CN107215485A - 一种被动触发锁紧装置 - Google Patents

Abstract

一种被动触发锁紧装置，涉及一种航天器对接锁紧机构；包括锁体、抱抓、拉簧、压簧、抱抓转轴、抱抓限位销、拉簧支架、顶块、压紧后盖和磁缸；其中，锁体的下部分为圆锥台状结构；锁体上部分为设有锥形孔的圆筒结构，中空圆筒结构的外壁设置有锁槽；抱抓沿锁槽伸入锁体的中空圆筒结构的锥形孔内；锁体圆锥台状结构上表面设置有抱抓限位销；抱抓的中部设置有抱抓转轴；锁体圆筒结构的锥形孔顶端设置有磁缸；抱抓的上表面固定安装有顶块；顶块的上表面固定安装有压簧；压紧后盖固定安装在锁体的顶端；锁体圆筒结构的上端固定安装有拉簧支架；本发明实现锁紧装置无源设计，降低了对航天器的资源分配要求。

Description

一种被动触发锁紧装置

技术领域

本发明涉及一种航天器对接锁紧机构，特别是一种被动触发锁紧装置。

背景技术

随着空间技术的提高和应用需求的扩展，由于运载能力的限制，大型空间设施无法一次发射升空，因此对航天器进行在轨组装与对接的需求越来越急迫。利用对接锁紧机构，可以在空间装配大型空间设施、进行复杂空间作业。对接锁紧机构能够在航天器间建立机械、电气及其他功能连接，具有多次重复捕获、连接和分离功能，并能满足连接后强度、刚度和密封性等要求。

对接锁紧机构一般由两部分组成，分别安装在两个航天器/设备上，当两航天器/设备需要对接时，两端靠近实现锁紧对接，需要分离时通过对接锁紧机构上的触发机构解锁分离。一般的对接锁紧机构通常要求对接的两端装置都需要提供电源，当完成锁紧时还需要建立两端的信息通信，确保对接完成的反馈信号传递到主控计算机上。

所以现有技术条件下通常对接锁紧机构的两端都需进行机构触发控制和信号反馈电路，即对接锁紧机构的两端都需要提供供电和信号传递，尤其是两航天器未实现对接时，供电和信号传递链路较长。这给航天器的设计带来了额外的资源需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种被动触发锁紧装置，实现锁紧装置无源设计，降低了对航天器的资源分配要求。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种被动触发锁紧装置，包括锁体、抱抓、拉簧、压簧、抱抓转轴、抱抓限位销、拉簧支架、顶块、压紧后盖和磁缸；其中，锁体的下部分为圆锥台状结构；锁体上部分的中心处沿轴向为设有锥形孔的圆筒结构，中空圆筒结构的外壁设置有锁槽；抱抓沿锁槽伸入锁体的中空圆筒结构的锥形孔内；锁体圆锥台状结构上表面与抱抓之间设置有抱抓限位销；抱抓的中部位置设置有抱抓转轴；锁体圆筒结构的锥形孔顶端设置有磁缸；抱抓的上表面固定安装有顶块；顶块位于锁体圆筒结构内部；顶块的上表面固定安装有压簧；压紧后盖固定安装在锁体的顶端，且压紧后盖的下表面与压簧接触；锁体圆筒结构的上端固定安装有拉簧支架；拉簧固定安装在拉簧支架与抱抓之间，实现拉簧带动抱抓绕抱抓转轴转动。

在上述的一种被动触发锁紧装置，沿锁体中空圆筒结构外壁的周向均匀发散设置有3个锁槽；每个锁槽内均固定安装一个抱抓。

在上述的一种被动触发锁紧装置，所述顶块为台阶状结构；顶块的小端伸入压簧的簧圈内，顶块的大端与压簧的轴向端面接触。

在上述的一种被动触发锁紧装置，被动触发锁紧装置设置有3个拉簧支架，所述拉簧支架的分布位置与抱抓相对应。

在上述的一种被动触发锁紧装置，所述锁体的圆锥台状结构为中空锥孔结构，所述锥孔形状与圆锥台状形状一致。

在上述的一种被动触发锁紧装置，所述抱抓的顶端与顶块接触位置为台阶状结构，实现顶块对抱抓的限位。

在上述的一种被动触发锁紧装置，所述压簧为压缩状态，顶住顶块实现对顶块的轴向限位。

在上述的一种被动触发锁紧装置，所述拉簧为拉伸状态，当顶块上移时，实现拉动抱抓沿抱抓转轴向外侧转动。

在上述的一种被动触发锁紧装置，所述磁缸为永磁体，磁缸的磁性发射范围＜10mm。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明中磁缸采用了永磁体结构，实现了无源设计，解决了现有设计中通常需要有源设计且提供信号反馈的设计难点；

(2)本发明中压簧在正常状态处于压缩结构，在采用了压紧后盖的限位下，压簧的一端顶住顶块，实现对抱抓顶端的限位；同时顶块在外力作用下可实现沿压簧轴向的移动，实现了对抱抓顶端限位的解除；

(3)本发明中拉簧正常状态处于拉伸状态，实现对抱抓底端的拉紧限位，当抱抓顶端限位解除时，自动拉动抱抓沿抱抓转轴向外侧翻转，实现对外部中心杆的抱紧解除；

(4)本发明锁体的底部采用锥形通孔形状，当外部中心杆对接位置不准时，实现对外部中心杆位姿偏差的自动调整对准。

附图说明

图1为本发明被动触发抱锁装置轴侧图；

图2为本发明被动触发抱锁装置爆炸视图；

图3为本发明被动触发抱锁装置剖视图；

图4为本发明被动触发抱锁装置工作原理第1步示意图；

图5为本发明被动触发抱锁装置工作原理第2步示意图；

图6为本发明被动触发抱锁装置工作原理第3步示意图；

图7为本发明被动触发抱锁装置工作原理第4步示意图；

图8为本发明被动触发抱锁装置工作原理第5步示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

通常的航天器对接锁紧机构由两部分组成，分别称为主动端和被动端，两端分别安装在两航天器上，本发明针对对接锁紧机构被动端现有设计中通常需要有源设计且提供信号反馈的设计难点，提出了一种具备被动触发功能的锁紧装置，该装置为无源设计，不需提供电能和设置反馈信号电路。

本发明设计了一种具备被动触发功能的锁紧装置，该装置为无源设计，不需提供电能和设置反馈信号电路。

如图1所示为被动触发抱锁装置轴侧图，如图2所示为被动触发抱锁装置爆炸视图；图4所示为被动触发抱锁装置剖视图，由图可知，一种被动触发锁紧装置，其特征在于：包括锁体1、抱抓2、拉簧3、压簧4、抱抓转轴5、抱抓限位销6、拉簧支架7、顶块8、压紧后盖9和磁缸10；其中，锁体1的下部分为圆锥台状结构；锁体1的圆锥台状结构为中空锥孔结构，所述锥孔形状与圆锥台状形状一致；锁体1上部分的中心处沿轴向为设有锥形孔的圆筒结构，沿锁体1中空圆筒结构外壁的周向均匀发散设置有3个锁槽；每个锁槽内均固定安装一个抱抓2；抱抓2沿锁槽伸入锁体1的中空圆筒结构的锥形孔内；锁体1圆锥台状结构上表面与抱抓2之间设置有抱抓限位销6；抱抓2的中部位置设置有抱抓转轴5；锁体1圆筒结构的锥形孔顶端设置有磁缸10，磁缸10为永磁体，磁缸10的磁性发射范围＜10mm；抱抓2的上表面固定安装有顶块8；抱抓2的顶端与顶块8接触位置为台阶状结构，实现顶块8对抱抓2的限位。顶块8位于锁体1圆筒结构内部；顶块8的上表面固定安装有压簧4；顶块8为台阶状结构；顶块8的小端伸入压簧4的簧圈内，顶块8的大端与压簧4的轴向端面接触；压簧4为压缩状态，顶住顶块8实现对顶块8的轴向限位。压紧后盖9固定安装在锁体1的顶端，且压紧后盖9的下表面与压簧4接触；锁体1圆筒结构的上端固定安装有拉簧支架7；触发锁紧装置设置有3个拉簧支架7，所述拉簧支架7的分布位置与抱抓2相对应；拉簧3固定安装在拉簧支架7与抱抓2之间，拉簧3为拉伸状态，当顶块8上移时，实现拉动抱抓2沿抱抓转轴5向外侧转动。

下面结合附图4至附图8描述下本发明一种被动触发锁紧装置的工作过程。如图6所示，

如图4所示为被动触发抱锁装置工作原理第1步示意图，由图可知，在对接过程中，当外部主动端的中心杆向被动触发锁紧装置锁体1的圆锥台状结构伸出时，由于主动端与被动端的位姿偏差，中心杆的轴线与锁体1的轴线不可能完全重合。

如图5所示为被动触发抱锁装置工作原理第2步示意图，由图可知，此时锁体1的圆锥通孔起到位姿调整作用；实现将外部中心杆的轴线与锁体1的轴线调整为重合。

如图6所示为被动触发抱锁装置工作原理第3步示意图，由图可知，当外部中心杆球头进入被动锁体1的后部，触发抱抓2抱住外部中心杆的球头，实现主动端与被动端的锁定。锁定后，主动端头部的磁探测装置与磁缸10的相对距离小于10mm，锁定信号通过磁探测器反馈回主动端。磁缸10为永磁体，无源设计，通过磁缸时与磁探测器的相对位置关系确保锁定后的是否误判。

如图7所示为被动触发抱锁装置工作原理第4步示意图，由图可知，当需要解锁时，主动端的中心杆可以设计成杆套杆结构，内杆与外杆可以产生约10mm的相对位移，解锁时内杆在中心杆的内杆相对外杆产生轴向相对位移，再次触发被动锁紧装置的顶块8，顶块8向后移动即可破坏顶块8与抱抓的“死点”位置，使得抱抓2在拉簧3的作用下向外侧翻转，解除抱抓2抱紧中心杆球头的锁定状态。

如图8所示为被动触发抱锁装置工作原理第5步示意图，由图可知，此时解除了抱抓2抱紧中心杆球头的锁定状态，外部中心杆球头即可撤离。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (9)

1.一种被动触发锁紧装置，其特征在于：包括锁体(1)、抱抓(2)、拉簧(3)、压簧(4)、抱抓转轴(5)、抱抓限位销(6)、拉簧支架(7)、顶块(8)、压紧后盖(9)和磁缸(10)；其中，锁体(1)的下部分为圆锥台状结构；锁体(1)上部分的中心处沿轴向为设有锥形孔的圆筒结构，中空圆筒结构的外壁设置有锁槽；抱抓(2)沿锁槽伸入锁体(1)的中空圆筒结构的锥形孔内；锁体(1)圆锥台状结构上表面与抱抓(2)之间设置有抱抓限位销(6)；抱抓(2)的中部位置设置有抱抓转轴(5)；锁体(1)圆筒结构的锥形孔顶端设置有磁缸(10)；抱抓(2)的上表面固定安装有顶块(8)；顶块(8)位于锁体(1)圆筒结构内部；顶块(8)的上表面固定安装有压簧(4)；压紧后盖(9)固定安装在锁体(1)的顶端，且压紧后盖(9)的下表面与压簧(4)接触；锁体(1)圆筒结构的上端固定安装有拉簧支架(7)；拉簧(3)固定安装在拉簧支架(7)与抱抓(2)之间，实现拉簧(3)带动抱抓(2)绕抱抓转轴(5)转动。

2.根据权利要求1所述的一种被动触发锁紧装置，其特征在于：沿锁体(1)中空圆筒结构外壁的周向均匀发散设置有3个锁槽；每个锁槽内均固定安装一个抱抓(2)。

3.根据权利要求2所述的一种被动触发锁紧装置，其特征在于：所述顶块(8)为台阶状结构；顶块(8)的小端伸入压簧(4)的簧圈内，顶块(8)的大端与压簧(4)的轴向端面接触。

4.根据权利要求3所述的一种被动触发锁紧装置，其特征在于：被动触发锁紧装置设置有3个拉簧支架(7)，所述拉簧支架(7)的分布位置与抱抓(2)相对应。

5.根据权利要求1所述的一种被动触发锁紧装置，其特征在于：所述锁体(1)的圆锥台状结构为中空锥孔结构，所述锥孔形状与圆锥台状形状一致。

6.根据权利要求4所述的一种被动触发锁紧装置，其特征在于：所述抱抓(2)的顶端与顶块(8)接触位置为台阶状结构，实现顶块(8)对抱抓(2)的限位。

7.根据权利要求6所述的一种被动触发锁紧装置，其特征在于：所述压簧(4)为压缩状态，顶住顶块(8)实现对顶块(8)的轴向限位。

8.根据权利要求7所述的一种被动触发锁紧装置，其特征在于：所述拉簧(3)为拉伸状态，当顶块(8)上移时，实现拉动抱抓(2)沿抱抓转轴(5)向外侧转动。

9.根据权利要求1所述的一种被动触发锁紧装置，其特征在于：所述磁缸(10)为永磁体，磁缸(10)的磁性发射范围＜10mm。