用于锁紧释放装置的驱动分离单元的制作方法

1.本发明涉及航天器机构锁紧释放装置，具体地，涉及一种用于锁紧释放装置的驱动分离单元，尤其是，涉及一种锁紧释放装置的高可靠驱动分离单元。


背景技术：

2.为了保证航天器机构的安全，在运载发射阶段需对相对运动部分进行锁紧，入轨后再进行解锁释放，且机构相对运动部分之间需形成一定的间距，上述功能一般采用分离螺母等火工装置实现。目前已有成熟解锁器能实现轴向20kn，分离后间距大于2.5mm，但针对大承载要求，可形成分离间距的设计使其承载和刚度小，不能满足发射时的高刚度锁紧。
3.现有公开号为cn208108928u的中国专利申请文献，其公开了一种适应月面环境的空间有效载荷压紧释放装置。包括火工品、火工锁紧杆、锁紧螺母及螺杆，其中火工品设置于设备的第一关节上，所述火工锁紧杆的一端通过螺杆与火工品连接、且通过锁紧螺母锁紧，所述火工锁紧杆的另一端与所述设备的第二关节上的有效载荷安装板连接，从而实现有效载荷的锁紧。
4.为保证发射时的高刚度锁紧，采用不带形成分离间距的分离螺母式火工品。同时火工品在地面装配时，由于安装形位精度误差及地面重力的影响，入轨后分离面可能存在相对接触力。因此必须有一套高可靠的驱动分离单元让航天器机构的相对运动部分之间形成间隙，保证相对运动工作时安全可靠。


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用于锁紧释放装置的驱动分离单元。
6.根据本发明提供的一种用于锁紧释放装置的驱动分离单元,包括固定底板、分离螺母式火工品、火工品安装座、板簧式垫环、拉簧、钢丝绳、螺栓收纳支撑筒以及移动体；所述火工品安装座紧固安装在固定底板上，所述分离螺母式火工品与火工品安装座紧固连接；所述移动体与螺栓收纳支撑筒的一端紧固连接，所述板簧式垫环设置在螺栓收纳支撑筒背离移动体的一端和火工品安装座之间，所述分离螺母式火工品的螺栓穿过固定底板、火工品安装座以及板簧式垫环并穿入螺栓收纳支撑筒内；所述螺栓收纳支撑筒内设置有压缩弹簧和加载螺母，所述加载螺母与分离螺母式火工品的螺栓穿入螺栓收纳支撑筒内的部分螺纹连接，所述压缩弹簧与加载螺母连接，且所述压缩弹簧处于拉伸状态；所述固定底板上设置有垫环转轴、垫环挡柱以及拉簧转轴，所述板簧式垫环与垫环转轴转动连接，垫环挡柱与板簧式垫环接触并对板簧式垫环限位使板簧式垫环处于储能状态，所述拉簧的一端通过钢丝绳与板簧式垫环连接，所述拉簧的另一端与拉簧转轴转动配合，所述拉簧处于拉伸状态。
7.优选地，所述板簧式垫环自身转动趋势的方向，与拉簧施加给板簧式垫环的力造成的板簧式垫环转动趋势的方向同向。
8.优选地，所述板簧式垫环的侧壁上设置有走线槽，所述走线槽容纳钢丝绳并引导钢丝绳的走向，所述钢丝绳的一端与板簧式垫环紧固连接，所述钢丝绳的另一端与拉簧紧固连接。
9.优选地，所述拉簧包括端部圆钩环压中心式拉簧。
10.优选地，所述拉簧远离钢丝绳的一端设置有拉簧护套，所述拉簧远离钢丝绳的一端伸入拉簧护套内并与拉簧护套紧固连接；所述拉簧护套背离拉簧的一端与拉簧转轴转动连接。
11.优选地，所述拉簧护套穿入钢丝绳的一端采用喇叭口设计。
12.优选地，所述板簧式垫环包括板簧和垫环，所述板簧的一端紧固连接在垫环的周侧壁上；锁紧状态下：所述垫环挡柱与板簧远离垫环的一端接触，并对所述板簧提供压力；解锁完成状态下：所述垫环完全脱出螺栓收纳支撑筒和火工品安装座之间，所述垫环挡柱与板簧靠近垫环的一侧接触并限位。
13.优选地，所述钢丝绳和垫环的连接点、板簧和垫环的连接点二者分别位于垫环相对的两侧。
14.优选地，所述垫环的周侧壁上设置有走线孔，所述钢丝绳穿入走线孔内并通过紧固件与垫环紧固连接。
15.优选地，所述固定底板、火工品安装座以及垫环挡柱三者为一体式结构或分体式结构。
16.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
17.1、本发明通过将板簧式垫环设置在螺栓收纳支撑筒和火工品安装座之间，通过分离螺母式火工品将螺栓收纳支撑筒、板簧式垫环、火工品安装座以及固定底板连接为一体，实现了移动体和固定底板的锁紧，分离螺母式火工品解锁后，板簧式垫环转动移出使螺栓收纳支撑筒与火工品安装座之间形成间隙，保证相对运动工作时安全可靠。
18.2、本发明通过垫环挡柱兼具初始对板簧式垫环提供压力和末了对垫环进行限位的功能，有助于提高系统的稳定性和可靠性。
19.3、本发明通过板簧和垫环一体式设计形成板簧式垫环，使垫环具备自驱动能力，有助于提高初始分离驱动力，增加解锁分离的可靠性。
20.4、本发明通过对板簧预紧力、拉簧拉力、垫环厚度等调节，可满足不同分离力矩、分离间距的使用要求。
附图说明
21.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：
22.图1为本发明主要体现锁紧状态的驱动分离单元整体结构示意图；
23.图2为本发明主要体现锁紧状态的驱动分离单元整体结构的俯视图；
24.图3为本发明主要体现释放状态的驱动分离单整体结构示意图；
25.图4为本发明主要体现板簧式垫环整体结构的示意图。
26.图中所示：
27.固定底板1拉簧护套51
28.分离螺母式火工品2拉簧转轴52
29.火工品安装座3拉簧尾座53
30.板簧式垫环4钢丝绳6
31.垫环挡柱41螺栓收纳支撑筒7
32.垫环转轴42移动体8
33.拉簧5
具体实施方式
34.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。
35.如图1、图2以及图3所示，根据本发明提供的一种用于锁紧释放装置的驱动分离单元，包括固定底板1、分离螺母式火工品2、火工品安装座3、板簧式垫环4、拉簧5、钢丝绳6、螺栓收纳支撑筒7以及移动体8。其中分离螺母式火工品2为现有技术中成熟的产品，可以根据实际需求进行选用。
36.火工品安装座3紧固安装在固定底板1上，分离螺母式火工品2与火工品安装座3紧固连接。一种可行的实施方式为：火工品安装座3和分离螺母式火工品2二者分别位于固定底板1的两侧，分离螺母式火工品2通过螺钉与火工品安装座3连接，火工品安装座3与固定底板1螺钉连接。
37.移动体8与螺栓收纳支撑筒7的一端紧固连接，本技术可以采用移动体8与螺栓收纳支撑筒7通过螺钉紧固连接。板簧式垫环4设置在螺栓收纳支撑筒7背离移动体8的一端和火工品安装座3之间，分离螺母式火工品2的螺栓穿过固定底板1、火工品安装座3以及板簧式垫环4并穿入螺栓收纳支撑筒7内。螺栓收纳支撑筒7内设置有压缩弹簧和加载螺母，加载螺母与分离螺母式火工品2的螺栓穿入螺栓收纳支撑筒7内的部分螺纹连接，压缩弹簧与加载螺母连接，且压缩弹簧处于拉伸状态。
38.固定底板1上设置有垫环转轴42、垫环挡柱41以及拉簧5转轴52，板簧式垫环4与垫环转轴42转动连接，垫环挡柱41与板簧式垫环4接触并对板簧式垫环4限位使板簧式垫环4处于储能状态，拉簧5的一端通过钢丝绳6与板簧式垫环4连接，拉簧5的另一端与拉簧5转轴52转动配合，拉簧5处于拉伸状态。
39.分离螺母式火工品2在航天器发射时通过螺栓及螺栓收纳支撑筒7内的加载螺母依次将固定底板1、板簧式垫环4、螺栓收纳支撑筒7连成整体，进而将固定底板1与移动体8锁紧，垫环板簧处于储能状态。
40.释放时，分离螺母式火工品2内的螺栓解除约束，在螺栓收纳支撑筒7内的压缩弹簧作用下随加载螺母一起抬升，板簧式垫环4在自身储能及拉簧5的驱动力下绕垫环转轴42旋转，拉簧5收缩的同时绕拉簧5转轴52旋转，螺栓收纳支撑筒7与火工品安装座3之间形成间隙，即固定底板1与移动体8分离解锁，可相对运动。需要说明的是，锁紧释放装置的高可靠驱动分离单元在锁紧状态通过垫环柱对板簧式垫环4进行预紧储能，形成自驱动力。
41.如图1、图2、图3以及图4所示，具体地，板簧式垫环4包括板簧和垫环，板簧的一端
紧固连接在垫环的周侧壁上，板簧式垫环4采用弹簧钢制成，将垫环与板簧结构功能一体的设计，在一定转动角度范围内，具有自驱动能力。垫环的周侧壁上设置有走线孔，钢丝绳6的一端穿入走线孔内并通过紧固件与垫环紧固连接。钢丝绳6和垫环的连接点、板簧和垫环的连接点二者分别位于垫环相对的两侧。
42.板簧式垫环4的垫环的侧壁上设置有走线槽，走线槽容纳钢丝绳6并引导钢丝绳6的走向，钢丝绳6的另一端与拉簧5紧固连接，保证在一定预紧力下钢丝绳6不会相对滑动。拉簧5包括端部圆钩环压中心式拉簧5，钢丝绳6穿过拉簧5端部的圆钩环后使用锁扣进行固定。
43.拉簧5远离钢丝绳6的一端设置有拉簧5护套51，拉簧5远离钢丝绳6的一端伸入拉簧5护套51内并与拉簧5护套51紧固连接。固定底板1上紧固安装有拉簧5尾座53，拉簧5转轴52紧固设置在拉簧5尾座53上，拉簧5护套51背离拉簧5的一端与拉簧5转轴52转动连接。拉簧5护套51穿入钢丝绳6的一端采用喇叭口设计，具有防止拉簧5与外部物体钩挂的可能，保证拉簧5进入不卡滞。
44.拉簧5护套51由薄壁筒及端盖胶接组成，端盖与拉簧5一端的圆钩环同时穿过拉簧5转轴52。分离过程中，拉簧5收缩，同时与拉簧5护套51一起绕拉簧5转轴52旋转，最终拉簧5收于拉簧5护套51内。
45.需要着重说明的是：板簧式垫环4自身转动趋势的方向，与拉簧5施加给板簧式垫环4的力造成的板簧式垫环4转动趋势的方向同向。锁紧状态下：垫环挡柱41与板簧远离垫环的一端接触，并对板簧提供压力。解锁完成状态下：垫环完全脱出螺栓收纳支撑筒7和火工品安装座3之间，垫环挡柱41与板簧靠近垫环的一侧接触并限位。
46.垫环与板簧一体式设计并与拉簧5相结合，具有初始一定角度内分离驱动力大的特点，保证可靠分离。同时在固定底板1与移动体8之间可形成一定的间隙，保证后续两者之间相对转动安全，可适用发射时需高刚度锁紧，在轨后需高可靠分离的空间转动机构等。
47.进一步地需要说明的是：固定底板1、火工品安装座3、拉簧5尾座53以及垫环挡柱41四者为一体式结构或分体式结构。可以通过对板簧预紧力、拉簧5拉力、垫环厚度的调节，满足不同分离力矩、分离间距的使用要求。
48.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
49.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：
1.一种用于锁紧释放装置的驱动分离单元，其特征在于，包括固定底板(1)、分离螺母式火工品(2)、火工品安装座(3)、板簧式垫环(4)、拉簧(5)、钢丝绳(6)、螺栓收纳支撑筒(7)以及移动体(8)；所述火工品安装座(3)紧固安装在固定底板(1)上，所述分离螺母式火工品(2)与火工品安装座(3)紧固连接；所述移动体(8)与螺栓收纳支撑筒(7)的一端紧固连接，所述板簧式垫环(4)设置在螺栓收纳支撑筒(7)背离移动体(8)的一端和火工品安装座(3)之间，所述分离螺母式火工品(2)的螺栓穿过固定底板(1)、火工品安装座(3)以及板簧式垫环(4)并穿入螺栓收纳支撑筒(7)内；所述螺栓收纳支撑筒(7)内设置有压缩弹簧和加载螺母，所述加载螺母与分离螺母式火工品(2)的螺栓穿入螺栓收纳支撑筒(7)内的部分螺纹连接，所述压缩弹簧与加载螺母连接，且所述压缩弹簧处于拉伸状态；所述固定底板(1)上设置有垫环转轴(42)、垫环挡柱(41)以及拉簧转轴(52)，所述板簧式垫环(4)与垫环转轴(42)转动连接，垫环挡柱(41)与板簧式垫环(4)接触并对板簧式垫环(4)限位使板簧式垫环(4)处于储能状态，所述拉簧(5)的一端通过钢丝绳(6)与板簧式垫环(4)连接，所述拉簧(5)的另一端与拉簧转轴(52)转动配合，所述拉簧(5)处于拉伸状态。2.如权利要求1所述的用于锁紧释放装置的驱动分离单元，其特征在于，所述板簧式垫环(4)自身转动趋势的方向，与拉簧(5)施加给板簧式垫环(4)的力造成的板簧式垫环(4)转动趋势的方向同向。3.如权利要求1所述的用于锁紧释放装置的驱动分离单元，其特征在于，所述板簧式垫环(4)的侧壁上设置有走线槽，所述走线槽容纳钢丝绳(6)并引导钢丝绳(6)的走向，所述钢丝绳(6)的一端与板簧式垫环(4)紧固连接，所述钢丝绳(6)的另一端与拉簧(5)紧固连接。4.如权利要求1所述的用于锁紧释放装置的驱动分离单元，其特征在于，所述拉簧(5)包括端部圆钩环压中心式拉簧(5)。5.如权利要求1所述的用于锁紧释放装置的驱动分离单元，其特征在于，所述拉簧(5)远离钢丝绳(6)的一端设置有拉簧护套(51)，所述拉簧(5)远离钢丝绳(6)的一端伸入拉簧护套(51)内并与拉簧护套(51)紧固连接；所述拉簧护套(51)背离拉簧(5)的一端与拉簧转轴(52)转动连接。6.如权利要求5所述的用于锁紧释放装置的驱动分离单元，其特征在于，所述拉簧护套(51)穿入钢丝绳(6)的一端采用喇叭口设计。7.如权利要求1所述的用于锁紧释放装置的驱动分离单元，其特征在于，所述板簧式垫环(4)包括板簧和垫环，所述板簧的一端紧固连接在垫环的周侧壁上；锁紧状态下：所述垫环挡柱(41)与板簧远离垫环的一端接触，并对所述板簧提供压力；解锁完成状态下：所述垫环完全脱出螺栓收纳支撑筒(7)和火工品安装座(3)之间，所述垫环挡柱(41)与板簧靠近垫环的一侧接触并限位。8.如权利要求7所述的用于锁紧释放装置的驱动分离单元，其特征在于，所述钢丝绳(6)和垫环的连接点、板簧和垫环的连接点二者分别位于垫环相对的两侧。9.如权利要求7所述的用于锁紧释放装置的驱动分离单元，其特征在于，所述垫环的周侧壁上设置有走线孔，所述钢丝绳(6)穿入走线孔内并通过紧固件与垫环紧固连接。
10.如权利要求1所述的用于锁紧释放装置的驱动分离单元，其特征在于，所述固定底板(1)、火工品安装座(3)以及垫环挡柱(41)三者为一体式结构或分体式结构。

技术总结
本发明提供了一种用于锁紧释放装置的驱动分离单元，包括固定底板、分离螺母式火工品、火工品安装座、板簧式垫环、拉簧、钢丝绳、螺栓收纳支撑筒以及移动体；火工品安装座紧固安装在固定底板上，分离螺母式火工品与火工品安装座紧固连接；移动体与螺栓收纳支撑筒的一端紧固连接，板簧式垫环设置在螺栓收纳支撑筒背离移动体的一端和火工品安装座之间，板簧式垫环与垫环转轴转动连接，拉簧的一端通过钢丝绳与板簧式垫环连接，拉簧的另一端与拉簧转轴转动配合。通过分离螺母式火工品实现了移动体和固定底板的锁紧，分离螺母式火工品解锁后，板簧式垫环转动移出使螺栓收纳支撑筒与火工品安装座之间形成间隙，保证相对运动工作时安全可靠。靠。靠。


技术研发人员：李志慧 陈立 张娇 彭效海 牛科研 殳康
受保护的技术使用者：上海卫星装备研究所
技术研发日：2022.12.30
技术公布日：2023/4/25