分段式伸展机构压紧约束装置的制作方法

1.本发明涉及空间伸展机构技术领域，具体地，涉及一种分段式伸展机构压紧约束装置。


背景技术：

2.随着空间安全、深空探测领域的不断发展进步，空间分段式伸展机构应用前景愈加广阔。
3.目前，分段式伸展机构多为格栅筒或桁架式构型，该类机构具有承载能力强，展开刚度高，环境适应性好等特点。
4.但该类型伸展机构由于分段多、体积重量大，因此其主动段的响应较大，如何实现收拢状态下可靠的压紧约束是一大难点。


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分段式伸展机构压紧约束装置。
6.本技术实施例提供一种分段式伸展机构压紧约束装置，包括：n级分段、第一压紧组件、第二压紧组件、第三压紧组件、分离螺母，以及约束装置，第1级分段与飞行器本体紧固连接，所述第一压紧组件的一端安装于第k级分段的上框位置，所述第二压紧组件的一端安装在第l级分段的上框位置，所述第三压紧组件的一端安装在第n级分段的上框位置，其中，k为大于1且小于l的自然数，l为大于k且小于n的自然数，n为大于等于3的自然数，所述第一压紧组件的另一端、所述第二压紧组件的另一端、所述第三压紧组件的另一端通过所述分离螺母紧固连接；所述约束装置分别布置在各个分段对应的下框和上框之间。
7.可选地，所述第一压紧组件、所述第二压紧组件、所述第三压紧组件均包括：压紧支架、锁紧螺母和压紧支撑套，所述紧锁螺母和所述压紧支撑套位于所述压紧支架的第一端，所述压紧支架的第一端通过所述紧锁螺母、所述压紧支撑套与所述分离螺母紧固连接，所述压紧支架的第二端与对应分段的上框连接。
8.可选地，所述第三压紧组件还包括：压紧顶套，所述压紧顶套位于所述压紧支架的第一端，所述压紧支架通过所述压紧顶套与所述分离螺母上安装的压紧杆紧固连接。
9.可选地，所述压紧支撑套的顶部设有锥台，所述压紧支撑套的底部和所述压紧顶套的底部设有内凹锥面，所述第一压紧组件、所述第二压紧组件、所述第三压紧组件通过所述压紧支撑套和所述压紧顶套的上锥台锥面相互配合叠装。
10.可选地，所述分离螺母的顶部设有锥台，所述第一压紧组件、所述第二压紧组件、所述第三压紧组件与所述分离螺母通过锥台和内凹锥面配合的形式叠装，所述压紧杆穿过所述压紧支撑套、所述压紧顶套后与所述分离螺母内部螺纹连接。
11.可选地，所述压紧支撑套的锥台和所述分离螺母的锥台外表面镀wc薄膜。
12.可选地，所述第一压紧组件、所述第二压紧组件、所述第三压紧组件通过保持压紧
状态，限制各个分段间的相对伸展运动。
13.可选地，所述约束装置包括：a限位支架和b限位支架，所述a限位支架安装在第1级至第n-1级分段的上框和下框，所述b限位支架安装在第2级至第n级分段的上框和下框，所述约束装置用于控制相邻两级分段间的约束限位。
14.可选地，a限位支架和b限位支架通过锥台和内锥面配合的方式实现约束限位。
15.可选地，当航天器入轨后，所述分离螺母起爆，以解除压紧约束，各个分段伸展不受限制。
16.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
17.本发明提供的分段式伸展机构压紧约束装置，可适用于各类分段式伸展机构，该装置可以实现大型分段式伸展机构收拢状态下各级分段间可靠的约束，并将机构整体压紧在飞行器本体上，从而承受主动段的严酷的力学载荷不发生结构破坏，入轨后该装置可以自动释放，解除对机构的压紧约束。该装置具有压紧可靠、承载能力强、自动释放等优点。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。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为本发明实施例提供的一种分段式伸展机构压紧约束装置的结构示意图；
20.图2为本发明实施例提供的一种分段式伸展机构压紧约束装置的布局示意图；
21.图3为本发明实施例中分段式伸展机构压紧约束装置的第二压紧组件的结构示意图；
22.图4为本发明实施例中分段式伸展机构压紧约束装置的第三压紧组件的结构示意图；
23.图5为本发明实施例中分段式伸展机构压紧约束装置的压紧支架的结构示意图；
24.图6(a)为本发明实施例中分段式伸展机构压紧约束装置的压紧支撑套的结构示意图；
25.图6(b)为本发明实施例中分段式伸展机构压紧约束装置的加紧顶套的结构示意图；
26.图7为本发明实施例中分段式伸展机构压紧约束装置的压紧组件和分离螺母的安装示意图；
27.图8为本发明实施例中分段式伸展机构压紧约束装置的约束装置的结构示意图；
28.图9为本发明实施例中分段式伸展机构压紧约束装置的约束装置的安装结构示意图。
29.图中：
30.1-第一压组件、2-第二压紧组件、21-压紧支架、22-锁紧螺母、23-压紧支撑套、3-第三压紧组件、31-压紧顶套、4-分离螺母、5-约束装置、51-a限位支架、52-b限位支架。
具体实施方式
31.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，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
32.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接即可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。
33.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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发明实施例和简化描述，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发明的限制。
34.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
35.本发明实施例提供的一种分段式伸展机构压紧约束装置，可以包括：第一压紧组件、第二压紧组件、第三压紧组件、分离螺母，以及约束装置。第二压紧组件由压紧支架、锁紧螺母和压紧支撑套成，第二压紧组件和第三压紧组件组成相同，仅压紧支架尺寸不同。第三压紧组件(顶部压紧组件)除压紧支架尺寸不同外，由于其需要安装压紧杆，因此需要安装压紧顶套。约束装置包括a限位支架和b限位支架。
36.本实施例，可适用于各类分段式伸展机构，可以实现大型分段式伸展机构收拢状态下各级分段间可靠的约束，并将机构整体压紧在飞行器本体上。
37.示例性的，本实施例中的压紧约束装置布置方式为周向布局，以桁架式伸展机构为例，压紧装置与约束装置在四个方向上均有安装，这样的布置方式对称性好，压紧及约束的可靠性好。另外，约束装置在每一级分段的上框下框均有安装，压紧装置体积大质量重，根据轻量化设计原则，其安装位置相互隔开。
38.示例性的，本实施例中，在压紧支撑套及分离螺母顶部锥台外圆面镀wc膜，用以增加摩擦系数，保证压紧的可靠性。
39.示例性的，本实施例中的约束装置采用锥台和内锥面配合的方式实现约束，这种约束方法除了能够限制机构各分段间轴向相对向下运动外，还可限制径向相对移动。
40.示例性的，本实施例中使用分离螺母作为压紧释放装置，入轨后分离螺母根据远程控制方式解锁或手动方式解锁。这种压紧释放装置，除了压紧可靠外，还具有解锁同步的优点。
41.下面结合附图和具体实施例，对本发明所提供的分段式伸展机构压紧约束装置作详细说明。
42.图1为本发明实施例提供的一种分段式伸展机构压紧约束装置的结构示意图，如图1所示，本实施例中装置可以包括：第一压紧组件1、第二压紧组件2、第三压紧组件、分离
螺母4、约束装置5。
43.图2为本发明实施例提供的一种分段式伸展机构压紧约束装置的布局示意图，如图2所示，本实施例中的分段式伸展机构压紧约束装置布置在机构四个象限，其中，将分段式伸缩机构划分为六级分段，一级分段为基础级，用以与飞行器本体紧固连接。约束装置分别布置在一二级分段、二三级分段、三四级分段、四五级分段和五六级分段对应的下框和上框之间位置。
44.参见图1、图2所示，第一压紧组件1安装于二级分段的上框位置，第二压紧组件2安装在四级分段的上框位置，第三压紧组件3安装在六级分段的上框位置。压紧装置与约束装置在机构四个方向均有安装。
45.需要说明的是，本实施例以六级分段的伸展机构为例进行说明，但是本实施例不限定分段的具体数目。本领域技术人员可以根据需要将本技术中的分段式伸展机构压紧约束装置应用于任意分段数目的伸展机构中。
46.示例性的，在包含n级分段的伸展机构中，可以将第1级分段与飞行器本体紧固连接，第一压紧组件的一端安装于第k级分段的上框位置，第二压紧组件的一端安装在第l级分段的上框位置，第三压紧组件的一端安装在第n级分段的上框位置，其中，k为大于1且小于l的自然数，l为大于k且小于n的自然数，n为大于等于3的自然数，第一压紧组件的另一端、第二压紧组件的另一端、第三压紧组件的另一端通过分离螺母紧固连接；约束装置分别布置在各个分段对应的下框和上框之间。
47.需要说明的是，本技术也不限定压紧组件的数量，在实际应用中，本领域技术人员可以在本技术提供的实施例的基础上，设置更多数量的压紧组件，并与伸展机构的各级分段进行连接，实现更加精细地压紧约束控制。
48.图3为本发明实施例中分段式伸展机构压紧约束装置的第二压紧组件的结构示意图，如图3所示，第二压紧组件2可以包括：压紧支架21、锁紧螺母22和压紧支撑套23。需要说明的是，第一压紧组件1页包含有与第二压紧组件2相同的结构，根据安装位置的不同，第一压紧组件的压紧支架尺寸不同。
49.图4为本发明实施例中分段式伸展机构压紧约束装置的第三压紧组件的结构示意图，如图4所示，第三压紧组件3除了与第二压紧组件类似的结构之外，由于其需要安装压紧杆，因此在结构上还包括：压紧顶套31。
50.参见图1、图3、图4，压紧支撑套23、压紧顶套31均通过锁紧螺母22拧紧，使其和压紧支架固定。
51.图5为本发明实施例中分段式伸展机构压紧约束装置的压紧支架的结构示意图，如图5所示，压紧支架外形近似梯形，根部与上框相连，提供与桁架的安装接口，尺寸较宽，另一端安装压紧支撑套(或压紧顶套)，压紧支架有镂空减重槽，壁厚8mm。
52.图6(a)为本发明实施例中分段式伸展机构压紧约束装置的压紧支撑套的结构示意图；图6(b)为本发明实施例中分段式伸展机构压紧约束装置的加紧顶套的结构示意图。如图6(a)、图6(b)所示，压紧支撑套顶部设有锥台，压紧支撑套底部和压紧顶套底部有内凹锥面，第一压紧组件1、第二压紧组件2，第三压紧组件3依靠压紧支撑套和压紧顶套上锥台锥面相互配合叠装，锥台外表面镀有wc薄膜，用以增强压紧套配合处的摩擦力。
53.图7为本发明实施例中分段式伸展机构压紧约束装置的压紧组件和分离螺母的安
装示意图，如图7所示，分离螺母顶部有锥台，因此第一压紧组件、第二压紧组件、第三压紧组件均和分离螺母彼此通过锥台和内凹锥面配合的形式叠装，然后使用m14压紧杆穿过压紧支撑套和压紧顶套拧在分离螺母中，实现三组压紧组件的压紧，施加的压紧力为30kn。
54.图8为本发明实施例中分段式伸展机构压紧约束装置的约束装置的结构示意图，如图8所示，约束装置5包括：a限位支架52，b限位支架51。同一组约束装置的a限位支架和b限位支架的安装位置不同，b限位支架装在上级分段，a限位支架装在下级分段。约束装置中a限位支架和b限位支架通过锥台和内锥面配合的方式实现约束限位。约束装置的功能主要为限制机构各级分段间相对向下运动。
55.图9为本发明实施例中分段式伸展机构压紧约束装置的约束装置的安装结构示意图。具体地，本实施例对压紧约束功能进行说明，以六级桁架式伸展机构为例，一级桁架为基础级，和飞行器本体固连。对于一二级分段，约束装置中a限位支架装在一级桁架上框和下框四个方向，对应配合的b限位支架装在二级桁架上框和下框四个方向，共八组；同理对于二三级分段，约束装置中a限位支架装在二级桁架上框和下框四个方向，对应配合的b限位支架装在三级桁架上框和下框四个方向，共八组。对于约束装置，其余级间相同，因此六级桁架式伸展机构共装有40组约束组件，安装示意如图9所示，约束组件的安装使机构各级间相对轴向向下运动以及径向运动被限制。第一压紧组件共4组，安装于二级分段上框，第二压紧组件共4组，安装四级分段上框，第三压紧组件共4组，安装于六级分段上框。如图1所示，压紧组件安装后拧紧压紧杆，使机构各级间相对轴向向上运动被限制，压紧组件和约束组件共同配合实现机构的压紧约束，该装置具有质量轻，压紧可靠的特点，安装方式具有机构受力对称，稳定性好的特点。
56.当航天器入轨后，分离螺母起爆，解除对压紧杆的约束，此时伸展机构各级分段展出方向运动不再受限制，在驱动装置作用下可顺利展出。
57.可选地，当航天器入轨后，分离螺母根据程控或遥控起爆解锁，之后伸展机构可在驱动装置作用下展开，该解锁方式具有解锁同步的优点。
58.以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
59.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
60.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形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

技术特征：
1.一种分段式伸展机构压紧约束装置，其特征在于，包括：n级分段、第一压紧组件、第二压紧组件、第三压紧组件、分离螺母，以及约束装置，第1级分段与飞行器本体紧固连接，所述第一压紧组件的一端安装于第k级分段的上框位置，所述第二压紧组件的一端安装在第l级分段的上框位置，所述第三压紧组件的一端安装在n级分段的上框位置，其中，k为大于1且小于l的自然数，l为大于k且小于n的自然数，n为大于等于3的自然数，所述第一压紧组件的另一端、所述第二压紧组件的另一端、所述第三压紧组件的另一端通过所述分离螺母紧固连接；所述约束装置分别布置在各个分段对应的下框和上框之间。2.根据权利要求1所述的分段式伸展机构压紧约束装置，其特征在于，所述第一压紧组件、所述第二压紧组件、所述第三压紧组件均包括：压紧支架、锁紧螺母和压紧支撑套，所述紧锁螺母和所述压紧支撑套位于所述压紧支架的第一端，所述压紧支架的第一端通过所述紧锁螺母、所述压紧支撑套与所述分离螺母紧固连接，所述压紧支架的第二端与对应分段的上框连接。3.根据权利要求2所述的分段式伸展机构压紧约束装置，其特征在于，所述第三压紧组件还包括：压紧顶套，所述压紧顶套位于所述压紧支架的第一端，所述压紧支架通过所述压紧顶套与所述分离螺母上安装的压紧杆紧固连接。4.根据权利要求3所述的分段式伸展机构压紧约束装置，其特征在于，所述压紧支撑套的顶部设有锥台，所述压紧支撑套的底部和所述压紧顶套的底部设有内凹锥面，所述第一压紧组件、所述第二压紧组件、所述第三压紧组件通过所述压紧支撑套和所述压紧顶套的上锥台锥面相互配合叠装。5.根据权利要求3所述的分段式伸展机构压紧约束装置，其特征在于，所述分离螺母的顶部设有锥台，所述第一压紧组件、所述第二压紧组件、所述第三压紧组件与所述分离螺母通过锥台和内凹锥面配合的形式叠装，所述压紧杆穿过所述压紧支撑套、所述压紧顶套后与所述分离螺母内部螺纹连接。6.根据权利要求5所述的分段式伸展机构压紧约束装置，其特征在于，所述压紧支撑套的锥台和所述分离螺母的锥台外表面镀wc薄膜。7.根据权利要求3所述的分段式伸展机构压紧约束装置，其特征在于，所述第一压紧组件、所述第二压紧组件、所述第三压紧组件通过保持压紧状态，限制各个分段间的相对伸展运动。8.根据权利要求1-7中任一项所述的分段式伸展机构压紧约束装置，其特征在于，所述约束装置包括：a限位支架和b限位支架，所述a限位支架安装在第1级至第n-1级分段的上框和下框，所述b限位支架安装在第2级至第n级分段的上框和下框，所述约束装置用于控制相邻两级分段间的约束限位。9.根据权利要求8所述的分段式伸展机构压紧约束装置，其特征在于，a限位支架和b限位支架通过锥台和内锥面配合的方式实现约束限位。10.根据权利要求1-7中任一项所述的分段式伸展机构压紧约束装置，其特征在于，当航天器入轨后，所述分离螺母起爆，以解除压紧约束，各个分段伸展不受限制。

技术总结
本发明提供了一种分段式伸展机构压紧约束装置，包括：N级分段、第一压紧组件、第二压紧组件、第三压紧组件、分离螺母及约束装置，第1级分段与飞行器本体紧固连接，第一压紧组件的一端安装于第K级分段的上框位置，第二压紧组件的一端安装在第L级分段的上框位置，第三压紧组件的一端安装在第N级分段的上框位置，其中，K为大于1且小于L的自然数，L为大于K且小于N的自然数，N为大于等于3的自然数，第一压紧组件的另一端、第二压紧组件的另一端、第三压紧组件的另一端通过分离螺母紧固连接；约束装置分别布置在各个分段对应的下框和上框之间。本发明可实现大型分段式伸展机构收拢状态下各级分段间的可靠约束，承载能力强、可自动释放。可自动释放。可自动释放。


技术研发人员：崔琦峰 罗海军 彭志龙 刘汉武 汤亮 罗超 郑文凯
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：2022.11.01
技术公布日：2023/3/24