CN105109710B - 一种用于连接和解锁卫星的同步分离装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于连接和解锁卫星的同步分离装置，包括分别固定安装在卫星两侧的两组连接块，两组安装在卫星分离部件上且分别与对应组连接块插接配合的插接件，以及用于同时解锁两组插接件退出连接块的同步驱动机构，每组连接块至少设有两个，所述同步驱动机构包括：支撑底座，固定在卫星分离部件上；拉杆，一端铰接在支撑底座上；连杆，一端与拉杆的自由端铰接；同步转轴，转动安装在连杆的自由端；两根活动滑杆，分别垂直固定在同步转轴的两端，每根活动滑杆对应固定一组插接件；所述的垂直固定是指活动滑杆的滑动方向与同步转轴的长度方向垂直；本发明通过纯机械结构来连接分离卫星，结构简单，安装方便，工作稳定，特别适合在地面上代替火工品进行卫星分离试验，从而大大降低试验成本。
Description
技术领域
本发明涉及航空飞行器连接分离技术，特别涉及一种用于连接和解锁卫星的同步分离装置。
背景技术
随着微小卫星及航天技术的发展，迫切需要研制体积小、质量轻、低冲击甚至是无冲击的新型连接分离装置，以适应日益发展的微卫星(皮卫星、纳卫星)以及小型运载火箭的应用需求。目前，国内火工分离技术的应用仍然十分广泛，导弹和运载火箭的级间分离、头体分离和星箭分离上都大量采用了火工品。国外尤其是航天技术先进的欧美国家已经开展了无火工品的分离装置研究，并得到了初步的应用。根据兰利研究中心的调查报告，美国和欧洲航天局已经有多种非火工分离装置用于代替火工分离技术。
与传统的火工分离装置不同，非火工分离装置具有可重复使用的特性，因此装置被允许进行充分的飞行环境测试和全功能检验。与火工装置相比，非火工装置的主要优点包括：
a)显著降低了释放时的冲击，由火工品的3000～20000g降低为300～3000g，改善了卫星等航天器的冲击环境；b)去掉了火工品起爆器的防电磁干扰、静电等措施，减轻了点火系统的负担；c)消除了火药的安全防护问题，避免了火药在制造、运输、贮存等一系列过程中的安全措施；d)不存在火药燃烧或爆炸时产生的有害气体或碎离，不污染环境；e)可以多次使用，便于进行试验验证，易于保证释放装置的可靠性。
目前非火工分离驱动装置包括：电驱卷轴装置、热切割装置、聚合物驱动装置以及形状记忆合金装置等。公开号为CN 103253384 A的专利文献公开了一种主要应用于航天器上的基于形状记忆合金弹簧的低冲击解锁装置，包括分瓣螺母、大活塞弹簧、顶杆、顶杆弹簧、大活塞、小活塞弹簧、小活塞、小球、记忆合金弹簧、外壳，其中：所述外壳内设置有第一活塞腔、第二活塞腔、隔板，所述第一活塞腔与第二活塞腔之间通过所述隔板上的通孔连通；第二活塞腔内设置有所述小活塞弹簧、小活塞、作为作动器的记忆合金弹簧，所述小活塞的两端分别通过所述小活塞弹簧、记忆合金弹簧连接所述第二活塞腔的腔壁；所述第一活塞腔内设置有所述分瓣螺母、大活塞弹簧、顶杆、顶杆弹簧、大活塞，所述大活塞通过所述大活塞弹簧连接所述第一活塞腔的腔壁，所述大活塞设置有安装槽，所述安装槽内由槽底向槽口方向设置有依次连接的顶杆弹簧、顶杆、分瓣螺母；作为所述大活塞与小活塞之间关联部件的所述小球位于所述通孔内，所述大活塞上设置有第一半球形槽，所述小活塞上设置有第二半球形槽，所述第一半球形槽与第二半球形槽相对设置且均与所述小球相匹配；所述安装槽与分瓣螺母之间几何配合以实现分瓣螺母的约束释放。
上述解锁装置虽然可以减少火工品的使用，但是结构复杂，制造和安装困难，且工作稳定性也很难保证。
发明内容
本发明提供了一种用于连接和解锁卫星的同步分离装置，结构简单，运行可靠，可以有效降低地面卫星分离试验的成本。
一种用于连接和解锁卫星的同步分离装置，包括分别固定安装在卫星两侧的两组连接块，两组安装在卫星分离部件上且分别与对应组连接块插接配合的插接件，以及用于同时解锁两组插接件退出连接块的同步驱动机构，每组连接块至少设有两个，所述同步驱动机构包括：
支撑底座，固定在卫星分离部件上；
拉杆，一端铰接在支撑底座上；
连杆，一端与拉杆的自由端铰接；
同步转轴，转动安装在连杆的自由端；
两根活动滑杆，分别垂直固定在同步转轴的两端，每根活动滑杆对应固定一组插接件；所述的垂直固定是指活动滑杆的滑动方向与同步转轴的长度方向垂直。
两条滑轨，固定在卫星分离部件的两侧，分别与对应的活动滑杆配合。
本发明中，同步转轴与任一活动滑杆以及对应的滑轨组成滑块，所述同步驱动机构的运动原理与所述滑块、拉杆和连杆组成的曲柄滑块机构相似。
本发明安装时，两组连接块分别固定安装在卫星两侧，滑轨和支撑底座与卫星分离部件固定连接，卫星底部安装有弹簧，卫星压入卫星分离部件，插接件插入对应的连接块内，在弹簧力作用下，插接件与连接块抵紧，卫星被固定在卫星分离部件上。需要分离解锁时，摆动拉杆，驱动连杆带动同步转轴平移，使活动滑杆沿着滑轨滑动，两个活动滑杆同时从对应的连接块中抽出，此时，卫星与卫星分离部件的约束解除，在底部弹簧的推动下弹出，实现卫星的解锁分离。
本发明通过设置两根分布在卫星两侧的同步运动的活动滑杆来驱动多个插接件同时解锁，整体结构简单，可以快速解锁，并且可以设置多组配合的连接块和插接件，提高连接强度。
为了使驱动力稳定传递，优选的，所述连杆沿同步转轴的长度方向安装有多根。多根连杆使传递的力分布到整根同步转轴上，避免应力集中，提高同步驱动机构的整体强度。
为了兼顾结构的简化以及强度，优选的，所述连杆沿同步转轴的长度方向安装有三根，位于中间的连杆与所述拉杆在同一平面内摆动，其余两根连杆对称分布在两侧。
插接结构包括配合的插销和插槽结构，插销容易受损，适合安装在卫星分离部件上，优选的，所述插接件为插销，所述连接块上设有与插销配合的插槽。
为了简化结构的同时，保证良好的连接强度和受力的均匀性，优选的，每组连接块设有两个，四个连接块布置在卫星的四个角部。
所述活动滑杆可以是水平布置、也可以是倾斜布置，可以根据需要进行角度的变化，且两根活动滑杆的倾斜角度可以不同，从而使不同组插接件的插接方向不同，但是在一般情况下，卫星都是垂直上升的，为了保持卫星分离时冲击力的平衡，活动滑杆的运动方向(插接方向)与卫星的分离方向垂直，优选的，两根活动滑杆水平布置且相互平行。
本发明的有益效果：
本发明的用于连接和解锁卫星的同步分离装置，通过纯机械结构来连接分离卫星，结构简单，安装方便，工作稳定，特别适合在地面上代替火工品进行卫星分离试验，从而大大降低试验成本。
附图说明
图1为本发明的装置(包括卫星)的结构示意图。
图2为本发明的装置(不包括卫星)的结构示意图。
图3为本发明的装置(包括卫星)的立体结构示意图。
具体实施方式
如图1～3所示，本实施例的用于连接和解锁卫星的同步分离装置包括：固定在卫星分离部件1上的支撑底座2，一端铰接在支撑底座2上的拉杆3，一端与拉杆3的自由端铰接的三根连杆4，同时转动安装在三根连杆4的自由端的同步转轴5，分别垂直固定在同步转轴5的两端的两根活动滑杆6，固定在卫星分离部件1的两侧且分别与对应的活动滑杆6配合的两条滑轨7，分别固定在对应的活动滑杆6上的两组插销8以及固定在卫星9两侧的两组连接块10。
每根活动滑杆6设有沿其长度方向布置的两个插销8，共设有四个插销8，连接块10设有与插销8配合的销槽，连接块10对应插销8设有四个，分布在卫星的四个角部；三根连杆4中，位于中间的连杆与拉杆3在同一平面内摆动，其余两根连杆对称分布在两侧；两根活动滑杆6水平布置且相互平行。
本实施例安装时，两组连接块10分别固定安装在卫星9两侧，滑轨7和支撑底座2与卫星分离部件1固定连接，卫星9底部安装有弹簧，卫星9压入卫星分离部件1，插销8插入对应的连接块10的销槽内，在弹簧力作用下，插销8与连接块10抵紧，卫星9被固定在卫星分离部件1上。需要分离解锁时，摆动拉杆3，驱动连杆4带动同步转轴5平移，使两根活动滑杆6同时沿着滑轨7滑动，两个活动滑杆6上的插销8同时从对应的连接块10中抽出，此时，卫星9与卫星分离部件1的约束解除，在底部弹簧的推动下弹出，实现卫星9的解锁分离。
本实施例通过设置两根分布在卫星两侧的同步运动的活动滑杆来驱动多个插接件同时解锁，整体结构简单，可以快速解锁，并且可以设置多组配合的连接块和插接件，提高连接强度，安装方便，工作稳定，特别适合在地面上代替火工品进行卫星分离试验，从而大大降低试验成本。
Claims (4)
1.一种用于连接和解锁卫星的同步分离装置，其特征在于，包括分别固定安装在卫星两侧的两组连接块，两组安装在卫星分离部件上且分别与对应组连接块插接配合的插接件，以及用于同时解锁两组插接件退出连接块的同步驱动机构，所述同步驱动机构包括：
支撑底座，固定在卫星分离部件上；
拉杆，一端铰接在支撑底座上；
连杆，一端与拉杆的自由端铰接；
同步转轴，转动安装在连杆的自由端；
两根活动滑杆，分别垂直固定在同步转轴的两端，每根活动滑杆对应固定一组插接件；两根活动滑杆水平布置且相互平行；
两条滑轨，固定在卫星分离部件的两侧，分别与对应的活动滑杆配合；
每组连接块设有两个，四个连接块布置在卫星的四个角部。
2.如权利要求1所述的用于连接和解锁卫星的同步分离装置，其特征在于，所述连杆沿同步转轴的长度方向安装有多根。
3.如权利要求2所述的用于连接和解锁卫星的同步分离装置，其特征在于，所述连杆沿同步转轴的长度方向安装有三根，位于中间的连杆与所述拉杆在同一平面内摆动，其余两根连杆对称分布在两侧。
4.如权利要求1所述的用于连接和解锁卫星的同步分离装置，其特征在于，所述插接件为插销，所述连接块上设有与插销配合的插槽。
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