭上接头1插入地面充气组件2中心孔中，调整底板35和底座34位置，同时调节旋转筒322，保证球头顶杆32处于竖直状态，拧紧底板35和底座34上的固定螺钉；
51.s4:将地面管路与地面充气组件2上的管接头相连；
52.s5:对旋转筒322施加力矩，并对上顶杆321和下顶杆323施加反力矩，使得箭上接头1与地面充气组件2之间实现顶紧，完成安装。
53.经实验表明，本发明一种插拔式低温供气连接器可实现低温高压环境下的长期对接和有效密封，并能适应火箭起飞时的漂移和滚转，且不需要解锁动作即可实现连接器与箭体的零秒脱落。另外，本发明中的箭上接头1、地面充气组件2和地面支撑组件3均采用了模块化设计，易于实现，可换性好，有利于在执行任务期间对各部件进行快速更换、维修。
54.上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

技术特征：
1.一种插拔式低温供气连接器，其特征在于，包括：箭上接头、地面充气组件和地面支撑组件；所述箭上接头一端为台阶型密封结构，与箭上供气管路连接；另外一端为直孔结构，直接插入所述地面充气组件中形成间隙配合；所述地面充气组件和所述地面支撑组件之间采用球头连接。2.如权利要求1所述插拔式低温供气连接器，其特征在于，所述箭上接头包括台阶型密封结构、环台、直孔结构、螺纹盲孔；所述地面充气组件包括地面充气管、地面充气管接头、锁紧螺母和密封圈；所述地面支撑组件包括上端盖、球头顶杆、下端盖、底座和底板。3.如权利要求2所述插拔式低温供气连接器，其特征在于，所述箭上接头的外周壁上设有所述环台，所述环台上侧均匀开设有六个所述螺纹盲孔，用于与箭体结构固定。4.如权利要求2所述插拔式低温供气连接器，其特征在于，所述地面充气管上端采用上大下小的台阶孔结构，所述台阶孔的上半部开设有内螺纹，所述锁紧螺母与所述地面充气管螺纹连接。5.如权利要求4所述插拔式低温供气连接器，其特征在于，所述地面充气管侧边设有地面充气管接头，所述地面充气管接头为台阶密封管嘴接头，用于与地面管路相连；所述地面充气管下端设有球形槽。6.如权利要求5所述插拔式低温供气连接器，其特征在于，所述球头顶杆两端分别与所述地面充气管和所述底座上的球形槽间隙配合，通过所述上端盖和下端盖将球头顶杆限制在球形槽内。7.如权利要求6所述插拔式低温供气连接器，其特征在于，所述箭上接头一端插入所述地面充气管的所述台阶孔中；所述箭上接头外壁面与地面充气管内壁面间设有一道所述密封圈；所述密封圈包含一个弹簧蓄能式密封圈和一个挡圈，所述弹簧蓄能式密封圈外壳为聚合材料，内部装有一个不锈钢弹簧，保证低温高压状态下的密封性。8.如权利要求6所述插拔式低温供气连接器，其特征在于，所述底座设有球形槽，所述球头顶杆上下两端均为球形结构。9.如权利要求8所述插拔式低温供气连接器，其特征在于，所述球头顶杆包括上顶杆、旋转筒和下顶杆；所述上顶杆、所述下顶杆和所述旋转筒两侧设有对称的平槽；所述上顶杆与所述旋转筒之间通过左旋螺纹连接，所述下顶杆与所述旋转筒间通过右旋螺纹连接。10.如权利要求8所述插拔式低温供气连接器，其特征在于，所述底座四角分别设置四个腰型孔；所述底板在相应位置设置四个螺纹孔，所述底板的四角设置有腰型孔，方向与所述底座上的腰型孔垂直，从而在所述插拔式低温供气连接器安装过程中调节位置，保证球头顶杆处于竖直状态。

技术总结
本发明涉及运载火箭供气装置领域，尤其涉及一种插拔式低温供气连接器。包括箭上接头、地面充气组件和地面支撑组件。连接器安装在箭体尾部，箭上接头一端与箭上供气管路相连，另一端插入地面充气组件中心孔中形成间隙配合，并通过弹簧蓄能式密封圈实现密封，充气阶段箭地之间通过施加力矩实现顶紧，起飞时自动分离；地面充气组件上另设有管接头用于地面供气；地面充气组件和地面支撑组件之间采用球头连接，在火箭起飞时可适应箭体的漂移和滚转。本发明具有结构简单、操作方便、密封可靠、适应性强的优点，可实现低温高压介质环境下的长时间供气和零秒脱落。间供气和零秒脱落。间供气和零秒脱落。


技术研发人员：郑禛 李淼 李杨 季宇轩 车明阳 魏东 臧辉
受保护的技术使用者：上海宇航系统工程研究所
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/8/9