CN108692621A - 包带连接解锁装置 - Google Patents

Abstract

本发明的包带连接解锁装置包括带条，带条两端各设有一个紧带柱，两条带条之间设有连接解锁机构；连接解锁机构包括记忆复材管、轴芯、内套筒、外套筒、滚珠、压缩弹簧和加载螺母；内套筒嵌在一带条端部的第一紧带柱内；外套筒套设在所述内套筒的一端上；记忆复材管套在所述内套筒上，且位于第一紧带柱与外套筒之间；压缩弹簧套在所述外套筒上，且两端顶在外套筒与另一带条端部的第二紧带柱之间；轴芯一端穿入内套筒内，另一端穿过第二紧带柱后与加载螺母螺纹连接；内套筒上设有孔，滚珠置于该孔内；轴芯的外壁上设有弧形凹槽。本发明的包带连接解锁装置以记忆复材管作为驱动元件，实现对包带连接解锁装置缓慢释放，从根源上降低分离冲击。

Description

包带连接解锁装置

技术领域

本发明涉及用于星箭连接解锁、器间连接解锁等的包带连接解锁装置。

背景技术

现有技术的包带式连接解锁装置有多种形式。一种现有技术为中国专利ZL201210266549.6披露的一种“低冲击包带连接解锁装置”，该包带连接解锁装置通过拧紧火工元件对条带施加预紧力，通过夹块V型面同时啮合卫星及火箭的对接框，并在条带头设置限位簧片。

另一种现有技术为中国专利ZL201310240928.2披露的“一种包带连接解锁装置”，该包带连接解锁装置仍以火工元件对条带施加预紧力，为进一步降级冲击，该包带连接解锁装置采用了簧片波纹型褶皱技术。

随着航天事业的发展，尤其是巨型卫星太阳帆板、空间站太阳电池阵技术的发展，入轨后太阳帆板、电池阵需要根据太阳角度进行旋转，与卫星、航天器之间实行柔性连接。柔性连接无法满足太阳帆板、电池阵在地面和发射阶段的刚性连接要求，需要对这种不接触对接体进行刚性连接和解锁。中国CN201010050424.0公开了“一种用于传动轴的带式压紧释放装置”，在该装置包带内侧交错固定V型夹块和W型夹块，压紧小型太阳翼的固定盘和转动盘，起到纵向约束的作用。

随着航天集成技术的发展，在分离面附近需要布置更多的单机产品或仪器设备，需要进一步降低分离冲击。连接解锁装置产生冲击源主要有3部分：火工元件工作冲击波、包带装置预紧力骤然释放应力波，火工元件分离体残体撞击结构产生的冲击。上述现有技术的包带式连接解锁装置均采用火工元件作为装置的连接和解锁驱动元件，虽然采取了部分冲击抑制和隔离措施，但没有从根源上实现低冲击。

上述现有技术的包带式连接解锁装置均只能纵向约束对接框位移，对于对接框横向、切向位移的约束，接触性对接体通过在上、下对接框设置架凹、凸槽承受径向、切向负载，非接触性对接体通过对接框与夹块之间有限摩擦力进行非固定式刚性约束。

发明内容

本发明的目的在于提供一种包带连接解锁装置，从根源上降低分离冲击。

为了达到上述的目的，本发明提供一种包带连接解锁装置，包括带条，带条两端各设有一个紧带柱，两条带条之间设有连接解锁机构；所述连接解锁机构包括记忆复材管、轴芯、内套筒、外套筒、滚珠、压缩弹簧和加载螺母；所述内套筒嵌在一带条端部的第一紧带柱内；所述外套筒套设在所述内套筒的一端上；所述记忆复材管套在所述内套筒上，且位于第一紧带柱与所述外套筒之间；所述压缩弹簧套在所述外套筒上，且两端顶在所述外套筒与另一带条端部的第二紧带柱之间；所述轴芯一端穿入所述内套筒内，另一端穿过第二紧带柱后与所述加载螺母螺纹连接；所述内套筒上设有孔，所述滚珠置于该孔内；所述轴芯的外壁上设有弧形凹槽。

上述包带连接解锁装置，其中，所述包带连接解锁装置处于连接状态时，所述轴芯外壁上的弧形凹槽正对所述内套筒的孔，所述外套筒内侧壁在径向压住所述滚珠，使所述滚珠嵌入所述内套筒的孔和所述轴芯的弧形凹槽内，所述轴芯与所述内套筒通过所述滚珠卡紧，通过所述加载螺母调节所述压缩弹簧的压缩程度，从而调节该包带连接解锁装置预紧力的大小，实现上体和下体的刚性连接。

上述包带连接解锁装置，其中，给所述记忆复材管通电，所述记忆复材管收缩变短，所述外套筒在所述压缩弹簧的作用下向靠近第一紧带柱的方向运动，所述外套筒内侧壁解除对所述滚柱径向约束，所述滚柱径向滚出，解除所述轴芯与所述内套筒之间的轴向约束，所述压缩弹簧在回复力作用下推动所述第二紧带柱向远离第一紧带柱的方向运动，从而带动所述轴芯、所述加载螺母一起运动，直至所述内套筒挡住所述轴芯继续运动，所述轴芯停止运动，条带与条带之间实现分离而不脱离。

上述包带连接解锁装置，其中，所述带条上设有若干W+V型夹块，所述W+V型夹块通过滑块安装在所述带条上；所述W+V型夹块包括W型凹块和V型凸块，所述V型凸块设置在所述W型凹块中，且所述V型凸块的接口方向与所述W型凹块的接口方向相互垂直。

上述包带连接解锁装置，其中，所述轴芯包括依次连接的圆柱段、方形棱柱段和螺纹段；所述弧形凹槽设置在所述方形棱柱段的外侧壁上，所述弧形凹槽为半圆柱凹槽，该半圆柱凹槽的直径等于所述滚珠的直径；所述圆柱段一端设有第一圆形翻边。

上述包带连接解锁装置，其中，所述内套筒包括依次连接且呈台阶状的圆环柱段和方形环柱段；所述圆环柱段的一端设有第二圆形翻边；所述孔设置在所述方形环柱段的侧壁上，所述孔为方形孔，该方形孔的边长等于所述滚珠的直径；所述方形环柱段的空腔与所述轴芯的方形棱柱段相匹配。

上述包带连接解锁装置，其中，所述外套筒包括一环柱段，该环柱段一端设有第三圆形翻边，该环柱段的空腔为阶梯型方形内孔，该阶梯型方形内孔靠近第三圆形翻边的部分边长小，且该部分的边长等于所述内套筒的方形环柱段的外边长。

上述包带连接解锁装置，其中，所述记忆复材管由形状记忆复合材料制成。

上述包带连接解锁装置，其中，所述带条上设有若干收集装置。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果是，

本发明的包带连接解锁装置，连接状态时利用压缩弹簧和加载螺母调节装置预紧力大小，利用滚珠卡紧轴芯和内套筒，实现轴向约束；解锁过程以记忆复材管作为驱动元件，实现对包带连接解锁装置缓慢释放，从根源上降低分离冲击；

本发明的包带连接解锁装置，采用W+V型夹块，不仅可以承受上体和下体之间的轴向(即横向)拉、压载荷，也可以承受径向和切向(即纵向)载荷，连接刚度好；采用W+V型夹块尤其适用于不接触上体和下体之间的刚性连接。

附图说明

本发明的包带连接解锁装置由以下的实施例及附图给出。

图1是本发明较佳实施的包带连接解锁装置的示意图。

图2是本发明较佳实施例中包带连接解锁装置连接状态连接解锁机构示意图。

图3是本发明较佳实施例中包带连接解锁装置解锁状态连接解锁机构示意图。

图4是本发明较佳实施例中轴芯的结构示意图。

图5是本发明较佳实施例中内套筒的结构示意图。

图6是本发明较佳实施例中外套筒的结构示意图。

图7是本发明较佳实施例中滚珠的结构示意图。

图8是本发明较佳实施例中W+V型夹块的结构示意图。

图9是本发明较佳实施例中W+V型夹块的W型凹块结构示意图。

图10是本发明较佳实施例中W+V型夹块的V型凸块的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合图1～图10对本发明的包带连接解锁装置作进一步的详细描述。

本发明的包带连接解锁装置包括：

条带，至少两条；

紧带柱，带条两端各设有一个；

连接解锁机构，设置在两条带条之间，且分别与两条带条端部的紧带柱连接；

所述连接解锁机构包括记忆复材管、轴芯、内套筒、外套筒、滚珠、压缩弹簧和加载螺母；

所述内套筒嵌在一带条端部的紧带柱内；所述外套筒套设在所述内套筒的一端上；所述记忆复材管套在所述内套筒上，且位于该紧带柱与所述外套筒之间；

所述压缩弹簧套在所述外套筒上，且两端顶在所述外套筒与另一带条端部的紧带柱之间；

所述轴芯一端穿入所述内套筒内，另一端穿过另一带条端部的紧带柱后与所述加载螺母螺纹连接；

所述内套筒上设有孔，所述滚珠置于该孔内；

所述轴芯的外壁上设有弧形凹槽。

本发明的包带连接解锁装置以记忆复材管作为驱动元件，实现对包带连接解锁装置缓慢释放，从根源上降低分离冲击。

现以一较佳实施例详细说明本发明的包带连接解锁装置。

包带连接解锁装置用于连接、解锁一上体和一下体。

图1所示为本发明较佳实施的包带连接解锁装置的示意图。

本实施例中，所述包带连接解锁装置包括三条带条1，三条带条1依次首尾连接围成一圆周(360°)；每条带条1的两端各设有一紧带柱4；任意相邻两条带条1之间设有连接解锁机构3，该连接解锁机构3分别与两条带条端部的紧带柱4连接，实现了带条1之间的连接；每条带条1上设有若干收集装置6和若干W+V型夹块2，所述W+V型夹块2通过滑块5安装在所述带条1上。

图2所示为本发明较佳实施例中包带连接解锁装置连接状态连接解锁机构示意图；图3所示为本发明较佳实施例中包带连接解锁装置解锁状态连接解锁机构示意图。

参见图2和图3，所述连接解锁机构3包括记忆复材管10、轴芯11、内套筒12、外套筒13、滚珠14、压缩弹簧15和加载螺母16；

所述内套筒12嵌在第一带条1a端部的第一紧带柱4a内；

所述外套筒13套设在所述内套筒12的一端上；

所述记忆复材管10套在所述内套筒12上，且位于所述第一紧带柱4a与所述外套筒13之间；

所述压缩弹簧15套在所述外套筒13上，且所述压缩弹簧15的两端顶在所述外套筒13与第二带条1b端部的第二紧带柱4b之间；

所述轴芯11一端穿入所述内套筒12内，另一端穿过所述第二紧带柱4b后与所述加载螺母16螺纹连接；所述轴芯11可在轴向(即轴芯11长度方向)上移动；

所述内套筒12上设有孔，所述滚珠14置于该孔内。

所述轴芯11外壁上设有弧形凹槽。

本实施例的包带连接解锁装置的工作原理是：

所述包带连接解锁装置处于连接状态时，所述轴芯11外壁上的弧形凹槽正对所述内套筒12的孔，所述外套筒13内侧壁在径向压住所述滚珠14，使所述滚珠14嵌入所述内套筒12的孔和所述轴芯11的弧形凹槽内，所述轴芯11与所述内套筒12通过所述滚珠14卡紧(轴向约束)，调节所述加载螺母16可调节该包带连接解锁装置预紧力的大小(通过加载螺母16可调节压缩弹簧15的压缩程度，从而达到调节预紧力大小的目的)，实现上体和下体的刚性连接，如图2所示；

给所述记忆复材管10通电，所述记忆复材管10收缩变短，所述外套筒13在所述压缩弹簧15的作用下向左运动(即向靠近第一紧带柱4a的方向运动)，所述外套筒13内侧壁解除对所述滚柱14径向约束，所述滚柱14径向滚出，解除所述轴芯11与所述内套筒12之间的轴向约束，所述压缩弹簧15在回复力作用下推动所述第二紧带柱4b向右运动(即向远离第一紧带柱4a的方向运动)，从而带动所述轴芯11、所述加载螺母16一起向右运动，直至所述内套筒12挡住所述轴芯11继续向右运动，所述轴芯11停止运动，条带与条带之间实现分离而不脱离，如图3所示；在所述收集装置6的作用下，所述包带连接解锁装置被拉向侧上方，实现对上体、下体的解锁。

图4所示为本发明较佳实施例中轴芯的结构示意图。

参见图4，所述轴芯11包括依次连接的圆柱段111、方形棱柱段112和螺纹段113；所述方形棱柱段112的外侧壁上设有弧形凹槽114，本实施例中，所述弧形凹槽114为半圆柱凹槽，且方形棱柱段112的四个外侧壁上各设有一个半圆柱凹槽；所述圆柱段111一端设有第一圆形翻边115。本实施例中，所述方形棱柱段112为圆角方形棱柱段。

图5所示为本发明较佳实施例中内套筒的结构示意图。

参见图5，所述内套筒12包括依次连接且呈台阶状的圆环柱段121和方形环柱段122，即所述圆环柱段121的外径大于所述方形环柱段122的外边长，所述圆环柱段121的内径大于所述方形环柱段122的内边长；所述圆环柱段121的一端设有第二圆形翻边123；所述方形环柱段122的四个外侧壁上各设有一个方形孔124，该方形孔124的边长等于所述半圆柱凹槽的直径；所述方形环柱段122的空腔与所述轴芯11的方形棱柱段112相匹配，即所述方形环柱段122的空腔的边长等于所述方形棱柱段112的边长。本实施例中，所述方形环柱段122的空腔呈圆角方形棱柱状，与呈圆角方形棱柱状的方形棱柱段112相匹配。

所述方形孔124的边长等于所述滚珠14的直径，也即所述方形孔124的边长、所述半圆柱凹槽的直径和所述滚珠14的直径三者相等。

所述轴芯11的第一圆形翻边115的外径等于所述内套筒12的圆环柱段121的内径，即所述第一圆形翻边115的外径大于所述方形环柱段122的内边长。

图6所示为本发明较佳实施例中外套筒的结构示意图。

参见图2和图6，所述外套筒13包括一环柱段131，该环柱段131一端设有第三圆形翻边132，该环柱段131的空腔133为阶梯型方形内孔，该阶梯型方形内孔靠近第三圆形翻边132的部分边长小，且该部分的边长等于所述内套筒12的方形环柱段122的外边长，即该部分与所述内套筒12的方形环柱段122相匹配，该部分的长度(轴向)大于所述方形孔124的边长，也大于所述半圆柱凹槽的直径，也大于所述滚珠14的直径。

图7所示为本发明较佳实施例中滚珠的结构示意图。

记忆复材管10由形状记忆复合材料制成，具有记忆功能，通电时记忆复材管逐渐收缩变短，通电结束后能恢复到初始状态，可重复利用。

结合图2至图7，所述外套筒13套设在所述内套筒12的方形环柱段122上，所述记忆复材管10位于所述第一紧带柱4a与所述外套筒13的第三圆形翻边132之间，所述压缩弹簧15的两端顶在所述外套筒13的第三圆形翻边132与第二紧带柱4b之间；所述轴芯11的螺纹段113穿过所述第二紧带柱4b后与所述加载螺母16螺纹连接；

所述包带连接解锁装置处于连接状态时，所述轴芯11方形棱柱段112的弧形凹槽114(半圆柱凹槽)正对所述内套筒12的方形孔124，所述外套筒13的阶梯型方形内孔中边长较小部分的壁在径向压住所述滚珠14，使所述滚珠14嵌入所述方形孔124和所述半圆柱凹槽内；

给所述记忆复材管10通电，所述记忆复材管10收缩变短，所述外套筒13在所述压缩弹簧15的作用下向左运动，所述外套筒13的阶梯型方形内孔中边长较小部分的壁不再与所述滚珠14接触，解除了对所述滚柱14的径向约束，所述滚柱14径向滚出，此时，所述滚柱14置于所述方形孔124及所述外套筒13的阶梯型方形内孔内，所述轴芯11向右运动，直至所述内套筒12的第二圆形翻边123顶在所述内套筒12的圆环柱段121与方形环柱段122的交界处，停止运动。

图8所示为本发明较佳实施例中W+V型夹块的结构示意图；图9所示为本发明较佳实施例中W+V型夹块的W型凹块结构示意图；图10所示为本发明较佳实施例中W+V型夹块的V型凸块的结构示意图。

参见图8至图10，所述W+V型夹块2包括W型凹块7和V型凸块8，所述V型凸块8设置在所述W型凹块7中，且所述V型凸块8的接口方向与所述W型凹块7的接口方向相互垂直。

参见图9，所述W型凹块7包括依次连接的第一W型凹块段71、安装槽72和第二W型凹块段73，所述安装槽72用于安装所述V型凸块8，该安装槽72内设有安装孔74。每个W型凹块段均包含两个V型横向接口75，在上体和下体的对接框上分别设计相匹配的横向V型凸台，W型凹块段的一个V型横向接口与上体对接框上的横向V型凸台配合，W型凹块段的另一个V型横向接口与下体对接框上的横向V型凸台配合，实现上体和下体的纵向约束。对于不接触上体和下体(如太阳帆板与星体之间的柔性连接)，该W型凹块7尤其适合对该类上体和下体的纵向约束。

在上体和下体的对接框上分别设计纵向V型缺口，对接上体和下体时，上体对接框上的纵向V型缺口正对下体对接框上的纵向V型缺口，拼成一个大的纵向V型缺口，该大的纵向V型缺口与所述V型凸块8相匹配，该大的纵向V型缺口与所述V型凸块8配合，实现上体和下体的径向、切向约束。

所述W+V型夹块2与所述滑块5连接，所述带条1穿过所述W+V型夹块2与所述滑块5之间的间隙，实现W+V型夹块2与所述带条1的连接，且所述W+V型夹块2位于所述带条1的内侧。

Claims (9)

1.包带连接解锁装置，包括带条，带条两端各设有一个紧带柱，其特征在于，所述包带连接解锁装置还包括连接解锁机构，设置在两条带条之间；所述连接解锁机构包括记忆复材管、轴芯、内套筒、外套筒、滚珠、压缩弹簧和加载螺母；所述内套筒嵌在一带条端部的第一紧带柱内；所述外套筒套设在所述内套筒的一端上；所述记忆复材管套在所述内套筒上，且位于第一紧带柱与所述外套筒之间；所述压缩弹簧套在所述外套筒上，且两端顶在所述外套筒与另一带条端部的第二紧带柱之间；所述轴芯一端穿入所述内套筒内，另一端穿过第二紧带柱后与所述加载螺母螺纹连接；所述内套筒上设有孔，所述滚珠置于该孔内；所述轴芯的外壁上设有弧形凹槽。

2.如权利要求1所述的包带连接解锁装置，其特征在于，所述包带连接解锁装置处于连接状态时，所述轴芯外壁上的弧形凹槽正对所述内套筒的孔，所述外套筒内侧壁在径向压住所述滚珠，使所述滚珠嵌入所述内套筒的孔和所述轴芯的弧形凹槽内，所述轴芯与所述内套筒通过所述滚珠卡紧，通过所述加载螺母调节所述压缩弹簧的压缩程度，从而调节该包带连接解锁装置预紧力的大小，实现上体和下体的刚性连接。

3.如权利要求1所述的包带连接解锁装置，其特征在于，给所述记忆复材管通电，所述记忆复材管收缩变短，所述外套筒在所述压缩弹簧的作用下向靠近第一紧带柱的方向运动，所述外套筒内侧壁解除对所述滚柱径向约束，所述滚柱径向滚出，解除所述轴芯与所述内套筒之间的轴向约束，所述压缩弹簧在回复力作用下推动所述第二紧带柱向远离第一紧带柱的方向运动，从而带动所述轴芯、所述加载螺母一起运动，直至所述内套筒挡住所述轴芯继续运动，所述轴芯停止运动，条带与条带之间实现分离而不脱离。

4.如权利要求1所述的包带连接解锁装置，其特征在于，所述带条上设有若干W+V型夹块，所述W+V型夹块通过滑块安装在所述带条上；所述W+V型夹块包括W型凹块和V型凸块，所述V型凸块设置在所述W型凹块中，且所述V型凸块的接口方向与所述W型凹块的接口方向相互垂直。

5.如权利要求1所述的包带连接解锁装置，其特征在于，所述轴芯包括依次连接的圆柱段、方形棱柱段和螺纹段；所述弧形凹槽设置在所述方形棱柱段的外侧壁上，所述弧形凹槽为半圆柱凹槽，该半圆柱凹槽的直径等于所述滚珠的直径；所述圆柱段一端设有第一圆形翻边。

6.如权利要求5所述的包带连接解锁装置，其特征在于，所述内套筒包括依次连接且呈台阶状的圆环柱段和方形环柱段；所述圆环柱段的一端设有第二圆形翻边；所述孔设置在所述方形环柱段的侧壁上，所述孔为方形孔，该方形孔的边长等于所述滚珠的直径；所述方形环柱段的空腔与所述轴芯的方形棱柱段相匹配。

7.如权利要求6所述的包带连接解锁装置，其特征在于，所述外套筒包括一环柱段，该环柱段一端设有第三圆形翻边，该环柱段的空腔为阶梯型方形内孔，该阶梯型方形内孔靠近第三圆形翻边的部分边长小，且该部分的边长等于所述内套筒的方形环柱段的外边长。

8.如权利要求1所述的包带连接解锁装置，其特征在于，所述记忆复材管由形状记忆复合材料制成。

9.如权利要求1所述的包带连接解锁装置，其特征在于，所述带条上设有若干收集装置。