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  • 一種包帶式空間鎖緊釋放裝置的制作方法

    文檔序號:26100828發布日期:2021-07-30 18:11
    一種包帶式空間鎖緊釋放裝置的制作方法

    本發明屬于航空航天飛行器技術領域,涉及一種空間鎖緊釋放裝置。



    背景技術:

    空間站長期在軌運營階段,需完成大量的艙外試驗與工程應用,如艙外暴露載荷試驗,艙外在軌分離子飛行器等任務等。部分艙外暴露載荷或子飛行器隨艙體共同發射入軌,艙體發射段均需將艙外試驗載荷或自飛行器采用鎖緊機構可靠鎖緊,一方面保證艙體或衛星的的外包絡尺寸盡量小,不超過運載火箭整流罩包絡;另一方面,鎖緊可靠的產品才可克服發射段火箭帶來的各種嚴酷力學條件,保證產品發射過程中不損壞。

    艙體隨火箭入軌后,隨艙體入軌的載荷與子飛行器產品均需自動釋放,并運動到指定位置完成后續任務。目前在軌自動釋放的產品主要有爆炸螺栓、分離螺母、火工包帶、火工切割器等成熟方案與產品。但是現有產品均為一次性動作產品,無法滿足地面多次試驗驗證工作需求。



    技術實現要素:

    本發明所要解決的技術問題是:本發明提供一種包帶式空間鎖緊釋放裝置,該裝置可壓緊空間站艙外暴露載荷或者在軌分離的自飛行器,一方面克服運載火箭發射段的力學環境載荷,保護產品發射段不發生損壞,另一方面入軌后能實現雙火工品互為備份自動解鎖釋放被壓設備。針對此問題,本發明可實現地面手動鎖緊、手動釋放、手動恢復、雙火工品互為備份自動釋放功能。具有地面可重復使用、火工品互為備份、拉簧并聯備份、鎖鉤冗余、自動釋放、操作簡單、機構集成度高、動作可靠等特點。

    本發明所采用的技術方案如下:一種包帶式空間鎖緊釋放裝置,包括恢復組件、鎖鉤組件、包帶組件與底罩;

    鎖鉤組件包括外殼體、壓緊件、鎖鉤、扭簧柱、扭簧、鎖鉤銷與內殼體;外殼體為法蘭盤結構,內殼體為帶有臺階結構的圓筒結構;內殼體安裝在外殼體的中心孔內,內殼體一端端面固定在外殼體上,另一端安裝按壓端蓋;內殼體外壁面上沿周向分布鎖鉤安裝槽,鎖鉤一端通過鎖鉤銷安裝在鎖鉤安裝槽內并形成鉸鏈機構;扭簧通過扭簧柱安裝在鎖鉤安裝槽中部,其兩側扭簧柄分別壓緊在鎖鉤和內殼體上,在鎖鉤和內殼體之間保持預緊力;內殼體和外殼體之間在連接位置沿周向設置鎖鉤行程槽,鎖鉤另一端穿過鎖鉤行程槽將壓緊件壓緊在外殼體上;

    恢復組件包括拉簧子組件、擺桿子組件、按壓端蓋;若干組拉簧子組件和擺桿子組件繞按壓端蓋的周向分布;拉簧子組件在按壓端蓋與內殼體之間形成彈簧預緊力;擺桿子組件在擺桿和包帶組件之間形成彈簧預壓緊力;

    包帶組件為若干連桿構成的環狀結構,環狀結構上設置爆炸螺栓,用于解鎖,包帶組件按壓在鎖鉤上,各擺桿從包帶組件的連桿上的縫隙伸出,通過鎖鉤將壓緊力傳遞到壓緊件上;底罩罩在按壓端蓋上,與外殼體相連。

    拉簧子組件包括拉簧支架、拉簧底座、拉簧軸、拉簧;拉簧支架固定在按壓端蓋的側面;拉簧支架兩端分別通過拉簧軸連接拉簧的一端,拉簧的另一端通過拉簧軸連接拉簧底座,拉簧底座安裝在鎖緊組件的內殼體外壁的臺階面上。

    擺桿子組件包括擺桿底座、擺桿支架、擺桿、壓簧、擺桿銷;擺桿底座固定在按壓端蓋的側面,與拉簧支架安裝位置一一對應;擺桿支架通過擺桿銷安裝在擺桿底座上,并形成鉸鏈機構;擺桿上套裝壓簧后安裝在擺桿支架上,壓簧的另一端壓緊在包帶組件上。

    包帶組件包括鎖緊桿、安裝桿、爆炸螺栓、包帶銷與中間桿;鎖緊桿與中間桿之間通過包帶銷相連,安裝桿與中間桿通過包帶銷連接,鎖緊桿與安裝桿之間由爆炸螺栓連接,鎖緊桿、安裝桿與中間桿組成環形結構;環形結構按壓在鎖鉤后側平面,各擺桿從鎖緊桿或中間桿的沿縱向的縫隙中伸出,通過鎖鉤將壓緊力傳遞到壓緊件上。

    鎖緊狀態下,鎖鉤在包帶組件的按壓下,將壓緊件壓緊在外殼體的上端面上,包帶組件在拉簧子組件、擺桿子組件、鎖鉤反向作用力下保持著其與內殼體的相對位置。

    手動鎖緊時,手動向下按壓按壓端蓋,克服拉簧的拉簧力后,使得包帶組件與鎖鉤外側平面分離,鎖鉤在各自扭簧作用下向外側翻轉,轉換到地面手動解鎖狀態;

    從地面手動解鎖狀態恢復到鎖緊狀態時,手動將各鎖鉤按壓到鎖緊狀態,手動拉動擺桿,包帶組件在拉簧作用下壓緊在鎖鉤外側。

    在軌釋放時,爆炸螺栓同時起爆,解除鎖緊桿與安裝桿之間的連接,鎖緊桿、安裝桿與中間桿在擺桿與其上壓簧作用下向外側運動,鎖鉤在各自扭簧作用下向外翻轉,完成解鎖動作;若擺桿上的壓簧彈簧力下降或喪失,包帶組件仍可在鎖鉤內側的扭簧作用下向外翻轉。

    鎖鉤與壓緊件為斜面接觸。

    鎖鉤組件有三組。

    拉簧子組件、擺桿子組件各有3組。

    本發明與現有技術相比的有益效果如下:

    (1)本發明的包帶式空間鎖緊釋放裝置具有地面手動鎖緊、手動釋放、手動恢復、雙火工品互為備份自動釋放功能。

    (2)現有用于空間分離的成熟方案與產品有爆炸螺栓、分離螺母、火工包帶、火工切割器等,均為一次性動作產品,無法滿足地面多次試驗驗證工作需求。本發明的包帶式空間鎖緊釋放裝置提出一種雙火工互為備份,并與連桿機構高度集成的方案,實現地面手動鎖緊、手動釋放、手動恢復、雙火工品互為備份自動釋放功能,解決現有產品一次性工作帶來地面試驗驗證難以實現的問題。

    (3)本發明的包帶式空間鎖緊釋放裝置技術特點為地面可重復使用、火工品互為備份、拉簧并聯備份、鎖鉤冗余、自動釋放、操作簡單、機構集成度高、動作可靠等特點。

    附圖說明

    圖1為本發明的包帶式空間鎖緊釋放裝置布局與結構組成示意圖;

    圖2為本發明的包帶式空間鎖緊釋放裝置恢復組件原理示意圖;

    圖3是本發明的包帶式空間鎖緊釋放裝置鎖鉤組件原理示意圖;

    圖4為本發明的包帶式空間鎖緊釋放裝置包帶組件原理示意圖;

    具體實施方式

    下面結合具體實施例,進一步闡述本發明。應該理解,這些實施例僅用于說明本發明,而不用于限定本發明的保護范圍。在實際應用中本領域技術人員根據本發明做出的改進和調整,仍屬于本發明的保護范圍。

    為了更好的說明本發明,下方結合附圖對本發明進行詳細的描述。

    如圖1所示,本發明的一種包帶式空間鎖緊釋放裝置由恢復組件、鎖鉤組件與包帶組件、底罩23。

    恢復組件由按壓端蓋9、拉簧支架16、擺桿底座15、擺桿支架14、擺桿7與壓簧8、拉簧底座13、擺桿銷20、拉簧軸21與拉簧12組成。3個拉簧支架16與3個擺桿底座15固定在按壓端蓋9的側面上且沿周向均勻分布,3個擺桿支架14分別通過1個擺桿銷20分別安裝在3個擺桿底座15上,并形成鉸鏈機構,即擺桿支架14相對于擺桿底座15可左右擺動,3個擺桿7上分別套裝1個壓簧8后擰緊在擺桿支架14上且擺桿7的另一端從鎖緊桿1或中間桿6中間的縫隙伸出,3個壓簧8另外一端按壓在包帶組件的2個鎖緊桿1與1個中間桿6上,從而在擺桿7與包帶組件之間形成預壓緊力。6個拉簧底座13均分別安裝在鎖鉤組件的內殼體18上;12個拉簧軸21分別安裝在3個拉簧支架16的兩端與6個拉簧底座13上,6個拉簧12的兩端分別通過拉簧軸21安裝在3個拉簧支架16與6個拉簧底座13之間,從而在按壓端蓋9與內殼體18之間形成彈簧預緊力。

    鎖鉤組件由外殼體19、鎖鉤4、扭簧柱11、扭簧22、鎖鉤銷10與內殼體18組成。外殼體19為法蘭盤結構,內殼體18為帶有臺階結構的圓筒結構;內殼體18安裝在外殼體19的中心孔內,內殼體18一端端面固定在外殼體19上,另一端安裝按壓端蓋9;內殼體18外壁面上沿周向分布鎖鉤安裝槽,3個鎖鉤4分別通過3個鎖鉤銷10安裝在鎖鉤安裝槽內并形成鉸鏈機構,即鎖鉤4可相對于內殼體18相對旋轉擺動,3個扭簧22通過3個扭簧柱11安裝在鎖鉤安裝槽中部,其兩側扭簧柄分別壓緊在3個鎖鉤4的中部與內殼體18上,在二者之間保持預緊力。內殼體18和外殼體19之間在連接位置沿周向設置鎖鉤行程槽,鎖鉤4另一端穿過鎖鉤行程槽,3個鎖鉤4端部勾住壓緊件17并將壓緊件17壓緊在外殼體19上,3個鎖鉤4與壓緊件17為斜面接觸。

    包帶組件由鎖緊桿1、安裝桿2、爆炸螺栓3、包帶銷5與中間桿6組成。2個鎖緊桿1、2個安裝桿2與2個中間桿6通過4個包帶銷5首尾連接,2個鎖緊桿1與2個安裝桿2之間分別由2個爆炸螺栓3連接,組成封閉式包帶組件。鎖緊桿1、安裝桿2與中間桿6按壓在3個鎖鉤組件的鎖鉤4后側平面,通過鎖鉤4將壓緊力傳遞到壓緊件17上。底罩23罩在按壓端蓋9上,與外殼體19相連。

    如圖2所示,本發明的包帶式空間鎖緊釋放裝置恢復組件原理示意圖。每個拉簧支架16上安裝2個拉簧軸21,拉簧軸21位于拉簧支架16的兩端;每個拉簧底座13各自安裝1個拉簧軸21,1個拉簧支架16、2個拉簧底座13與2個拉簧12共同組成恢復組件的拉簧子組件,3組拉簧子組件120°均布在內殼體18上,其中拉簧支架16固定在按壓端蓋9上,拉簧底座13固定在內殼體18上。擺桿7套裝壓簧8后安裝在擺桿支架14上,擺桿支架14通過擺桿銷20安裝在擺桿底座15上,從而組成恢復組件的擺桿子組件。3個擺桿子組件通過擺桿底座15安裝在按壓端蓋9上,120°均布,與拉簧子組件分布位置一致。在鎖緊狀態下,3個拉簧子組件與3個擺桿子組件的共同作用下將包帶組件預緊在鎖鉤組件的外側平面上,保持包帶組件相對于內殼體18之間的相對位置。手動鎖緊時,手動向下按壓按壓端蓋9,克服6個拉簧12的拉簧力后,使得包帶組件與鎖鉤4外側平面分離,3個鎖鉤4在各自扭簧22作用下向外側翻轉,從而轉換到地面手動解鎖狀態。從地面手動解鎖狀態恢復到鎖緊狀態時,手動將3個鎖鉤4按壓到鎖緊狀態,手動拉動3個擺桿7,包帶組件在6個拉簧12作用下壓緊在3個鎖鉤組件的鎖鉤4外側。

    如圖3是本發明的包帶式空間鎖緊釋放裝置鎖鉤組件原理示意圖。3個鎖鉤4分別通過3個鎖鉤銷10安裝在內殼體18上并形成鉸鏈機構,即鎖鉤4可相對于內殼體18相對旋轉擺動,3個扭簧22通過3個扭簧柱11安裝在內殼體18上,其兩側扭簧柄分別壓緊在3個鎖鉤4中部與內殼體18上,在二者之間保持預緊力。3個鎖鉤4將壓緊件17壓緊在外殼體19上,3個鎖鉤4與外殼體19為楔形面接觸。鎖緊狀態下,3個鎖鉤4在包帶組件的安裝桿2與中間桿6的按壓下,將壓緊件17壓緊在外殼體19的上端面上,包帶組件在拉簧子組件、擺桿子組件、鎖鉤4反向作用力下保持著其與內殼體18的相對位置。手動解鎖時,包帶組件在手動按壓力作用下脫離鎖鉤4,解除其對3個鎖鉤4外側的約束,完成手動解鎖動作,手動恢復時需手動將3個鎖鉤4按壓到鎖緊狀態,并將包帶組件手動調整到鎖緊位置,使其2個安裝桿2與1個中間桿6按壓在3個鎖鉤4外側面,在6個拉簧12作用下保持相對位置。

    如圖4為本發明的包帶式空間鎖緊釋放裝置包帶組件原理示意圖;2個鎖緊桿1、2個安裝桿2與2個中間桿6通過4個包帶銷5首尾連接,2個鎖緊桿1與2個安裝桿2之間分別由2個爆炸螺栓3連接,組成封閉式包帶組件。在軌釋放時,單個爆炸螺栓3或者2個爆炸螺栓3同時起爆,解除鎖緊桿1與安裝桿2之間的剛性連接,鎖緊桿1、安裝桿2與中間桿6在擺桿7與其上壓簧8作用下向外側運動,3個鎖鉤4在各自扭簧22作用下向外翻轉,從而完成解鎖動作。若擺桿7上的壓簧8彈簧力下降或喪失,包帶組件仍可在鎖鉤4內側的扭簧22作用下向外翻轉,即鎖鉤4內側扭簧22與擺桿上的壓簧8互為備份。

    綜上,本發明的一種包帶式空間鎖緊釋放裝置提出一種雙火工互為備份,并與連桿機構高度集成,實現地面手動鎖緊、手動釋放、手動恢復、雙火工品互為備份自動釋放功能。解決現有產品一次性工作帶來地面試驗驗證難以實現的問題。

    因此本發明的一種包帶式空間鎖緊釋放裝置技術特點為地面可重復使用、火工品互為備份、拉簧并聯備份、鎖鉤冗余、自動釋放、操作簡單、機構集成度高、動作可靠等特點。

    以上公開的本發明優選實施例只是用于幫助闡述本發明。優選實施例并沒有詳盡敘述所有的細節,也不限制該發明僅為所述的具體實施方式。顯然,根據本說明書的內容,可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例,是為了更好地解釋本發明的原理和實際應用,從而使所屬技術領域技術人員能很好地理解和利用本發明。本發明僅受權利要求書及其全部范圍和等效物的限制。

    本發明未詳細說明部分屬于本領域技術人員公知技術。

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