CN106742083A - 一种基于在轨柔性释放的面内定值卸载游离连接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于在轨柔性释放的面内定值卸载游离连接装置，包括低变形星敏感器安装支架、定值刚度连接装置、柔性释放装置；定值刚度连接装置预埋在低变形星敏感器安装支架两端，柔性释放装置安装在低变形星敏感器安装支架上，可根据具体承载情况进行布局，定值刚度埋件、安装基础垫环、特制连接螺钉、螺钉连接垫环、普通垫环和防剪螺钉，定值刚度埋件通过特制连接螺钉和螺钉连接垫环安装在低变形星敏感器安装支架内，低变形星敏感器安装支架上粘贴安装有基础垫环。本发明综合考虑了支架整体的连接刚度、在轨柔性释放和定值面内卸载三个方面的优化设计，为星敏感器提供了较高精度的安装界面，创造了一个较稳定的在轨基础。

Description

一种基于在轨柔性释放的面内定值卸载游离连接装置
技术领域
本发明涉及一种基于在轨柔性释放的面内定值卸载游离连接装置，具体为基于在轨柔性释放的面内定值卸载游离连接设计。
背景技术
目前，某些高精度航天器载荷与设备安装界面采取游离连接或载荷隔离的设计方式，但其控制措施较为简单，对连接界面的处理趋于粗放，因此不能对其在轨变形做到完全隔离与定量控制。基于目前对在轨高精度姿态控制单元越来越高的精度、稳定度要求，目前并没有一种精密控制措施能够满足使用需求。
发明内容
本发明针对现有游离技术的不足，提出了一种基于在轨柔性释放的面内定值卸载游离连接装置，综合考虑了支架整体的连接刚度、在轨柔性释放和定值面内卸载三个方面的优化设计，为星敏感器提供了较高精度的安装界面，创造了一个较稳定的在轨基础。
本发明主要通过以下技术方案实现：
一种基于在轨柔性释放的面内定值卸载游离连接装置，包括低变形星敏感器安装支架、定值刚度连接装置、柔性释放装置；定值刚度连接装置预埋在低变形星敏感器安装支架两端，主要实现支架的在轨定值卸载游离；柔性释放装置安装在低变形星敏感器安装支架上，可根据具体承载情况进行布局，尽量采取两点或三点布局，实现支架与安装基础之间的刚性连接，承载地面试验及卫星入轨发射段的各项激励载荷，在入轨后进行柔性释放，释放过程冲击载荷较小，不会影响到星敏内部光学构件，保证支架整体的安装精度；定值刚度连接装置包括定值刚度埋件、安装基础垫环、特制连接螺钉、螺钉连接垫环、普通垫环和防剪螺钉，定值刚度埋件通过特制连接螺钉和螺钉连接垫环安装在低变形星敏感器安装支架内，低变形星敏感器安装支架上粘贴安装有基础垫环，特制连接螺钉一端依次穿过基础垫环、低变形星敏感器安装支架、定值刚度埋件与螺钉连接垫环相连，低变形星敏感器安装支架的外翼预留有3～4个螺纹孔，每个螺纹孔内均拧有防剪螺钉，防剪螺钉与低变形星敏感器安装支架之间设有普通垫环。
优选地，所述的低变形星敏感器安装支架由高模量碳纤维一体化制造而成，横梁部分按单层0.1mm，铺层角度±45°3/0°/90°/±45°3/0°/90°/±45°S铺合而成，横梁十字芯部分按单层0.1mm，铺层角度±45°2/0°/90°/±45°2/0°/90°/±45°S铺合而成。具有“零膨胀、微变形”的高刚度高强度特性，即使在一定温度载荷下仍能保持四个星敏安装面与支架本体间的变形协调，为高精度星敏感器提供安装界面。
优选地，所述的特制连接螺钉、螺钉连接垫环均采用钛合金TB2材料，外表面镀二硫化钼润滑膜，膜厚不小于0.15mm，摩擦系数不大于0.1，主要为将连接界面的摩擦力降至设计限值。
优选地，所述安装基础垫环的材料为不锈钢，共2处，作为支架整体装星前的修配基准面。
优选地，所述的柔性释放装置包括螺栓分离弹簧、连接螺栓、微动开关，连接螺栓用于实现柔性释放装置的锁定压紧，施加一定拧紧力矩后的轴向承载力大于10000N，入轨后微动开关收到解锁指令后执行解锁操作，螺栓分离弹簧31逐步完成作动，整个在轨解锁时间为40～50s，解锁冲击不大于500g，故不会对星敏感器内部光学机构造成冲击伤害，解锁前后引起支架精度变化可以忽略不计，充分保证了安装支架的在轨精度与稳定性。
本发明具有以下有益效果：
首次在连接界面引入定值卸载设计概念，可以完全根据实际载荷条件设计相应的限制载荷构件；对连接位置进行了详细的定值卸载游离设计；采用柔性释放装置对安装支架提供刚性连接，在卫星入轨之后完成低冲击柔性释放，此时安装支架仅靠定值刚度装置与星体相连，通过对连接界面采取定值刚度卸载方案，当在轨温度载荷超过设计限值时即可发生面内游离卸载，从而保证安装支架的在轨保持高精度高稳定度。
附图说明
图1为本发明实施例一种基于在轨柔性释放的面内定值卸载游离连接装置的示意图；
图2为本发明实施例一种基于在轨柔性释放的面内定值卸载游离连接装置中定值刚度连接装置剖面图；
图3为本发明实施例一种基于在轨柔性释放的面内定值卸载游离连接装置中定值刚度连接装置示意图；
图4为本发明实施例一种基于在轨柔性释放的面内定值卸载游离连接装置中柔性释放装置示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1-图4所示，本发明实施例提供了一种基于在轨柔性释放的面内定值卸载游离连接装置，包括低变形星敏感器安装支架1、定值刚度连接装置2、柔性释放装置3；定值刚度连接装置2预埋在低变形星敏感器安装支架1两端，主要实现支架的在轨定值卸载游离；柔性释放装置3安装在低变形星敏感器安装支架1上，可根据具体承载情况进行布局，尽量采取两点或三点布局，实现支架与安装基础之间的刚性连接，承载地面试验及卫星入轨发射段的各项激励载荷，在入轨后进行柔性释放，释放过程冲击载荷较小，不会影响到星敏内部光学构件，保证支架整体的安装精度；定值刚度连接装置2包括定值刚度埋件21、安装基础垫环22、特制连接螺钉23、螺钉连接垫环24、普通垫环25和防剪螺钉26，定值刚度埋件21通过特制连接螺钉23和螺钉连接垫环24安装在低变形星敏感器安装支架1内，低变形星敏感器安装支架1上粘贴安装有基础垫环22，特制连接螺钉23一端依次穿过基础垫环22、低变形星敏感器安装支架1、定值刚度埋件21与螺钉连接垫环24相连，低变形星敏感器安装支架1的外翼预留有3～4个螺纹孔，每个螺纹孔内均拧有防剪螺钉26，防剪螺钉26与低变形星敏感器安装支架1之间设有普通垫环25。
所述的低变形星敏感器安装支架1由高模量碳纤维一体化制造而成，横梁部分按单层0.1mm，铺层角度±45°3/0°/90°/±45°3/0°/90°/±45°S铺合而成，横梁十字芯部分按单层0.1mm，铺层角度±45°2/0°/90°/±45°2/0°/90°/±45°S铺合而成。具有“零膨胀、微变形”的高刚度高强度特性，即使在40度温度偏差载荷下四个星敏安装面与支架本体间的相对变形均不大于5″，为高精度星敏感器提供安装界面。
所述的特制连接螺钉23、螺钉连接垫环24均采用钛合金TB2材料，外表面镀二硫化钼润滑膜，膜厚不小于0.15mm，摩擦系数不大于0.1，主要为将连接界面的摩擦力降至设计限值。
所述安装基础垫环24的材料为不锈钢，共2处，作为支架整体装星前的修配基准面。
所述的柔性释放装置3包括螺栓分离弹簧31、连接螺栓32、微动开关33，连接螺栓32用于实现柔性释放装置3的锁定压紧，施加一定拧紧力矩后的轴向承载力大于10000N，入轨后微动开关33收到解锁指令后执行解锁操作，螺栓分离弹簧31逐步完成作动，整个在轨解锁时间为40～50s，解锁冲击不大于500g，故不会对星敏感器内部光学机构造成冲击伤害，解锁前后引起支架精度变化可以忽略不计，充分保证了安装支架的在轨精度与稳定性
定值刚度连接装置2的材料为铝合金2A12T4，可依据设计需要的限值刚度对柱面进行开槽设计，通过开槽的不同宽度及剩余材料厚度实现该结构件在一定载荷作用下可以发生横向偏移及绕轴向的转动，进而实现支架整体的游离连接。
本具体实施采用的星敏感器安装支架游离连接方法，在地面研制试验阶段及卫星发射段为星敏感器安装支架提供了较好刚性连接，很好的保证了星敏感器的安装精度及强度要求；柔性释放装置的应用极大的降低了对星敏感器内部光学构件的冲击和伤害；定值刚度连接装置的应用更是在热应力到达设计摩擦力限值时实现界面滑动，从而实现定值游离连接，该方法可被广泛借鉴应用于其他高精度单机的安装。
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。

Claims (5)

1.一种基于在轨柔性释放的面内定值卸载游离连接装置，其特征在于，包括低变形星敏感器安装支架(1)、定值刚度连接装置(2)、柔性释放装置(3)；定值刚度连接装置(2)预埋在低变形星敏感器安装支架(1)两端，柔性释放装置(3)安装在低变形星敏感器安装支架(1)上，可根据具体承载情况进行布局，定值刚度连接装置(2)包括定值刚度埋件(21)、安装基础垫环(22)、特制连接螺钉(23)、螺钉连接垫环(24)、普通垫环(25)和防剪螺钉(26)，定值刚度埋件(21)通过特制连接螺钉(23)和螺钉连接垫环(24)安装在低变形星敏感器安装支架(1)内，低变形星敏感器安装支架(1)上粘贴安装有基础垫环(22)，特制连接螺钉(23)一端依次穿过基础垫环(22)、低变形星敏感器安装支架(1)、定值刚度埋件(21)与螺钉连接垫环(24)相连，低变形星敏感器安装支架(1)的外翼预留有3～4个螺纹孔，每个螺纹孔内均拧有防剪螺钉(26)，防剪螺钉(26)与低变形星敏感器安装支架(1)之间设有普通垫环(25)。
2.根据权利要求1所述的基于在轨柔性释放的面内定值卸载游离连接方法，其特征在于：所述的低变形星敏感器安装支架(1)由高模量碳纤维一体化制造而成，横梁部分按单层0.1mm，铺层角度(±45°3/0°/90°/±45°3/0°/90°/±45°)S铺合而成，横梁十字芯部分按单层0.1mm，铺层角度(±45°2/0°/90°/±45°2/0°/90°/±45°)S铺合而成。
3.根据权利要求1所述的基于在轨柔性释放的面内定值卸载游离连接方法，其特征在于：所述的特制连接螺钉(23)、螺钉连接垫环(24)均采用钛合金TB2材料，外表面镀二硫化钼润滑膜，膜厚不小于0.15mm，摩擦系数不大于0.1。
4.根据权利要求1所述的基于在轨柔性释放的面内定值卸载游离连接方法，其特征在于：所述安装基础垫环(24)的材料为不锈钢。
5.根据权利要求1所述的基于在轨柔性释放的面内定值卸载游离连接方法，其特征在于：所述的柔性释放装置(3)包括螺栓分离弹簧(31)、连接螺栓(32)、微动开关(33)，连接螺栓(32)用于实现柔性释放装置(3)的锁定压紧，施加一定拧紧力矩后的轴向承载力大于10000N，入轨后微动开关(33)收到解锁指令后执行解锁操作，螺栓分离弹簧(31)逐步完成作动，整个在轨解锁时间为40～50s，解锁冲击不大于500g。
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