一种回缩式空间机构锁紧释放装置的制作方法

1.本发明涉及空间机构技术领域，具体地，涉及一种回缩式空间机构锁紧释放装置。


背景技术：

2.对于连续旋转的卫星有效载荷，在卫星发射及地面试验时需要承受较大的加速度过载，为了保证有效载荷能承受发射内的过载，需要设计锁紧释放机构将载荷可动部件与固定部件连接，并保证一定的锁紧刚度。在卫星入轨后，锁紧释放载荷可动部件与固定部件需要可靠分离一定空间，保证载荷360
°
转动时不会发生运动干涉。
3.现有的空间机构一次性锁紧释放机构采用爆炸螺栓、分离螺母或者其他火工品锁紧装置进行控制，锁紧释放机构采用弹开式或翻转式的构型进行位置避让。为了保证锁紧机构的横向承载能力，载荷可动部件与固定部件锁紧面采用凸台设计，因此，可动部件的释放路径设计需要考虑与锁紧台面的干涉问题。载荷可动部件的运动相仿限制在凸台斜面延伸线之外，增加了机构结构的设计难度，限制了机构功能的实现能力。
4.为此，本发明提供一种回缩式空间机构锁紧释放装置，针对锁紧面凸台对载荷可动部件运动方向设计的限制，本装置在载荷可动部件解锁的同时，锁紧面凸台能够转动回缩，增大载荷可动部件的运动范围，提高机构设计的灵活性。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种能够增大载荷可动部件运动范围的空间机构锁紧释放装置。
6.本发明提供的回缩式空间机构锁紧释放装置，用于固定部件和载荷可动部件的连接，所述固定部件和所述载荷可动部件相对设置，包括分离螺母组件、锁紧杆组件、回缩组件，所述回缩组件设于所述固定部件和所述载荷可动部件之间，所述回缩组件的第一端与所述固定部件固定连接，所述分离螺母组件设于所述回缩组件内部，所述分离螺母组件的第一端与所述固定组件固定连接，所述锁紧杆组件穿过所述载荷可动部件，所述锁紧杆组件与所述载荷可动组件固定连接，所述锁紧杆组件与所述回缩组件可转动地连接，所述回缩组件被配置为能够相对所述锁紧杆组件回缩和转动，所述锁紧杆组件还与所述分离螺母组件可分离地连接。
7.进一步地，所述分离螺母组件包括第一壳体、起爆器、解锁机构，所述第一壳体与所述固定部件连接，所述起爆器设于所述第一壳体的外侧，所述解锁机构设于所述第一壳体内，所述起爆器能够引燃所述解锁机构的火工品。
8.进一步地，所述锁紧杆组件包括锁紧杆、导向套、压紧套、第一压缩弹簧、承力碗、螺母、头套，所述导向套穿过所述载荷可动部件，所述压紧套设于所述载荷可动部件远离所述固定部件的一侧，所述压紧套置于所述导向套的外侧，所述压紧套与所述导向套围合成第一腔体，所述第一压缩弹簧置于所述第一腔体内，所述第一压缩弹簧的两端分别与所述导向套、所述载荷可动部件接触，所述第一压缩弹簧能够推动所述导向套远离所述固定部
件，所述承力碗位于所述导向套远离所述固定部件的端部，所述锁紧杆穿过所述承力碗和所述导向套，所述锁紧杆的一端与所述解锁机构连接，所述锁紧杆的另一端套设有所述螺母，所述螺母压紧所述承力碗，所述头套罩在所述导向套、压紧套的外部。
9.进一步地，所述回缩组件包括外壳体、承力套、内壳体、扭转弹簧、第二压缩弹簧、限位环，所述外壳体与所述固定部件固定连接，所述限位环固设在所述外壳体的内侧，所述内壳体设在所述限位环上，所述承力套的第一端与所述导向套可转动地连接，所述承力套的第二端与所述内壳体围合成第二腔体，所述第二压缩弹簧置于所述第二腔体内，所述第二压缩弹簧能够推动所述承力套靠近所述固定部件，所述内壳体与所述外壳体通过所述扭转弹簧连接。
10.进一步地，所述导向套和所述承力套的连接处为凸台结构。
11.进一步地，所述内壳体的壁面设有导向槽，所述承力套的第二端设有拨叉，所述拨叉与所述导向槽配合。
12.进一步地，所述承力套的外侧设有分段的下锥面，所述外壳体远离所述固定部件的端部内侧设有分段的上锥面，所述上锥面与所述下锥面相配合。
13.优选地，所述承力套的端部还与所述载荷可动部件贴合。
14.优选地，所述第一壳体、所述外壳体分别与所述固定部件通过螺栓连接。
15.优选地，所述头套、所述压紧套与所述载荷可动部件通过螺栓连接。
16.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
17.本发明提供的回缩式空间机构锁紧释放装置，承力套为可回缩式，可以增加解锁状态下载荷可动部件的运动空间，从而使载荷可动部件解锁后的运动方向不再受到接触面的干涉限制，提高机构设计的灵活性；承力套与载荷可动部件贴合面设置为凸台结构，可以提高锁紧状态下的横向刚度，提高机构的整体基频。
附图说明
18.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
19.图1为本发明实施例的回缩式空间机构锁紧释放装置的锁紧状态示意图；
20.图2为本发明实施例的导向套与承力套贴合示意图；
21.图3为本发明实施例的承力套与外壳体配合示意图；
22.图4为本发明实施例的承力套与内壳体配合示意图；
23.图5为本发明实施例的回缩式空间机构锁紧释放装置的释放状态示意图。
24.图中，1-固定部件，2-载荷可动部件；
25.100-分离螺母组件，101-第一壳体，102-起爆器，103-解锁机构；
26.200-锁紧杆组件，201-锁紧杆，202-导向套，203-压紧套，204-第一压缩弹簧，205-承力碗，206-螺母，207-头套；
27.300-回缩组件，301-外壳体，302-承力套，303-内壳体，304-扭转弹簧，305-第二压缩弹簧，306-限位环。
具体实施方式
28.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
29.本发明提供了一种回缩式空间机构锁紧释放装置，由固定部件、载荷可动部件、分离螺母组件、锁紧杆组件和回缩组件组成，分离螺母完成锁紧杆紧缩后，锁紧面在弹性元件驱动下转动回缩，提供载荷可动部件的旋转运动空间。
30.如图1所示，本实施例的回缩式空间机构锁紧释放装置，包括固定部件1、载荷可动部件2、分离螺母组件100、锁紧杆组件200和回缩组件300。分离螺母组件100与固定部件1连接，锁紧杆组件200与分离螺母组件100通过螺纹连接，可以利用火工品进行解锁，并与载荷可动部件2上表面贴合；回缩组件300下端与固定部件1连接，上端与载荷可动部件2下表面贴合。
31.分离螺母组件100包括第一壳体101、起爆器102和解锁机构103，第一壳体101的下端与固定部件1通过螺栓连接，双备份起爆器102安装在第一壳体101的外侧，解锁机构103设于第一壳体101的内侧，锁紧状态下解锁机构103与锁紧杆201通过螺纹连接锁紧，具备在火工品作用下释放锁紧杆的功能。
32.锁紧杆组件200包括锁紧杆201、导向套202、压紧套203、第一压缩弹簧204、承力碗205、螺母206和头套207。锁紧杆201与解锁机构103在锁紧状态下通过螺纹连接，在火工品作用下与解锁机构103脱离；第一压缩弹簧204设在导向套202与压紧套围合成的第一腔体内，第一压缩弹簧204的两端分别与导向套202、载荷可动部件2接触，在第一压缩弹簧204的驱动下，导向套202、承力碗205、螺母206和锁紧杆201向上弹开，解除与分离螺母组件100的连接；头套207和压紧套203与载荷可动部件2通过螺栓连接，限制锁紧杆201的弹出高度并具备缓冲功能。
33.锁紧面回缩组件300包括外壳体301、承力套302、内壳体303、扭转弹簧304、第二压缩弹簧305和限位环306，外壳体301下端与固定部件1通过螺栓连接，承力套302上表面与载荷可动部件2下表面贴合，另一侧与内壳体303的表面贴合；第二压缩弹簧305位于内壳体303和承力套302围合成的第二腔体内，第二压缩弹簧305的两端分别与内壳体303和承力套302接触，在第二压缩弹簧305的驱动下，承力套302向下弹开，实现与锁紧杆201的分离；内壳体303与外壳体301通过扭转弹簧304连接；限位环306安装在外壳体301的内表面，限制内壳体303向下运动。
34.如图2所示，为了实现承力套302在锁紧状态下的锁定，导向套202下端以及承力套302对应位置设计为拨叉结构，导向套202压紧固定，从而限制了承力套302的扭转自由度；承力套302下锥面和外壳体301配合面接触，起到支撑和载荷传递的功能。为了实现承力套302在解锁状态下的转动回弹，导向套202在第一压缩弹簧204驱动下向上运动，使得拨叉结构脱开，释放承力套302扭转自由度。
35.如图3所示，承力套302的下承力面设计为下锥面，沿径向均匀分布，外壳体301的端部内侧也设计同尺寸配合锥面；承力套302转动一定角度后，承力套302下锥面和外壳体301配合面之间的空隙相对应，承力套302实现轴向回缩的自由度。
36.如图4所示，承力套302下端设置拨叉结构，与内壳体303壁面导向槽配合；内壳体303与外壳体301通过扭转弹簧304连接，驱动内壳体303转动，从而将扭矩传递至承力套302。内壳体303与承力套302通过第二压缩弹簧305连接，驱动承力套302向下回缩。
37.如图5所示，本实施例的回缩式空间机构锁紧释放装置的解锁包含以下阶段：
38.1)解锁机构103在火工品作用下解锁，锁紧杆201和导向套202在第一压缩弹簧204驱动下向上弹开，解锁了承力套302的扭转自由度；
39.2)扭转弹簧304的预紧扭矩施加在内壳体303上，通过内壳体303导向槽传递到承力套302，从而驱动承力套302转动；
40.3)承力套302转动一定角度后，承力套302与外壳体301接触面脱离，在第二压缩弹簧305驱动下向内回弹，从而实现与载荷可动部件2的脱离。
41.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

技术特征：
1.一种回缩式空间机构锁紧释放装置，用于固定部件和载荷可动部件的连接，所述固定部件和所述载荷可动部件相对设置，其特征在于，包括分离螺母组件、锁紧杆组件、回缩组件，所述回缩组件设于所述固定部件和所述载荷可动部件之间，所述回缩组件的第一端与所述固定部件固定连接，所述分离螺母组件设于所述回缩组件内部，所述分离螺母组件的第一端与所述固定组件固定连接，所述锁紧杆组件穿过所述载荷可动部件，所述锁紧杆组件与所述载荷可动组件固定连接，所述锁紧杆组件与所述回缩组件可转动地连接，所述回缩组件被配置为能够相对所述锁紧杆组件回缩和转动，所述锁紧杆组件还与所述分离螺母组件可分离地连接。2.根据权利要求1所述的回缩式空间机构锁紧释放装置，其特征在于，所述分离螺母组件包括第一壳体、起爆器、解锁机构，所述第一壳体与所述固定部件连接，所述起爆器设于所述第一壳体的外侧，所述解锁机构设于所述第一壳体内，所述起爆器能够引燃所述解锁机构的火工品。3.根据权利要求2所述的回缩式空间机构锁紧释放装置，其特征在于，所述锁紧杆组件包括锁紧杆、导向套、压紧套、第一压缩弹簧、承力碗、螺母、头套，所述导向套穿过所述载荷可动部件，所述压紧套设于所述载荷可动部件远离所述固定部件的一侧，所述压紧套置于所述导向套的外侧，所述压紧套与所述导向套围合成第一腔体，所述第一压缩弹簧置于所述第一腔体内，所述第一压缩弹簧的两端分别与所述导向套、所述载荷可动部件接触，所述第一压缩弹簧能够推动所述导向套远离所述固定部件，所述承力碗位于所述导向套远离所述固定部件的端部，所述锁紧杆穿过所述承力碗和所述导向套，所述锁紧杆的一端与所述解锁机构连接，所述锁紧杆的另一端套设有所述螺母，所述螺母压紧所述承力碗，所述头套罩在所述导向套、压紧套的外部。4.根据权利要求3所述的回缩式空间机构锁紧释放装置，其特征在于，所述回缩组件包括外壳体、承力套、内壳体、扭转弹簧、第二压缩弹簧、限位环，所述外壳体与所述固定部件固定连接，所述限位环固设在所述外壳体的内侧，所述内壳体设在所述限位环上，所述承力套的第一端与所述导向套可转动地连接，所述承力套的第二端与所述内壳体围合成第二腔体，所述第二压缩弹簧置于所述第二腔体内，所述第二压缩弹簧能够推动所述承力套靠近所述固定部件，所述内壳体与所述外壳体通过所述扭转弹簧连接。5.根据权利要求4所述的回缩式空间机构锁紧释放装置，其特征在于，所述导向套和所述承力套的连接处为凸台结构。6.根据权利要求4所述的回缩式空间机构锁紧释放装置，其特征在于，所述内壳体的壁面设有导向槽，所述承力套的第二端设有拨叉，所述拨叉与所述导向槽配合。7.根据权利要求4所述的回缩式空间机构锁紧释放装置，其特征在于，所述承力套的外侧设有分段的下锥面，所述外壳体远离所述固定部件的端部内侧设有分段的上锥面，所述上锥面与所述下锥面相配合。8.根据权利要求7所述的回缩式空间机构锁紧释放装置，其特征在于，所述承力套的端部还与所述载荷可动部件贴合。9.根据权利要求4所述的回缩式空间机构锁紧释放装置，其特征在于，所述第一壳体、所述外壳体分别与所述固定部件通过螺栓连接。10.根据权利要求4所述的回缩式空间机构锁紧释放装置，其特征在于，所述头套、所述
压紧套与所述载荷可动部件通过螺栓连接。

技术总结
本发明提供了一种回缩式空间机构锁紧释放装置，用于固定部件和载荷可动部件的连接，所述固定部件和所述载荷可动部件相对设置，包括分离螺母组件、锁紧杆组件、回缩组件，所述回缩组件设于所述固定部件和所述载荷可动部件之间，所述回缩组件的第一端与所述固定部件固定连接，所述分离螺母组件设于所述回缩组件内部，所述分离螺母组件的第一端与所述固定组件固定连接，所述锁紧杆组件与所述载荷可动组件固定连接，所述锁紧杆组件与所述回缩组件可转动地连接，所述锁紧杆组件还与所述分离螺母组件可分离地连接。本发明能够增大载荷可动部件的运动范围，提高机构设计的灵活性。提高机构设计的灵活性。提高机构设计的灵活性。


技术研发人员：甘盛勇 于爽 经贵如 杜跃斐 焦扬
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：2023.03.14
技术公布日：2023/6/28