CN107839905A - 一种低冲击自分离杆式压紧释放装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低冲击自分离杆式压紧释放装置，包括两个连接杆、弹簧、锁栓、锁紧套、锁头及紧固绳；锁紧时，紧固绳上施加预紧力，将锁紧套卡入锁头内，从而将两端连接杆通过锁头和锁紧套连接为一个整体，提供连接承载的功能；解锁时，释放紧固绳的约束，两端锁栓在弹簧作用下向中间运动，将锁紧套向径向外侧方向推开，使得锁紧套从锁头中脱离，从而断开两端连接杆的连接，起到解锁的功能。本发明解锁时实现低冲击防止对相机造成伤害，且解锁后能够在相机和卫星主结构连接位置不变的前提下自行分离，保障隔振装置的正常工作。

Description

一种低冲击自分离杆式压紧释放装置

技术领域

本发明涉及遥感卫星技术领域，具体涉及一种低冲击自分离杆式压紧释放装置。

背景技术

随着遥感卫星技术的发展，对地光学成像相机等有效载荷的成像精度越来越高，对微小振动干扰更加敏感。而卫星在轨运行时各种活动部件工作时不可避免的产生振动干扰，传入有效载荷后，会导致图像模糊，降低成像质量。为了降低这种干扰，在相机和卫星结构连接界面上，越来越多的应用了隔振装置。通过隔振装置降低连接刚度，隔离从卫星主结构传入相机的微振动。然而，为了提高隔振性能，隔振装置往往自身刚度较低，难以在发射段对相机提供足够的承载和刚度。为了解决这一问题，就需要增加连接解锁装置，在发射段通过连接解锁装置提高相机和卫星主结构连接刚度，承受发射段载荷，保护隔振装置和相机。卫星入轨后，连接解锁装置解锁释放，只通过隔振装置连接相机和卫星主结构，从而降低连接刚度，提升隔振性能。

但是，这种应用需求对连接解锁装置提出了很高的要求，现有的常规卫星连接解锁装置，例如包带式解锁装置(《星箭包带式连接结构动力学研究进展》谭雪峰，阎绍泽，导弹与航天运载技术，2010(1)：1-5》)，分离螺母式解锁装置(《一种分离螺母连接解锁装置》CN201310255504.3，雷雨,王金童,唐杰)等难以满足要求，具体如下：

(1)连接解锁装置位于相机安装界面，距离相机很近，常规连接解锁装置解锁时由于火工品爆炸产生冲击，传入相机有可能引起相机内部结构损伤。

(2)常规的连接解锁装置施加预紧力在分离面上提供锁紧连接功能，解锁后，释放该预紧力从而释放对分离面的约束，但分离面的分离由两侧航天器本体的相对运动实现。以包带式解锁装置为例，如图1所示，典型的包带式连接结构主要由包带、v形卡块、爆炸螺栓、拉伸弹簧和分离弹簧等部件组成，V形卡块均匀地固定在包带上，通过调节包带两端爆炸螺栓上的预紧力改变v形卡块对火箭的上框和卫星的下框连接环的夹紧力。爆炸螺栓解锁后，拉伸弹簧将包带和v形卡块拉下，分离弹簧通过顶杆将上框和下框顶开，实现卫星和火箭的分离。这个分离过程中，卫星和火箭在分离弹簧的作用下相对分离运动。如果将这种方式应用与相机隔振装置，即上框与相机连接，下框与卫星结构连接，爆炸螺栓解锁后，隔振装置还会将相机和卫星结构连接在一起，上框和下框之间存在相对运动，会影响隔振装置的正常工作。

因此，遥感卫星隔振装置用连接解锁装置需实现常规连接解锁装置不具备的两种功能，一是解锁时实现低冲击防止对相机造成伤害，二是解锁后能够在相机和卫星主结构连接位置不变的前提下自行将分离面分离，保障隔振装置的正常工作。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种低冲击自分离杆式压紧释放装置，能够解锁时实现低冲击防止对相机造成伤害，且解锁后能够在相机和卫星主结构连接位置不变的前提下自行分离，保障隔振装置的正常工作。

本发明的具体实施方案如下：

一种低冲击自分离杆式压紧释放装置，所述压紧释放装置包括连接杆Ⅰ、连接杆Ⅱ、弹簧、锁栓、锁紧套、锁头及紧固绳；

所述连接杆Ⅰ和连接杆Ⅱ上均设有限位台，用于限制弹簧的轴向和径向位移；

所述锁栓一端的外圆周面为锥面，且外圆周面上设有限位槽，用于限制锁紧瓣的移动；锁栓另一端设有限制弹簧轴向和径向位移的端面；

所述锁紧套由多个锁紧瓣组成，锁紧瓣内壁沿轴向设有两个梯形卡齿，锁紧瓣两端端面与锁栓外圆周面相匹配；

所述锁头外圆周面上设有与锁紧瓣卡齿匹配的卡槽；

所述锁头固定在连接杆Ⅰ的端部，锁栓套装在连接杆Ⅰ上，弹簧套装在连接杆Ⅰ上，同时弹簧两端分别通过连接杆Ⅰ的限位台和锁栓的端面限位；通过紧固绳缠绕在锁紧套外圆周面上使锁紧套一侧的梯形卡齿沿径向嵌入连接杆Ⅰ上锁头的卡槽内，锁紧套的端面与锁栓外圆周面接触，同时沿轴向压缩弹簧，所述连接杆Ⅱ以同样的方式连接在锁紧套的另一侧，实现连接杆Ⅱ与连接杆Ⅰ的连接；紧固绳断开后，由于弹簧的预紧力推动锁栓运动，带动锁紧瓣与锁头分离，使连接杆Ⅱ与连接杆Ⅰ实现解锁。

进一步地，所述锁紧瓣为三个，均匀设置在锁头外圆周。

有益效果：

1、本发明能够实现两端被连接对象的连接与分离，而不需要两端被连接对象在分离时相对运动。特别适合卫星隔振装置的连接锁紧；而且，采用杆式连接设计，锁紧状态下与一般结构杆件几何形状接近，有利于采用桁架式结构的卫星的连接和解锁设计；其次，解锁时紧固绳的预紧力释放，不会直接传递到两端连杆上，因此解锁时对两端被连接对象的冲击很小，适合对冲击敏感对象的锁紧；具有承载能力大，结构组成简单，可靠性好，便于安装和拆卸等优点。

2、本发明结构简单，两侧结构对称，具有很好的互换性，具有解锁可靠，承载能力强，维护方便的优点。

3、本发明锁紧瓣为三个，是保证两个连接杆可靠锁紧的最优选。

附图说明

图1为典型的包带式解锁装置结构示意图；

图2为本发明压紧状态的剖视图；

图3为本发明解锁状态的剖视图；

图4为本发明应用于遥感卫星相机隔振装置连接解锁示意图。

其中，1-连接杆Ⅰ，2-弹簧，3-锁栓，4-锁紧瓣，5-锁头，6-紧固绳，7-连接杆Ⅱ，8-相机，9-卫星平台，10-压紧释放装置，11-隔振装置。

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。

本发明提供了一种低冲击自分离杆式压紧释放装置，该压紧释放装置包括连接杆Ⅰ1、连接杆Ⅱ7、弹簧2、锁栓3、锁紧套、锁头5及紧固绳6。

如图2所示，连接杆Ⅰ1和连接杆Ⅱ7上均设有限位台，用于限制弹簧2的轴向和径向位移。

锁头5外圆周面上设有与锁紧瓣4卡齿匹配的卡槽；锁紧套由多个锁紧瓣4组成，锁紧瓣4内壁沿轴向设有两个梯形卡齿，锁紧瓣4两端端面与锁栓3外圆周面相匹配；锁栓3一端的外圆周面为锥面，且外圆周面上设有限位槽，用于限制锁紧瓣4的移动，锁栓3另一端设有限制弹簧2轴向和径向位移的端面。

锁头5固定在连接杆Ⅰ1的端部，锁栓3套装在连接杆Ⅰ1上，弹簧2套装在连接杆Ⅰ1上，同时弹簧2两端分别通过连接杆Ⅰ1的限位台和锁栓3的端面限位。通过紧固绳6缠绕在锁紧套外圆周面上使锁紧套一侧的梯形卡齿沿径向嵌入连接杆Ⅰ1上锁头的卡槽内，锁紧套的端面与锁栓3外圆周面接触，同时沿轴向压缩弹簧2，连接杆Ⅱ7以同样的方式连接在锁紧套的另一侧，实现连接杆Ⅱ7与连接杆Ⅰ1的连接。连接杆Ⅱ7与连接杆Ⅰ1实现锁紧成为一体，两端分别连接外部装置，被连接对象通过压紧释放装置承受和传递载荷，此时，弹簧2处于预压缩状态。

紧固绳6断开后，由于弹簧2的预紧力推动锁栓3运动，带动锁紧瓣4与锁头5分离，使连接杆Ⅱ7与连接杆Ⅰ1实现解锁。

应用在遥感卫星上，如图4所示，相机8同时通过隔振装置11和本发明的压紧释放装置10与卫星平台9相连接。压紧释放装置10的数量和布局可以根据承载要求和卫星结构布局的要求进行调整。在卫星发射时，压紧释放装置10处于锁紧状态，能够承受和传递载荷，主要承担相机8和卫星平台9的连接功能，保证隔振装置11不会承受太大的载荷导致破坏。

卫星入轨后，压紧释放装置10处于解锁状态，释放掉相机8和卫星平台9的连接，相机8只通过隔振装置11与卫星平台9连接，利用隔振装置11较低的连接刚度，提供隔振功能降低从卫星平台9传入相机8的振动干扰，保证相机8的正常工作。具体过程为，解锁时，将紧固绳6烧断，释放紧固绳6对三个锁紧瓣4的约束，弹簧2从预压缩状态展开，推动两侧的锁栓3向中间运动，由于锁栓3与锁紧瓣4接触面为锥面，因此锁栓3向中间运动时将锁紧瓣4向径向外侧方向推开，使得锁紧瓣4的卡齿从锁头5的卡槽中脱离，如图3所示。解锁冲击力沿周向释放，不会传递到两端杆上对被连接对象造成冲击。脱离后，连接杆Ⅰ1和连接杆Ⅱ7不再发生连接，不能够传递载荷，起到了解锁的作用。在锁栓3外圆周面设有限位槽，当锁紧瓣4运动到限位槽位置后被限位，从而防止锁紧瓣4在解锁后处于自由状态无法确定位置。

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 (2)

1.一种低冲击自分离杆式压紧释放装置，其特征在于，所述压紧释放装置包括连接杆Ⅰ、连接杆Ⅱ、弹簧、锁栓、锁紧套、锁头及紧固绳；

所述连接杆Ⅰ和连接杆Ⅱ上均设有限位台，用于限制弹簧的轴向和径向位移；

所述锁栓一端的外圆周面为锥面，且外圆周面上设有限位槽，用于限制锁紧瓣的移动；锁栓另一端设有限制弹簧轴向和径向位移的端面；

所述锁紧套由多个锁紧瓣组成，锁紧瓣内壁沿轴向设有两个梯形卡齿，锁紧瓣两端端面与锁栓外圆周面相匹配；

所述锁头外圆周面上设有与锁紧瓣卡齿匹配的卡槽；

所述锁头固定在连接杆Ⅰ的端部，锁栓套装在连接杆Ⅰ上，弹簧套装在连接杆Ⅰ上，同时弹簧两端分别通过连接杆Ⅰ的限位台和锁栓的端面限位；通过紧固绳缠绕在锁紧套外圆周面上使锁紧套一侧的梯形卡齿沿径向嵌入连接杆Ⅰ上锁头的卡槽内，锁紧套的端面与锁栓外圆周面接触，同时沿轴向压缩弹簧，所述连接杆Ⅱ以同样的方式连接在锁紧套的另一侧，实现连接杆Ⅱ与连接杆Ⅰ的连接；紧固绳断开后，由于弹簧的预紧力推动锁栓运动，带动锁紧瓣与锁头分离，使连接杆Ⅱ与连接杆Ⅰ实现解锁。

2.如权利要求1所述的低冲击自分离杆式压紧释放装置，其特征在于，所述锁紧瓣为三个，均匀设置在锁头外圆周。