CN108406677A - 航天器对接用四点同步液压加载装置 - Google Patents

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陈启威
郑圣余
冯伟
杨旺
王临政
唐赖颖
易旺民
张丽丽
彭国华
张秀红
孟醒
王朝悦
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Abstract

本发明公开了一种航天器对接用四点同步液压加载装置，包括四个液压加载设备手持单元，每个手持单元由支撑座、液压油缸、压力传感器、球形垫、拉杆、力矩扳手组件、油管、压力传感器电缆、液压手柄、数显终端组成，操作液压手柄，调节油路分配器阀门，通过四个液压油缸将与器间连接解锁机构连接螺栓连接的四处拉杆进行同步均匀连续拉伸，使用压力传感器监控施加的加载载荷，对预紧螺母施加特定力矩，完成连接螺栓预紧力的加载操作。本发明有效解决了大载荷预紧力四点同步加载的需求，满足了四处器间连接解锁机构大载荷同步预紧的装配需求。

Description

航天器对接用四点同步液压加载装置
技术领域
本发明属于航天器总装技术领域，具体涉及一种能够对四个航天器对接用器间连接解锁机构（火工装置）进行同步大载荷预紧力液压加载的装置，该加载装置能够对四处连接螺栓进行同步大载荷拉伸，再使用小力矩将预紧螺母锁紧，能够实现四处连接螺栓的同步弹性伸长，有效解决了器间连接解锁机构大载荷同步预紧的装配需求。
背景技术
随着航天器探测任务的不断深入发展，尤其是深空探测航天器的任务需求，越来越多的航天器采用了多舱段设计，航天器对接往往通过多处器间连接解锁机构连接。为实现发射段的可靠对接与在轨段的有效解锁释放，航天器对接用连接解锁机构往往通过火工装置来实现。火工装置通过内部包含的火炸药释放能量完成规定功能，能够完成能量的快速释放、舱段和载荷的分离等功能。
目前，常规的航天器对接用连接解锁机构由于其小载荷、非同步的预紧需求，可以由人力依次通过力矩扳手来实现预紧力加载。而为保证大型多舱段航天器，尤其是深空探测航天器，在地面运输、发射段、在轨飞行段等阶段航天器对接用连接解锁机构的可靠连接，需要对四处器间连接解锁机构内部的连接螺栓同步施加较大预紧载荷（10kN～100kN量级），再对器间连接解锁机构内部的预紧螺母施加小力矩锁紧。但是，这种需要同步施加的大载荷无法由人力依次通过力矩扳手来实现。
发明内容
针对该问题，利用液压原理提出了一种可实现航天器对接用四点同步的大载荷预紧力加载装置，使用液压设备对四处连接螺栓进行同步大载荷拉伸，再使用小力矩将预紧螺母锁紧，能够实现对四处连接螺栓的同步弹性伸长，解决四处器间连接解锁机构大载荷同步预紧的装配需求。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的。
航天器对接用四点同步液压加载装置，主要包括四个液压加载设备手持单元、液压手泵和数显终端，每个液压加载设备手持单元包括依次设置到航天器间连接解锁装置连接螺栓上的支撑座、液压油缸、压力传感器、球形垫、拉杆和力矩扳手组件，支撑座水平放置在航天器器间连接解锁机构上，力矩扳手组件安装到航天器器间连接解锁机构的预紧螺母上，之后依次在支撑座上水平叠放液压油缸、压力传感器、球形垫，最后拉杆依次穿过球形垫、压力传感器、液压油缸、支撑座、力矩扳手组件的中心圆孔，最终拉杆末端的内螺纹与航天器间连接解锁装置连接螺栓上的外螺纹通过螺纹连接实现每个液压加载设备手持单元的刚性连接，其中，液压油缸通过四根油管分别与带有油路分配器的液压手泵连接并通过其进行压力输出，四个压力传感器分别通过电缆与数显终端连接，四个加载力分别通过压力传感器、拉杆，直接传递至连接解锁装置的四个连接螺栓上，压力传感器位于力传递路径上，对连接螺栓受到的拉力进行实时监测，以用于通过力矩扳手对转接筒的拧紧操作同步施加于四个预紧螺母上，完成连接螺栓预紧力的加载操作。
其中，为保证四处器间连接解锁机构的同步加载，液压手泵加载时通过阀门调节实现四路加载单元输出载荷一致，同步均匀连续给进，保证数显终端上显示的四路输出载荷数值一致。
本发明提出的用于航天器对接用四点同步的大载荷预紧力加载装置达到了以下效果：
1、本加载装置可同步对四处器间连接解锁机构连接螺栓施加相同的预紧载荷（最大可达100kN），在输出载荷稳定的情况下，对四处预紧螺母施加小力矩锁紧；
2、本加载装置中的球形垫组件可以实现载荷加载过程的对中性，若发生偏载时能够自动找正；
3、本加载装置可以按照需求对单独一处或几处（最多四处）器间连接解锁机构进行加载；
4、本加载装置具备限压保护模块，当达到最大输出载荷超过预设上限时，限压保护模块启动，加载单元中止载荷输出。
本发明有效解决了大载荷预紧力四点同步加载的需求，使用液压装置对四处连接螺栓进行同步大载荷拉伸，再使用小力矩将预紧螺母锁紧，满足四处器间连接解锁机构大载荷同步预紧的装配需求。
附图说明
图1为现有技术中的航天器对接用连接解锁机构的结构示意图；
图2为本发明的航天器对接用四点同步液压加载装置示意图；
其中，1为支撑座；2为液压油缸；3为压力传感器；4为球形垫；5为拉杆；6为力矩扳手组件；7为油管；8为压力传感器电缆；9为液压手柄；10为数显终端。
图3为本发明的航天器对接用四点同步液压加载装置中单个加载单元结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但这仅仅是示例性的，并不旨在对本发明的保护范围进行任何限制。
参见图1，图1显示了现有技术中的航天器对接用连接解锁机构的结构示意图。其中，单个航天器对接用连接解锁机构主要由四部分组成，包括安装在分离航天器端的组件1、安装在被分离航天器端的组件2、连接螺栓3及预紧螺母4。在航天器对接完成后，连接螺栓3首先穿过组件2的中心与组件1连接到位组成一体，预紧螺母4安装到连接螺栓3上拧紧直至与组件2贴合。为保证组件1和组件2之间的可靠连接，需要首先对连接螺栓3施加较大预紧载荷（10kN～100kN量级），再在大载荷加载的状态下对预紧螺母4施加小力矩锁紧。根据预紧力加载装置，航天器器间连接解锁装置预紧载荷加载分为对四处连接螺栓的同步大载荷拉伸和对预紧螺母的小力矩拧紧两个操作过程，第一个操作过程使用四处同步施加的液压加载设备，第二个操作过程使用力矩扳手组件。在达到要求的力值后，在指定时间内，要求输出载荷基本稳定，不发生明显漂移。
如图2所示，图2为本发明的航天器对接用四点同步液压加载装置示意图，其中，本发明的航天器对接用四点同步液压加载装置，首先将四个液压加载设备手持单元设置在四个航天器器间连接解锁机构的连接螺栓上，然后通过油管7分别将四个液压加载设备的液压油缸2与液压手泵9连接，再将四个压力传感器电缆8分别连接到数显终端10上，检查油管、电缆全部连接到位；之后操作液压手柄9，同步均匀连续给进输出载荷，观察数显终端上实时显示的四路压力传感器数值通过调节油路分配器的阀门来调整每路油路的输出大小，要求四路输出载荷数值一致；在输出载荷达到目标值并维持稳定后，使用力矩扳手组件6对器间连接解锁机构的预紧螺母施加指定力矩，并观察数显终端10上的显示的四路压力传感器数值满足要求；最后，依次拆除支撑座1、液压油缸2、压力传感器3、球形垫4、拉杆5、力矩扳手组件6、油管7、压力传感器电缆8、液压手柄9、数显终端10。
如图所示，图3显示了本发明的航天器对接用四点同步液压加载装置中单个加载单元结构示意图。该单个加载单元结构包括支撑座1、液压油缸2、压力传感器3、球形垫4、拉杆5、力矩扳手组件6。首先将支撑座1水平放置在航天器器间连接解锁机构上，然后将力矩扳手组件6安装到航天器器间连接解锁机构的预紧螺母8上，之后依次在支撑座1上水平叠放液压油缸2、压力传感器3、球形垫4，最后拉杆5依次穿过球形垫4、压力传感器3、液压油缸2、支撑座1、力矩扳手组件6的中心圆孔，最终拉杆5末端的内螺纹与航天器间连接解锁装置连接螺栓7上的外螺纹通过螺纹连接实现每个液压加载设备手持单元的刚性连接。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，相关技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.航天器对接用四点同步液压加载装置，包括四个液压加载设备手持单元，每个液压加载设备手持单元主要由支撑座、液压油缸、压力传感器、球形垫、拉杆、力矩扳手组件、油管、压力传感器电缆、液压手柄、数显终端组成，操作液压手柄，调节油路分配器阀门，通过四个液压油缸将与器间连接解锁机构连接螺栓连接的四处拉杆进行同步均匀连续拉伸，使用压力传感器监控施加的加载载荷，在达到目标值并加载稳定的状态下，使用与器间连接解锁机构预紧螺母连接的力矩扳手组件对预紧螺母施加特定力矩，完成连接螺栓预紧力的加载操作。
2.如权利要求1所述的航天器对接用四点同步液压加载装置，其中，通过布置同一个油路分配器，实现对四个液压油缸的同步一致的载荷输出。
3.如权利要求1所述的航天器对接用四点同步液压加载装置，其中，通过布置四路压力传感器，持续操作液压手柄，实现对四路输出载荷的输出稳定。
4.如权利要求1所述的航天器对接用四点同步液压加载装置，其中，通过布置拉杆、液压油缸、压力传感器、球形垫的加载方案，实现对连接螺栓的纵向大载荷拉伸。
5.航天器对接用四点同步液压加载装置，主要包括四个液压加载设备手持单元、液压手泵和数显终端，每个液压加载设备手持单元包括依次设置到航天器间连接解锁装置连接螺栓上的支撑座、液压油缸、压力传感器、球形垫、拉杆和力矩扳手组件，支撑座水平放置在航天器器间连接解锁机构上，力矩扳手组件安装到航天器器间连接解锁机构的预紧螺母上，之后依次在支撑座上水平叠放液压油缸、压力传感器、球形垫，最后拉杆依次穿过球形垫、压力传感器、液压油缸、支撑座、力矩扳手组件的中心圆孔，最终拉杆末端的内螺纹与航天器间连接解锁装置连接螺栓上的外螺纹通过螺纹连接实现每个液压加载设备手持单元的刚性连接，其中，液压油缸通过四根油管分别与带有油路分配器的液压手泵连接并通过其进行压力输出，四个压力传感器分别通过电缆与数显终端连接，四个加载力分别通过压力传感器、拉杆，直接传递至连接解锁装置的四个连接螺栓上，压力传感器位于力传递路径上，对连接螺栓受到的拉力进行实时监测，以用于通过力矩扳手对转接筒的拧紧操作同步施加于四个预紧螺母上，完成连接螺栓预紧力的加载操作。
6.如权利要求5所述的航天器对接用四点同步液压加载装置，其中，为保证四处器间连接解锁机构的同步加载，液压手泵加载时通过阀门调节实现四路加载单元输出载荷一致，同步均匀连续给进，保证数显终端上显示的四路输出载荷数值一致。
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