CN105416612B - 一种机械式分离螺母及其远距离操纵装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机械式分离螺母。使用本发明能够替代火工分离螺母，具有大承载、低冲击、远距离操纵、纯手工操纵、安全可靠的特点。本发明包括拉线操纵器、拉线、拉线对接装置、分离螺母。其中分离螺母包括壳体、拉杆、斜面锥套、分瓣螺母、分离弹簧、端盖。分离螺母为执行机构，安装在需要压紧与释放的执行末端；拉线为传动机构，一端与分离螺母相连，另一端与拉线操纵器相连；拉线操纵器为输入控制机构，安装于操纵台；拉线对接装置为一种可选装置，用于调整操纵距离时的拉线对接。
Description
技术领域
本发明涉及太阳翼压紧释放技术领域，具体涉及一种机械式分离螺母。
背景技术
目前国内部分航天器上的太阳翼及天线压紧释放装置采用了一种大承载火工分离螺母实现压紧和释放功能。火工分离螺母具有承载能力大、可靠性高、响应迅速的特点。但是，一方面由于火工分离螺母造价昂贵，且为一次性产品，在地面试验中采用火工分离螺母将会增加研制费用，尤其是对于尚处于研发阶段的产品，需进行大量地面试验，如果采用火工分离螺母将会使研发成本急剧增加；另一方面，火工分离螺母属于危险品，其领用、存放、使用均需严格按照安全规程执行，对场地和环境条件有严格要求，使用火工分离螺母会增加管理和时间成本。
在保证太阳翼及天线产品地面试验充分、有效的前提下，为降低研制费用、加快研制进度，需减少地面试验中火工分离螺母的使用，为此需采用一种安全可靠、方便廉价的压紧释放机构实现太阳翼及天线的压紧与释放。未调研到国内外有满足此要求的装置或产品。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种机械式分离螺母，能够替代火工分离螺母，具有大承载、低冲击、远距离操纵、纯手工操纵、安全可靠的特点。
本发明的机械式分离螺母，包括：壳体、拉杆、斜面锥套、分瓣螺母、端盖和滚棒；
其中，端盖固定安装在壳体的上端；斜面锥套安装在壳体内，沿壳体上下移动；斜面锥套的上端面设有锥台型的沉孔，沉孔上端面开有凹槽；斜面锥套的下端中空，且斜面锥套下端的内壁上设有斜面凸台；分瓣螺母放置在斜面锥套的沉孔内，由多瓣组成，分瓣螺母外侧设有与斜面锥套上的凹槽相对应的凸台；
拉杆位于斜面锥套中空的下端内，拉杆上还设有平面凸台；滚棒安装在拉杆上；
压紧状态时，分瓣螺母在斜面锥套的周向约束下组成完整螺纹，拉杆上的平面凸台的上端面与斜面锥套内的斜面凸台的底面贴合；
在拉动拉杆进行解锁时，首先是拉杆上的平面凸台与斜面锥套中斜面凸台的底面分离；随着拉杆的继续运动，滚棒与斜面锥套中斜面凸台的斜面接触，滚棒通过斜面产生斜面锥套的向下的运动分力；
解锁后，斜面锥套与分瓣螺母分离，分瓣螺母失去约束而呈分散状态。
进一步地，分瓣螺母与斜面锥套的配合为锥面配合，锥面的锥角为分瓣螺母与斜面锥套之间的临界摩擦角。
进一步地，斜面锥套和分瓣螺母的外侧还设有分离弹簧；压紧状态时，分离弹簧为压缩蓄力状态。
进一步地，还包括限位杆和限位弹簧；限位杆位于与拉杆相对的一侧，限位杆的一端穿过壳体与拉杆固定连接；限位弹簧套装在限位杆上，且限位弹簧的一端由螺母限位在限位杆上，另一端抵触在壳体的端面。
一种机械式分离螺母的远距离操纵装置，包括上述的分离螺母、拉线操纵器和拉线，其中，拉线的一端与拉线操纵器连接，另一端与分离螺母连接；其中，拉线的护管通过接头与分离螺母的壳体相连，拉线的芯轴通过接头与拉杆相连。
有益效果：
本发明可替代火工分离螺母应用于航天器上的太阳翼及天线压紧释放装置，与火工分离螺母相比，具有成本低廉、可重复使用、使用过程安全方便的特点。这种机构为机械装置，结构简单，工作可靠，且已经在某太阳翼上得到验证。
附图说明
图1为本发明的机械式分离螺母锁紧状态下的结构示意图。
图2为本发明的机械式分离螺母解锁后的结构示意图。
图3为本发明的机械式分离螺母解锁前分瓣螺母的状态。
图4为本发明的机械式分离螺母解锁后分瓣螺母的状态。
图5为拉杆与斜面锥套的相互作用关系示意图。
图6为本发明的机械式分离螺母远距离操纵示意图。
图7为掰动拉线操纵器操纵杆时拉线的收缩运动示意图。
图8为对接装置结构示意图。
其中，1-壳体，2-拉杆，3-斜面锥套，4-分瓣螺母，5-端盖，6-分离弹簧，7-接头，8-限位杆，9-限位弹簧，10-滚棒，11-平面凸台，12-底面，13-斜面，14-压紧螺栓，15-芯轴，16-护管，17-分离螺母，18-拉线操纵器，19-拉线，20-对接装置，21-固定板，22-角盒，23-连接螺钉。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种机械式分离螺母17，如图1所示，包括壳体1、拉杆2、斜面锥套3、分瓣螺母4、端盖5、分离弹簧6、接头7、限位杆8、限位弹簧9和滚棒10。其中，端盖5固定安装在壳体1的上端，其上设有用于压紧螺栓穿过的通孔；斜面锥套3安装在壳体1内，沿壳体1上下移动，斜面锥套3的上端面设有锥台型的沉孔，沉孔上端面开有凹槽；斜面锥套3的下端设有与其轴向相垂直的矩形通孔，并在通孔左右两侧设有斜面凸台，斜面凸台包括斜面13和底面12，如图5所示；分瓣螺母4放置在斜面锥套3的沉孔内，由多瓣组成，各瓣上设有凸台。压紧状态时，分瓣螺母4受斜面锥套3周向约束而组成完整螺纹(如图3所示)，与压紧螺栓配合，实现对太阳毯箱板的压紧；解锁后，斜面锥套3与分瓣螺母4分离，分瓣螺母4失去约束而呈分散状态，实现对压紧螺钉的释放(如图4所示)。斜面锥套3上沉孔上的凹槽与分瓣螺母4的凸台配合，防止分瓣螺母4在压紧螺栓旋入时转动。如图1所示，分瓣螺母4与斜面锥套3的配合为锥面配合，锥角通常取临界摩擦角。压紧时，通常需要对压紧螺栓施加较大的预紧力，在预紧力作用下，分瓣螺母4会对斜面锥套3产生较大正压力，该正压力会产生较大的阻碍分瓣螺母4与斜面锥套3分离的摩擦力。采用锥面配合，正压力形成利于分离的分力，可克服摩擦力，便于解锁时的分离。用于配合的锥角不宜过大，锥角过大会产生较大的分离分力，不利于压紧时的承载，因此锥角采用临界摩擦角。由于分瓣螺母4与斜面锥套3的摩擦为有害摩擦，所配合的锥面表面应尽量光滑，且需采取润滑措施。
滚棒11安装在拉杆2上，拉杆2上还设有平面凸台11。拉杆2穿过斜面锥套3下端的矩形通孔。压紧状态时，拉杆2上的平面凸台11的上端面与斜面锥套3矩形通孔两侧的斜面凸台的底面12贴合，实现对斜面锥套3的限位，防止斜面锥套3误动作解锁。当人为拉动拉杆2进行解锁时，拉杆2的运动首先是实现平面凸台11与斜面锥套3中斜面凸台的底面12的分离，解除对斜面锥套3的限位。此后，随着拉杆2继续运动，滚棒10与斜面锥套3中斜面凸台的斜面13接触，滚棒10对斜面13的正压力产生斜面锥套3的向下的运动分力，由于滚棒10与斜面13间的摩擦力为有害摩擦，采用滚动形式可有效降低摩擦力。
分离弹簧6位于斜面锥套3和分瓣螺母4的外侧，压紧状态时为压缩状态。在解锁过程中，斜面锥套3在拉杆2作用下运动，斜面锥套3在与分瓣螺母4分离后，在分离弹簧6的作用下迅速运动撞击壳体1，该撞击会产生明显的撞击声，可作为操作人员在远距离外判断解锁状态的依据。解锁后，斜面锥套3伸出壳体1外，可作为近距离判断解锁状态的依据。如图2所示。
限位杆8位于与拉杆相对的一侧，其一端穿过壳体1固定连接在拉杆上；限位弹簧9套在限位杆8上，解锁前，限位杆8在限位弹簧9作用下对拉杆2限位，防止拉杆误动作(如图3所示)。解锁后，限位杆8缩回一定位移，可根据限位杆8伸出壳体1的长度来判断拉杆2在壳体1内的位置(如图4所示)。
进一步地，可利用拉线19、拉线操纵器18实现分离螺母17解锁的远距离操作。如图6所示，作为执行机构的分离螺母17安装在需要压紧与释放的执行末端；作为传动机构的拉线19，其一端与分离螺母17相连，另一端与拉线操纵器18相连。具体的，拉线19的护管16通过接头7与分离螺母17的壳体1相连，拉线19的芯轴15通过接头7与拉杆2相连，如图1所示。当需要解锁时，人工手动掰动拉线操纵器18的操纵杆，拉线19的芯轴15相对于护管16收缩。芯轴15的收缩对拉杆2产生拉力，拉杆2在拉力作用下运动，实现解锁，如图7所示。由于拉线19在较长距离内均具有较好的传动能力，且允许一定角度的转弯，可方便地实现远距离操纵。所述的分离螺母工作前呈压紧状态，当需要释放时，由人工掰动拉线操纵器操纵杆，操纵器带动拉线芯轴收缩，芯轴带动分离螺母内的拉杆运动，拉杆通过斜面带动斜面锥套运动，斜面锥套的运动会解除对分瓣螺母的周向约束，分瓣螺母由于失去约束而分离，实现对压紧螺栓的释放。
此外，还可以通过对接装置20调整操纵距离时的拉线19对接，如图6所示。如图8所示，对接装置20全部采用标准型材组成，可显著减少加工量。固定板21采用工业铝型材按需求截断长度获得，角盒22为标准角盒，连接螺钉23为标准T型螺钉。对接时，拉线19的护管16与角盒22通过双螺母连接，两根拉线19的芯轴15通过长螺母对接。
本发明的纯机械式分离螺母能够应用于航天器太阳翼及天线的压紧释放装置中，且能够实现远距离操作。在太阳翼及天线的地面试验中，可通过此装置对太阳翼及天线进行预压紧，参加规定量级的力学试验，当太阳翼及天线需要展开时，可远距离操纵该装置，实现解锁释放功能。该装置具有大承载、低冲击、远距离操纵、纯手工操纵、安全可靠的特点，其他领域也可参照应用。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种机械式分离螺母，其特征在于，包括：壳体(1)、拉杆(2)、斜面锥套(3)、分瓣螺母(4)、端盖(5)和滚棒(10)；
其中，端盖(5)固定安装在壳体(1)的上端；斜面锥套(3)安装在壳体(1)内，沿壳体(1)上下移动；斜面锥套(3)的上端面设有锥台型的沉孔，沉孔上端面开有凹槽；斜面锥套(3)的下端中空，且斜面锥套(3)下端的内壁上设有斜面凸台；分瓣螺母(4)放置在斜面锥套(3)的沉孔内，由多瓣组成，分瓣螺母(4)外侧设有与斜面锥套(3)上的凹槽相对应的凸台；
拉杆(2)位于斜面锥套(3)中空的下端内，拉杆(2)上还设有平面凸台(11)；滚棒(10)安装在拉杆(2)上；
压紧状态时，分瓣螺母(4)在斜面锥套(3)的周向约束下组成完整螺纹，拉杆(2)上的平面凸台(11)的上端面与斜面锥套(3)内的斜面凸台的底面(12)贴合；
在拉动拉杆进行解锁时，首先是拉杆(2)上的平面凸台(11)与斜面锥套(3)中斜面凸台的底面(12)分离；随着拉杆的继续运动，滚棒(10)与斜面锥套(3)中斜面凸台的斜面(13)接触，滚棒(10)通过斜面(13)产生斜面锥套(3)的向下的运动分力；
解锁后，斜面锥套(3)与分瓣螺母(4)分离，分瓣螺母(4)失去约束而呈分散状态。
2.如权利要求1所述的机械式分离螺母，其特征在于，分瓣螺母(4)与斜面锥套(3)的配合为锥面配合，锥面的锥角为分瓣螺母(4)与斜面锥套(3)之间的临界摩擦角。
3.如权利要求1所述的机械式分离螺母，其特征在于，斜面锥套(3)和分瓣螺母(4)的外侧还设有分离弹簧(6)；压紧状态时，分离弹簧(6)为压缩蓄力状态。
4.如权利要求1所述的机械式分离螺母，其特征在于，还包括限位杆(8)和限位弹簧(9)；限位杆(8)位于与拉杆(2)相对的一侧，限位杆(8)的一端穿过壳体(1)与拉杆(2)固定连接；限位弹簧(9)套装在限位杆(8)上，且限位弹簧(9)的一端由螺母限位在限位杆(8)上，另一端抵触在壳体(1)的端面。
5.一种机械式分离螺母的远距离操纵装置，其特征在于，包括如权利要求1～4任意一项所述的分离螺母，此外还包括拉线操纵器(18)和拉线(19)，其中，拉线(19)的一端与拉线操纵器(18)连接，另一端与分离螺母连接；其中，拉线(19)的护管(16)通过接头(7)与分离螺母的壳体(1)相连，拉线(19)的芯轴(15)通过接头(7)与拉杆(2)相连。
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