CN108980151B - 一种光学遥感器锁紧解锁及阻尼隔振一体化结构 - Google Patents
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Abstract
一种光学遥感器锁紧解锁及阻尼隔振一体化结构，包括内杆、外杆、限位块、阻尼胶环、锁紧解锁装置、楔形块、贯穿螺钉、弹簧、压紧块；内杆与外杆均为空心薄壁筒式结构，内杆内置于外杆腔内；限位块贯穿内杆，并通过楔形块挤压安装在外杆上；内杆与外杆圆柱配合面处设置两处环形凹槽，待整个结构装配完毕后灌注阻尼胶，阻尼胶固化后形成阻尼胶环；内杆通过该锁紧解锁装置、贯穿螺钉、弹簧以及压紧块与外杆实现刚性连接。该结构与传统的锁紧解锁、隔振装置相比，该结构简单、占用空间体积小、重量轻、结构振动频率高，解锁过程冲击小，无污染物，且解锁后阻尼减振性能好。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学遥感器锁紧解锁及阻尼隔振一体化结构。
背景技术
光学遥感器通过阻尼隔振结构安装在卫星平台上，在发射时，需锁紧阻尼隔振结构以提高遥感器刚度，在轨运行阶段需要解锁，以便阻尼隔振。目前常用的光学遥感器锁紧解锁装置为火工品解锁或热刀解锁装置。火工品解锁由火药、剪切销、结构件等组成，它利用火药爆炸产生的气体切断锁紧销，该方案解锁时冲击力大、振动明显，且爆炸时产生的气体存在泄漏风险，容易对高精度的光学反射镜造成损坏。热刀解锁是由金属刀片、分离螺母、捆扎绳索组成，利用金属刀片通电加热后温度升高，碳化并切断捆绑分离螺母的绳索，该方案的缺点是捆扎绳索易蠕变伸长的现象，导致锁紧装置松动的风险。这两种锁紧装置还有一个共同缺点是没有阻尼性能，需要额外的阻尼装置实现隔振。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种结构简单、占用空间体积小、重量轻、解锁过程冲击小，无污染物，且解锁后阻尼减振性能好的锁紧解锁及阻尼隔振一体化结构。
本发明的技术解决方案是：一种光学遥感器锁紧解锁及阻尼隔振一体化结构，包括内杆、外杆、限位块、阻尼胶环、锁紧解锁装置、楔形块、贯穿螺钉、弹簧、压紧块；内杆与外杆均为空心薄壁筒式结构，内杆内置于外杆腔内；限位块贯穿内杆，并通过楔形块挤压安装在外杆上；内杆与外杆圆柱配合面处设置两处环形凹槽，待整个结构装配完毕后灌注阻尼胶，阻尼胶固化后形成阻尼胶环；内杆通过该锁紧解锁装置、贯穿螺钉、弹簧以及压紧块与外杆实现刚性连接。
内杆与外杆均为薄壁筒式结构，内杆内置于外杆空腔内，二者为间隙配合，间隙不超过0.1mm。
内杆外表面、外杆内表面均喷涂固体润滑膜二硫化钼，喷涂涂层后二者间隙小于0.1mm。
在内杆与外杆相对应位置加工矩形切口，限位块贯穿内杆矩形切口，并通过楔形块安装定位在外杆上。
内杆、外杆加工的凹槽数量为1～10；内杆、外杆凹槽宽度5～20mm，深度1～2.5mm。
外杆凹槽处加工注胶孔、透气孔，注胶孔直径大于3mm，不超过凹槽宽度，透气孔直径1～2mm。
限位块为平板式构型，在两端及两个底面加工2°斜面，斜面宽度5mm。
楔形块为L式构型，一侧为弧形面，与外杆外圆周贴合，另一侧为楔形面，角度2°，宽度5mm，与限位块斜面配合。
压紧块由两个相同的结构件组成。
内杆矩形切口宽度比外杆宽0.4mm。
所述锁紧解锁装置包括安装座、紧固套筒、记忆合金棒、加热棒、球头棒、分瓣螺母；安装座是紧固套筒、记忆合金棒、加热棒的安装结构，三者安装顺序为：加热棒在最中心，记忆合金棒次之，紧固套筒最外侧；记忆合金棒另一端与球头棒螺纹连接；紧固套筒另一端与分瓣螺母的外螺纹连接，分瓣螺母内侧与球头棒接触，依靠球头棒实现径向限位，分瓣螺母外侧螺纹的另一端与压紧块螺纹连接。
加热棒材料为铜合金，通过加热棒导线与外部电源连接。
所述紧固套筒、记忆合金棒均为薄壁结构。
记忆合金棒材料为镍铬合金，受热收缩率大于6％；记忆合金棒长度大于130mm。
球头扁球头部分的圆盘厚度5mm，弧形部分半径2.5mm。
分瓣螺母为两瓣式构型，两个子瓣结构相同，装配后两个子瓣间距10mm。
压紧块由两个贯穿螺钉及螺母拧紧；压紧块中心加工通孔，孔内放置弹簧；压紧块通过楔形块与外杆连接；孔内放置弹簧一端顶在压紧块上，另一端压紧在分瓣螺母上。
本发明与现有技术相比的优点在于：
采用分瓣螺母分离解除刚性约束的原理，实现锁紧装置解锁。与现有的火工品解锁装置相比，它解锁过程无冲击、无污染物外泄的优点，与现有的热刀解锁装置相比，它无捆扎绳蠕变的风险，锁紧可靠性高。另外，本发明的分离螺母解除刚性约束后，阻尼胶环进入力的传导途径，可以实现对振动的衰减，减小光学遥感器的抖动幅值。
附图说明
图1为本发明锁紧解锁及阻尼隔振一体化结构锁紧状态装配示意图；
图2为本发明锁紧解锁及阻尼隔振一体化结构解锁状态装配示意图；
图3为本发明安装座、紧固套筒、记忆合金棒、加热棒、球头棒、分瓣螺母装配示意图；
图4为本发明球头棒、分瓣螺母、压紧块、贯穿螺钉装配示意图；
图5为本发明内杆、外杆、限位块、楔形块装配示意图；
图6为本发明内杆、外杆、阻尼胶环填充示意图；
图7为内杆结构图；
图8为外杆结构图；
图9为限位块结构图；
图10为安装座结构图；
图11为紧固套筒结构图；
图12为记忆合金棒结构图；
图13为球头棒结构图；
图14为分瓣螺母结构图；
图15为压紧块结构图。
图16为楔形块结构示意图。
具体实施方式
本发明一种光学遥感器锁紧解锁及阻尼隔振一体化结构，包括内杆1、外杆2、限位块3、阻尼胶环4、锁紧解锁装置、楔形块11、贯穿螺钉12、弹簧13、压紧块14；内杆1与外杆2均为空心薄壁筒式结构，内杆1内置于外杆2腔内；限位块3贯穿内杆1，并通过楔形块11挤压安装在外杆2上；内杆1与外杆2圆柱配合面处设置两处环形凹槽，待整个结构装配完毕后灌注阻尼胶，阻尼胶固化后形成阻尼胶环4；内杆1通过该锁紧解锁装置、贯穿螺钉12、弹簧13以及压紧块14与外杆2实现刚性连接。
内杆1与外杆2均为薄壁筒式结构，内杆1内置于外杆2空腔内，二者为间隙配合，间隙不超过0.1mm。
内杆1外表面、外杆2内表面均喷涂固体润滑膜二硫化钼，喷涂涂层后二者间隙小于0.1mm。
在内杆1与外杆2相对应位置加工矩形切口，限位块3贯穿内杆1矩形切口，并通过楔形块11安装定位在外杆2上。
内杆1、外杆2加工的凹槽数量为1～10；内杆1、外杆2凹槽宽度5～20mm，深度1～2.5mm。
外杆2凹槽处加工注胶孔、透气孔，注胶孔直径大于3mm，不超过凹槽宽度，透气孔直径1～2mm。
限位块3为平板式构型，在两端及两个底面加工2°斜面，斜面宽度5mm。
楔形块11为L式构型，一侧为弧形面，与外杆2外圆周贴合，另一侧为楔形面，角度2°，宽度5mm，与限位块3斜面配合。
压紧块14由两个相同的结构件组成。
内杆1矩形切口宽度比外杆2宽0.4mm。
所述锁紧解锁装置包括安装座5、紧固套筒6、记忆合金棒7、加热棒8、球头棒9、分瓣螺母10；安装座5是紧固套筒6、记忆合金棒7、加热棒8的安装结构，三者安装顺序为：加热棒8在最中心，记忆合金棒7次之，紧固套筒6最外侧；记忆合金棒7另一端与球头棒9螺纹连接；紧固套筒6另一端与分瓣螺母10的外螺纹连接，分瓣螺母10内侧与球头棒9接触，依靠球头棒9实现径向限位，分瓣螺母10外侧螺纹的另一端与压紧块14螺纹连接。
加热棒8材料为铜合金，通过加热棒导线15与外部电源连接。
所述紧固套筒6、记忆合金棒7均为薄壁结构。
记忆合金棒7材料为镍铬合金，受热收缩率大于6％；记忆合金棒7长度大于130mm。
球头棒9扁球头部分的圆盘厚度5mm，弧形部分半径2.5mm。
分瓣螺母10为两瓣式构型，两个子瓣结构相同，装配后两个子瓣间距10mm。
压紧块14由两个贯穿螺钉12及螺母拧紧；压紧块14中心加工通孔，孔内放置弹簧13；压紧块14通过楔形块11与外杆2连接；孔内放置弹簧13一端顶在压紧块14上，另一端压紧在分瓣螺母10上。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，为本发明的组成结构形式，由内杆1、外杆2、限位块3、阻尼胶环4、安装座5、紧固套筒6、记忆合金棒7、加热棒8、球头棒9、分瓣螺母10、楔形块11、贯穿螺钉12、弹簧13、压紧块14、加热棒导线15组成。在这种状态下，内杆1与外杆2表现为刚性连接，即锁紧状态。
如图1所示，为本发明的组成结构形式，当通过加热棒导线15对加热棒8加电，加热棒8升温，记忆合金棒7受热辐射后收缩，拉动球头棒9后移，球头棒9与分瓣螺母10脱离接触，分瓣螺母10在弹簧13推动下与压紧块14解除螺纹连接。在这种状态下，内杆1与外杆2表现刚性连接解除，即解锁状态。
如图3所示，为本发明的安装座5、紧固套筒6、记忆合金棒7、加热棒8、球头棒9、分瓣螺母10装配组合体，装配时先将加热棒8装配到安装座5上，其次装配记忆合金棒7、紧固套筒6，再装配球头棒9、分瓣螺母10，在这种状态下，分瓣螺母10径向由球头棒9、紧固套筒6限位。
如图4所示，为本发明的球头棒9、分瓣螺母10、贯穿螺钉12、压紧块14装配示意图，分瓣螺母10由压紧块14压紧，压紧力由贯穿螺钉12提供。
如图5所示，为本发明内杆1、外杆2、限位块3、楔形块11装配结构图，楔形块11贯穿内杆1，通过限位块3实现与外杆2的刚性连接。
如图6所示，为本发明内杆1、外杆2、阻尼胶环4结构示意图，在本发明所有结构件装配完成后，通过外杆2上的注胶孔注入阻尼胶，阻尼固化后即为阻尼胶环4。
如图7所示，为本发明内杆1结构示意图，贯穿孔用于安装限位块3，法兰面与外部产品对接，轴外侧的环形槽为胶槽，与外杆2胶槽相配合，用于注胶。
如图8所示，为本发明外杆2结构示意图，贯穿孔用于安装限位块3，贯穿孔侧为螺钉安装孔，用于楔形块11的安装；轴内壁的环形槽为胶槽，与内杆1的胶槽相配合，用于注胶；右侧的法兰为安装法兰，与外部产品对接。
如图9所示，为本发明限位块3结构示意图，端部斜面倾角2°，宽度5mm。
如图10所示，为本发明安装座5结构示意图，圆柱内外侧均有螺纹，外螺纹与记忆合金棒7连接，内螺纹与加热棒8连接，安装法兰底部的槽是加热棒导线15走线槽。
如图11所示，为本发明紧固套筒6结构示意图，左侧内螺纹与分瓣螺母10连接，右侧安装法兰与安装座5通过螺钉连接。
如图12所示，为本发明记忆合金棒7结构示意图，左侧内螺纹与安装座5连接，右侧内螺纹与球头棒9连接。
如图13所示，为本发明球头棒9结构示意图，上下共两处圆弧面，圆弧半径2.5mm，与分瓣螺母10内环面线接触，下端外螺纹与记忆合金棒7螺纹连接。
如图14所示，为本发明分瓣螺母10结构示意图，两瓣式构型，外螺纹与压紧块14配合，内圆柱面与球头棒9的圆弧面线接触。
如图15所示，为本发明压紧块14结构示意图，中部圆孔为弹簧13安装孔，半圆豁口处螺纹用于与分瓣螺母10配合连接，两侧细长通孔为贯穿螺钉12安装孔，端部斜面角度2°，与楔形块11斜面配合。
如图16所示，为本发明楔形块11结构示意图，斜面角度2°，宽度3mm，弧面与外杆2外圆柱面匹配。
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 (17)
1.一种光学遥感器锁紧解锁及阻尼隔振一体化结构，其特征在于：包括内杆(1)、外杆(2)、限位块(3)、阻尼胶环(4)、锁紧解锁装置、楔形块(11)、贯穿螺钉(12)、弹簧(13)、压紧块(14)；内杆(1)与外杆(2)均为空心薄壁筒式结构，内杆(1)内置于外杆(2)腔内；限位块(3)贯穿内杆(1)，并通过楔形块(11)挤压安装在外杆(2)上；内杆(1)与外杆(2)圆柱配合面处设置两处环形凹槽，待整个结构装配完毕后灌注阻尼胶，阻尼胶固化后形成阻尼胶环(4)；内杆(1)通过该锁紧解锁装置、贯穿螺钉(12)、弹簧(13)以及压紧块(14)与外杆(2)实现刚性连接。
2.根据权利要求1所述的光学遥感器锁紧解锁及阻尼隔振一体化结构，其特征在于：内杆(1)与外杆(2)均为薄壁筒式结构，内杆(1)内置于外杆(2)空腔内，二者为间隙配合，间隙不超过0.1mm。
3.根据权利要求1所述的光学遥感器锁紧解锁及阻尼隔振一体化结构，其特征在于：内杆(1)外表面、外杆(2)内表面均喷涂固体润滑膜二硫化钼，喷涂涂层后二者间隙小于0.1mm。
4.根据权利要求1所述的光学遥感器锁紧解锁及阻尼隔振一体化结构，其特征在于：在内杆(1)与外杆(2)相对应位置加工矩形切口，限位块(3)贯穿内杆(1)矩形切口，并通过楔形块(11)安装定位在外杆(2)上。
5.根据权利要求1所述的光学遥感器锁紧解锁及阻尼隔振一体化结构，其特征在于：内杆(1)、外杆(2)凹槽宽度5～20mm，深度1～2.5mm。
6.根据权利要求1所述的光学遥感器锁紧解锁及阻尼隔振一体化结构，其特征在于：外杆(2)凹槽处加工注胶孔、透气孔，注胶孔直径大于3mm，不超过凹槽宽度，透气孔直径1～2mm。
7.根据权利要求1所述的光学遥感器锁紧解锁及阻尼隔振一体化结构，其特征在于：限位块(3)为平板式构型，在两端及两个底面加工2°斜面，斜面宽度5mm。
8.根据权利要求1所述的光学遥感器锁紧解锁及阻尼隔振一体化结构，其特征在于：楔形块(11)为L式构型，一侧为弧形面，与外杆(2)外圆周贴合，另一侧为楔形面，角度2°，宽度5mm，与限位块(3)斜面配合。
9.根据权利要求1所述的光学遥感器锁紧解锁及阻尼隔振一体化结构，其特征在于：压紧块(14)由两个相同的结构件组成。
10.根据权利要求4所述的光学遥感器锁紧解锁及阻尼隔振一体化结构，其特征在于：内杆(1)矩形切口宽度比外杆(2)宽0.4mm。
11.根据权利要求1-10任一所述的光学遥感器锁紧解锁及阻尼隔振一体化结构，其特征在于：所述锁紧解锁装置包括安装座(5)、紧固套筒(6)、记忆合金棒(7)、加热棒(8)、球头棒(9)、分瓣螺母(10)；安装座(5)是紧固套筒(6)、记忆合金棒(7)、加热棒(8)的安装结构，三者安装顺序为：加热棒(8)在最中心，记忆合金棒(7)次之，紧固套筒(6)最外侧；记忆合金棒(7)另一端与球头棒(9)螺纹连接；紧固套筒(6)另一端与分瓣螺母(10)的外螺纹连接，分瓣螺母(10)内侧与球头棒(9)接触，依靠球头棒(9)实现径向限位，分瓣螺母(10)外侧螺纹的另一端与压紧块(14)螺纹连接。
12.根据权利要求11所述的光学遥感器锁紧解锁及阻尼隔振一体化结构，其特征在于：加热棒(8)材料为铜合金，通过加热棒导线(15)与外部电源连接。
13.根据权利要求11所述的光学遥感器锁紧解锁及阻尼隔振一体化结构，其特征在于：所述紧固套筒(6)、记忆合金棒(7)均为薄壁结构。
14.根据权利要求11所述的光学遥感器锁紧解锁及阻尼隔振一体化结构，其特征在于：记忆合金棒(7)材料为镍铬合金，受热收缩率大于6％；记忆合金棒(7)长度大于130mm。
15.根据权利要求11所述的光学遥感器锁紧解锁及阻尼隔振一体化结构，其特征在于：球头棒(9)扁球头部分的圆盘厚度5mm，弧形部分半径2.5mm。
16.根据权利要求11所述的光学遥感器锁紧解锁及阻尼隔振一体化结构，其特征在于：分瓣螺母(10)为两瓣式构型，两个子瓣结构相同，装配后两个子瓣间距10mm。
17.根据权利要求11所述的光学遥感器锁紧解锁及阻尼隔振一体化结构，其特征在于：压紧块(14)由两个贯穿螺钉(12)及螺母拧紧；压紧块(14)中心加工通孔，孔内放置弹簧(13)；压紧块(14)通过楔形块(11)与外杆(2)连接；孔内放置弹簧(13)一端顶在压紧块(14)上，另一端压紧在分瓣螺母(10)上。
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