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  • 一種空間壓緊釋放裝置的制作方法

    文檔序號:26100839發布日期:2021-07-30 18:11
    一種空間壓緊釋放裝置的制作方法

    本發明涉及一種空間壓緊釋放裝置,特別涉及一種空間艙外機械臂或其他機構類產品的壓緊釋放裝置,屬于航空航天飛行器技術領域。



    背景技術:

    我國載人航天工程三期工程為空間站任務,由于目前運載能力有限,國際國內空間站均采用在軌組建方案,另外空間站運營階段,需完成大量的艙外試驗與工程應用??臻g站各艙段在軌組件或艙外試驗均需使用艙外機械臂或其他機構類產品實現,而艙外機械臂或機構類產品在艙體發射段均需采用各種各樣的壓緊機構將其壓緊在艙體上,一方面保證各艙段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,壓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。艙段隨火箭入軌后,機械臂等各種艙外機構類產品均需自動釋放,并運動到指定位置完成后續任務。

    目前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。但是現有產品均為結構類產品,無法滿足地面多次試驗驗證工作需求。



    技術實現要素:

    本發明的技術解決問題是:克服現有技術的不足,提供了一種空間壓緊釋放裝置,該裝置可壓緊空間機械臂或其他機構類產品,克服運載火工發射段的力學環境載荷,保護產品發射段不發生損壞。入軌后能實現分離螺母火工品起爆自動釋放被壓產品。

    本發明的技術解決方案是:

    一種空間壓緊釋放裝置,包括:壓板、壓板轉軸、殼體、分離螺母、外罩、卡線板、螺桿、鎖緊螺母、吊板轉軸、吊板扭簧、壓簧、螺母、銷軸、滾輪支架、滾輪、底蓋、導向支架、擋板、右壓板扭簧、左壓板扭簧、限位螺母、吊板、固定底座和壓緊件;

    壓板轉軸與吊板轉軸穿過殼體,并由限位螺母固定,左壓板扭簧與右壓板扭簧安裝在壓板轉軸上,左壓板扭簧與右壓板扭簧兩端的扭柄分別固定在壓板與殼體之間,保證壓板與殼體之間保持預緊力;擋板安裝在殼體上,限制壓板的運動角度;

    吊板扭簧安裝在吊板轉軸上,吊板扭簧兩端的扭柄固定在吊板與殼體之間,保證吊板與殼體之間保持預緊力;

    分離螺母通過安裝法蘭固定在殼體上端面,外罩套裝在分離螺母外側,卡線板固定在外罩頂部,螺桿頂端安裝在分離螺母上,螺桿穿過吊板的預留通孔后由鎖緊螺母固定,通過調整鎖緊螺母的位置,帶動吊板與壓板運動,將壓緊件壓緊在固定底座上,壓緊力由粘貼在壓板上的應變片控制;

    滾輪通過銷軸安裝在滾輪支架上組成滾輪組件,四套滾輪組件安裝在導向支架上,導向支架與殼體之間布置四個壓簧,從而組成撥桿組件,撥桿組件通過螺母安裝在螺桿底端;撥桿組件與殼體之間設置四個壓簧,在殼體與撥桿組件之間形成預緊力,底蓋固定在殼體上,限制拔桿組件及螺桿運動的極限位置;

    分離螺母通電后火工品起爆釋放螺桿,螺桿與鎖緊螺母在四個壓簧的作用下,通過拔桿組件向下運動,解除鎖緊螺母對吊板的剛性約束,吊板在吊板扭簧作用下向下翻轉,壓板在左壓板扭簧與右壓板扭簧作用下向下翻轉,釋放對壓緊件的壓緊力,從而保證壓緊件與固定底座分離,完成火工釋放動作。

    進一步的,壓板、壓板轉軸、殼體、吊板轉軸、吊板、吊板扭簧、擋板、右壓板扭簧、左壓板扭簧與限位螺母組成壓緊組件;壓板、右壓板扭簧與左壓板扭簧套裝在壓板轉軸上,壓板可相對于壓板轉軸旋轉,形成旋轉副;壓板轉軸穿過殼體前端的轉軸孔,并由限位螺母固定,右壓板扭簧的一端扭柄與左壓板扭簧的一端扭柄均與壓板固定,另外一端扭柄均與殼體固定,從而在壓板與殼體之間形成預緊力,推動壓板相對與殼體的旋轉動作。

    進一步的,吊板與吊板扭簧套裝在吊板轉軸上,吊板可相對于吊板轉軸旋轉,形成旋轉副;吊板轉軸穿過殼體后端的轉軸孔,并由限位螺母固定,吊板扭簧的一端扭柄與吊板固定,另外一端扭柄與殼體固定,從而在吊板與殼體之間形成預緊力,推動吊板相對與殼體的旋轉動作。

    進一步的,壓板一端與壓緊件通過圓柱面接觸,另一端通過圓柱面與吊板前端平面接觸,吊板中央設置一個球形面與通孔,擋板固定在殼體上,限制壓板翻轉運動的極限位置。

    進一步的,分離螺母、外罩、卡線板、螺桿、鎖緊螺母與螺母組成火工組件;鎖緊螺母上端為球面,擰緊時鎖緊螺母的上端球面與吊板中央的球形面接觸。

    進一步的,壓緊件置于固定底座上,殼體與固定底座通過螺紋連接,殼體法蘭與固定底座之間設置調力墊片,通過選擇不同厚度的調力墊片調整殼體法蘭與固定底座安裝面的間隙,控制壓板壓緊壓緊件時的變形量,施加不同的壓緊力將壓緊件壓緊在固定底座上;通過擰緊安裝螺釘施加壓緊力,與之相反,拆除安裝螺釘實現釋放被壓緊件。

    進一步的,處于壓緊狀態時,壓緊件上的壓緊力通過壓板、壓板轉軸、吊板、吊板轉軸、殼體傳遞到分離螺母的螺桿上,從而在螺桿與分離螺母之間形成預緊力。

    進一步的,左壓板扭簧、右壓板扭簧與吊板扭簧其中任一個扭簧起作用,即可推動壓板與吊板的翻轉運動,實現火工釋放;拔桿組件與殼體之間設置四個壓簧,任一壓簧的彈簧力即可推動拔桿組件完成拔桿動作。

    進一步的,壓板上粘貼應變片,壓緊前采用拉力機完成應變片與壓緊力的標定試驗,壓緊過程中采集應變精確控制壓緊力。

    進一步的,限位螺母受拉力,限位螺母擰緊在壓板轉軸上,限位螺母與殼體之間預留間隙;限位螺母受拉力,限位螺母擰緊在吊板轉軸上,限位螺母與殼體之間預留間隙。

    本發明與現有技術相比的有益效果是:

    (1)本發明提出的空間壓緊釋放裝置,是一種火工與機構相結合的方案,可實現地面手動重復壓緊與釋放、入軌后分離螺母一次性火工釋放的功能。具有地面可重復使用、壓緊力可調、自動釋放、操作簡單、機構集成度高、動作可靠等特點。

    (2)本發明的一種空間壓緊釋放裝置具有地面手動重復壓緊與釋放功能與空間一次性火工自動釋放功能。具有地面可重復使用、壓緊力可調、自動釋放、操作簡單、機構集成度高、動作可靠等特點。

    (3)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。本發明的一種空間壓緊釋放裝置提出一種可手動壓緊、手動釋放、空間火工釋放功能產品,該產品將機構、彈簧與火工品高度集成,實現火工起爆后機構在彈簧力驅動下可靠釋放壓緊件。本發明有效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。

    附圖說明

    圖1為本發明的空間壓緊釋放裝置整體布局與結構組成示意圖;

    圖2為本發明的空間壓緊釋放裝置活動部件布局示意圖;

    圖3為本發明的空間壓緊釋放裝置壓緊狀態原理示意圖;

    圖4是本發明的空間壓緊釋放裝置火工釋放狀態原理示意圖。

    具體實施方式

    下面結合附圖對本發明的具體實施方式進行進一步的詳細描述。

    如圖1、2、3、4所示,本發明公開了一種空間壓緊釋放裝置,包括壓板1、壓板轉軸2、殼體3、分離螺母4、外罩5、卡線板6、螺桿7、鎖緊螺母8、吊板轉軸9、吊板扭簧10、壓簧11、螺母12、銷軸13、滾輪支架14、滾輪15、底蓋16、導向支架17、擋板18、右壓板扭簧19、左壓板扭簧20、限位螺母21、調力墊片22、吊板23、固定底座24、壓緊件25、安裝螺釘26。

    其中壓板1、壓板轉軸2、殼體3、吊板轉軸9、吊板23、吊板扭簧10、擋板18、右壓板扭簧19、左壓板扭簧20與限位螺母21組成壓緊組件;分離螺母4、外罩5、卡線板6、螺桿7、鎖緊螺母8與螺母12組成火工組件;壓簧11、銷軸13、滾輪支架14、滾輪15、底蓋16與導向支架17組成拔桿組件。

    壓板轉軸2與吊板轉軸9穿過殼體3,并由限位螺母21固定,左壓板扭簧20與右壓板扭簧19安裝在壓板轉軸2上,兩端扭柄分別固定在壓板1與殼體3之間,保證壓板1與殼體3之間保持預緊力;吊板扭簧10安裝在吊板轉軸9上,兩端扭柄固定在吊板23與殼體3之間,保證吊板23與殼體3之間保持預緊力;擋板18安裝在殼體3上,限制壓板1的運動角度。螺桿7一端安裝在分離螺母4上,螺桿7穿過吊板后由鎖緊螺母8固定,通過調整鎖緊螺母的位置,帶動吊板23與壓板1運動,將壓緊件25壓緊在固定底座24上,壓緊力可由粘貼在壓板1上的應變片控制;滾輪15通過銷軸13安裝在滾輪支架14上組成滾輪組件,4套滾輪組件安裝在導向支架17上,導向支架17與殼體3之間布置4個壓簧11,從而組成撥桿組件,撥桿組件通過螺母12安裝在螺桿7上。分離螺母4通電后火工品起爆釋放螺桿7,螺桿7與鎖緊螺母8在4個壓簧11的作用下,通過拔桿組件向下運動,解除對吊板23的剛性約束,吊板23在吊板扭簧10作用下向下反轉,壓板1在左壓板扭簧20與右壓板扭簧19作用下向下反轉,釋放對壓緊件25的壓緊力,從而完成火工釋放動作。地面壓緊時,通過選配調力墊片22厚度,控制殼體3與固定底座24的間隙,通過擰緊安裝螺釘26手動施加壓緊力,與之相反,拆除安裝螺釘26可實現手動釋放被壓緊件。

    壓板1、壓板轉軸2、殼體3、吊板轉軸9、吊板23、吊板扭簧10、擋板18、右壓板扭簧19、左壓板扭簧20與限位螺母21組成壓緊組件。壓板1、右壓板扭簧19與左壓板扭簧20套裝在壓板轉軸2上,壓板1可相對于壓板轉軸2旋轉,形成旋轉副,壓板轉軸2穿過殼體3前端的轉軸孔,并由限位螺母21固定,右壓板扭簧19與左壓板扭簧20的一端扭柄與壓板1固定,另外一端扭柄與殼體3固定,從而在壓板1與殼體3之間形成預緊力,推動壓板1相對與殼體3的旋轉動作。

    吊板23與吊板扭簧10套裝在吊板轉軸9上,吊板23可相對于吊板轉軸9旋轉,形成旋轉副,吊板轉軸9穿過殼體3后端的轉軸孔,并由限位螺母21固定,吊板扭簧10的一端扭柄與吊板23固定,另外一端扭柄與殼體3固定,從而在吊板23與殼體3之間形成預緊力,推動吊板23相對與殼體3的旋轉動作。壓板1一端與壓緊件25通過圓柱面接觸,另一端通過圓柱面與吊板23前端平面接觸,吊板23中央設置一個球形面與通孔,擋板18固定在殼體上,限制壓板1翻轉運動的極限位置。

    分離螺母4、外罩5、卡線板6、螺桿7、鎖緊螺母8與螺母12組成火工組件。分離螺母4通過安裝法蘭固定在殼體3上端面,分離螺母4的螺桿7穿過吊板23的預留通孔,鎖緊螺母8擰緊在螺桿7上,鎖緊螺母8上端為球面,擰緊時鎖緊螺母8的上端球面與吊板23中央的球形面接觸。

    壓簧11、銷軸13、滾輪支架14、滾輪15、底蓋16與導向支架17組成拔桿組件。2個滾輪通過2個銷軸安裝在1個滾輪支架上形成滾輪組件,4個滾輪組件安裝在導向支架17上組成撥桿組件,撥桿組件通過螺母12固定在螺桿上7,撥桿組件與殼體3之間設置4個壓簧11,在殼體3與撥桿組件之間形成預緊力,底蓋16固定在殼體3上,限制拔桿組件及螺桿7運動的極限位置。

    壓緊件25置于固定底座24上,殼體3與固定底座24通過螺紋連接,殼體3法蘭與固定底座24之間設置調力墊片22,通過選擇不同厚度的調力墊片22調整殼體3法蘭與固定底座24安裝面的間隙,控制壓板1壓緊壓緊件25時的變形量,施加不同的壓緊力將壓緊件25壓緊在固定底座24上。

    本發明的一種空間壓緊釋放裝置可實現手動壓緊與釋放、分離螺母火工自動釋放功能,本發明具有地面可重復使用、壓緊力可調、自動釋放、操作簡單、機構集成度高、動作可靠等特點。

    本發明實施例:

    如圖2所示,本發明的一種空間壓緊釋放裝置活動部件布局示意圖。壓板轉軸2穿過殼體3前端兩個預留孔,壓板轉軸2一端由自身的法蘭與殼體3限位,另外一端由限位螺母21固定,為避免壓板轉軸2受力彎曲變形時,限位螺母21受拉力,限位螺母21擰緊在壓板轉軸2上,限位螺母21與殼體3之間預留間隙;右壓板扭簧19與左壓板扭簧20以壓板轉軸2作為導向軸,套裝在壓板1的左右兩側,2個扭簧的一端扭柄穿在壓板1預留孔內,與壓板1固連,另外一端扭柄穿在殼體3兩內側面的預留孔內,與殼體3固定,從而施加壓板1與殼體3之間預緊力。

    吊板轉軸9穿過殼體3后端兩個預留孔,吊板轉軸9一端由自身的法蘭與殼體3限位,另外一端由限位螺母21固定,為避免吊板轉軸9受力彎曲變形時,限位螺母21受拉力,限位螺母21擰緊在吊板轉軸9上,限位螺母21與殼體3之間預留間隙;吊板扭簧10以吊板轉軸9作為導向軸,套裝在吊板23中間預留位置,吊板扭簧10的一端扭柄穿在吊板23預留孔內,與吊板23固連,另外一端扭柄與殼體3內側面接觸,從而施加吊板23與殼體3之間預緊力。壓板1后端圓柱面與吊板23的前端面接觸,鎖緊螺母8上端凸球面與吊板23下端凹球面接觸,避免鎖緊螺母8與螺桿7擰緊時不同軸產生額外載荷。

    分離螺母選用一種雙火工品雙作動機構互為備份的產品,其中任意一個火工品起爆,或任意一套作動機構動作均可釋放螺桿,從而提高壓緊機構在軌釋放的可靠性。

    如圖3為本發明的一種空間壓緊釋放裝置壓緊狀態原理示意圖。壓緊件25置于固定底座24上,殼體3通過安裝螺釘26與調力墊片22安裝在固定底座24上,壓板轉軸2通過限位螺母21安裝在殼體3上,吊板轉軸9通過限位螺母21安裝在殼體3上。壓板1套裝在壓板轉軸2上,右壓板扭簧19與左壓板扭簧20處于處于預緊狀態,保持壓板1解鎖后反向旋轉的驅動力,吊板23套裝在吊板轉軸9上,吊板扭簧10處于預緊狀態,保持吊板23解鎖后反向旋轉的驅動力。壓板1對壓緊件25上的壓緊力通過壓板1與壓板轉軸2傳遞到吊板23前端面,通過吊板23與吊板轉軸9傳遞到鎖緊螺母8上,進一步傳遞到螺桿7與分離螺母4與殼體3上,最終實現壓緊。

    8個銷軸13、4滾輪支架14、8個滾輪15組成4個滾輪組件,4個滾輪組件安裝在導向支架17上,導向支架17通過螺母12安裝在螺桿7上,8個滾輪15在殼體3內壁指定位置接觸,導向支架17與殼體3之間設置4個壓簧11,壓緊狀態下4個壓簧11處于壓緊狀態,在導向支架17與殼體3之間保持預緊力。底蓋16安裝殼體殼體3下端面,用于限制導向支架向下運動的運動范圍,擋板18安裝在殼體3前端開口處,用于限制壓板1翻轉運動的極限位置。

    如圖4是本發明的一種空間壓緊釋放裝置火工釋放狀態原理示意圖。分離螺母4通電后火工品起爆,釋放對螺桿7的軸向約束,導向支架17通過螺母12與鎖緊螺母8固定在螺桿7上,導向支架17上的4個滾輪組件的8個滾輪15沿殼體3內壁滾動,導向支架17在4個壓簧11作用下,向底蓋16方向運動指定距離,并由4個壓簧11壓緊在底蓋16上。吊板23在吊板扭簧10作用下,繞吊板轉軸9向下翻轉指定角度,并由吊板扭簧10的剩余預緊力壓緊在鎖緊螺母8上端面。壓板1在右壓板扭簧19與左壓板扭簧20共同作用下向下翻轉指定角度,并由右壓板扭簧19與左壓板扭簧20的剩余預緊力壓緊在擋板18上,從而解除壓板1對壓緊件25的壓緊力,完成釋放動作?;鸸め尫藕?,除壓緊件25外,其他所有零件均通過殼體3固定在固定底座24上。

    本發明的一種空間壓緊釋放裝置提出一種火工與機構相結合的方案,可實現地面手動重復壓緊與釋放、入軌后分離螺母一次性火工釋放的功能。本發明提出的一種空間壓緊釋放裝置技術特點為具有地面可重復使用、壓緊力可調、自動釋放、操作簡單、機構集成度高、動作可靠等。

    本發明說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域的公知技術。

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