CN109050987A - 一种盘链式星箭连接解锁机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盘链式星箭连接解锁机构，该机构主要由卫星下裙、适配器、支架、锁紧组件、解锁组件组成。连接解锁机构采用6个或更多压紧点对卫星下裙施加压紧力实现星箭连接，解锁组件采用复材丝作为连接、解锁控制元件，热阻组件通电加热熔断复材丝，盘链机构联动6个或更多的压紧点解锁，实现星箭解锁。分离机构采用非火工元件，可有效降低分离冲击，通过更换复材丝，连接分离机构可在地面试验中重复利用，降低连接分离机构的研制成本。

Description

一种盘链式星箭连接解锁机

技术领域

本发明涉及一种星箭连接解锁、器间连接解锁等盘链式连接解锁机构，特别涉及一种上、下体对接的星箭连接解锁装置，具有连接刚度好、分离冲击小、可重复利用等特点。

背景技术

目前国内普遍采用的火工式星箭连接分离装置，其工作原理是直接利用火工装置爆炸产生的推力，使火工装置内部发生局部零件或整体结构发生断裂或破环，进而完成一整套分离动作。火工装置在应用中存在一定的局限性：内部零件存在高速断裂的过程中，且连接载荷瞬间释放，必然产生很大的冲击载荷，难以满足低冲击甚至零冲击的应用需求。

随着我国航天事业的飞速发展，飞行任务的不断增加以及卫星形式的多样化、精密仪器设备大量应用，卫星的功能和探测任务愈发复杂精密，更高的技术集成度、更精密的仪器元件使卫星对冲击载荷也更加敏感。火箭需要适应不同卫星平台、结构布局、有效载荷和重量的变化，同时还要为卫星提供更为合理的冲击条件，以减少卫星不必要的设计和试验环节，提高卫星的寿命。商业航天的发展，卫星应用越来越广，受研制进度、成本限制等影响，大量选用产品化部组件，也带来了环境适应性方面的不足的问题，已出现卫星在地面试验中发生不同程度损坏的情形。

盘链式星箭连接解锁机构，联动6个或更多的压紧点，能实现星箭连接刚性好，分离机构采用非火工元件，可有效降低分离冲击，通过更换熔断复材丝，连接分离机构可在地面试验中重复利用，降低连接分离机构的研制成本。

发明内容

本发明针对现有技术，根据航天事业发展的需求，提供一种具有连接刚度好、分离冲击小、可重复利用等特点的盘链式星箭连接解锁机构。

一种盘链式星箭连接解锁机构，该机构主要由卫星下裙、适配器、支架、锁紧组件、解锁组件组成。

锁紧组件由翻边筒、锁紧螺母、锁紧杆、钢球、推力弹簧、铰链盘、关节轴承、正反螺母、顶杆、压紧爪、销轴等组成。翻边筒通过3个支架被固定在机构中央位置，通过锁紧螺母、连接杆、钢球实施翻边筒与铰链盘的连接，翻边筒内放置推力弹簧。压紧爪与适配器通过销轴实现转动副连接，压紧爪与顶杆通过销轴实现转动副连接，正反螺母与关节轴承、顶杆通过正、反螺纹配合，同时旋转左右对称正反螺母，顶杆对压紧爪施加向外的推力，杠杆原理，压紧爪压紧下裙V型面，实现星箭连接。

解锁组件由套筒、导向筒、解锁弹簧、复材丝、热阻组件、销轴等组成。热阻组件工作，复材丝被熔断，解锁弹簧通过导向杆推动套筒旋转，套筒内侧凸块解除对钢球的约束，钢球在锁紧杆下端弧形面的作用下向外运动，解除对锁紧杆的约束，推力弹簧推动铰链盘向下运动，铰链盘带动锁紧组件向下运动，压紧爪绕轴销旋转脱离下裙，实现星箭解锁。

进一步，翻边筒与铰链盘通过圆面配合实现对中、通过V型凸凹槽配合防止相对转动；钢球与锁紧杆下端弧形槽配合，对锁紧杆进行轴向约束，拧紧锁紧螺母，实现铰链盘与翻边筒固定连接。推力弹簧放置在翻边筒内腔，并处于压紧状态。

进一步，铰链盘凸耳与关节轴承之间通过轴销连接，关节轴承与正反螺母通过正螺纹配合，正反螺母与顶杆通过反螺纹配合；关节轴承、正反螺母、顶杆与铰链盘处于同一水平面，并呈对称分布；同时旋转对称正反螺母，正反螺纹均向外旋出，推动压紧爪底端向外运动，压紧爪通过轴销与适配器上凸耳连接形成旋转副，压紧爪上端爪尖与下裙V型面配合，并压紧卫星下裙。

进一步，复材丝一端连接于导向杆底部，绕过两柱体，另一端与套筒转杆连接。解锁弹簧处于压缩状态，弹簧压缩力通过复材丝将转杆拉向铰链盘上的弹簧导向槽，转杆与导向槽端面贴合，转杆方位固定，在该方位下套筒内侧凸块顶着钢球，使钢球压紧于锁紧杆。

进一步，热阻组件工作，复材丝被熔断，解锁弹簧工作，推动导向杆带动套筒旋转，套筒内侧凸块解除对钢球的径向约束，钢球向外运动，解除对锁紧杆的约束。弹簧在导向槽和导向杆作用下，只能沿直线运动，当轴销运动到转杆腰型孔末端，弹簧停止运功，弹簧残余力锁定套筒位置。

进一步，翻边筒上端留有翻边，翻边与支架固接，上端中心留有圆形沉孔，沉孔中心留有通孔，下端留有翻边，在翻边上开有V型凹槽。锁紧杆顶端是螺纹端，底端粗段中间部位开有弧形凹槽。

进一步，铰链盘周围均匀对称布置凸耳，凸耳上留有销轴孔；上端中心留有环型凸台，凸台上留有V型凸台；下端中心留有沉孔，沉孔中心留有环形凸台，在环形凸台中间部位开有左右对称两个圆孔；在下端腹板上设置有弹簧导向槽、柱体、热阻组件安装支架。

进一步，导向杆一端为镂空圆柱结构，圆柱段底端开有复材丝连接孔，中间为圆形翻边，另一端为凸耳机构，在凸耳上开有腰型孔，套筒推杆上开有腰型孔。

进一步，套筒内侧留有凸台、凸台两侧为斜面；套筒底端留有推杆，推杆末端留有腰型孔。复材丝采用闭环结构，任意位置熔断，均能实现解锁组件解锁。

进一步，压紧爪下端留有两个凸耳，凸耳中间开孔；压紧爪中间开有减轻孔；压紧爪上端为弧形面，与卫星下裙弧形面配合。

与现有技术相比，本发明的优点在于：分离机构采用非火工元件，可有效降低分离冲击，通过更换复材丝，连接分离机构可在地面试验中重复利用，降低连接分离机构的研制成本。

附图说明

图1是本发明的一种盘链式星箭连接解锁机构结构示意图；

图2是本发明实施例的锁紧组件结构示意图；

图3是本发明实施例的解锁组件锁紧状态结构示意图；

图4是本发明实施例的解锁组件解锁状态结构示意图；

图5是本发明实施例的翻边筒结构示意图；

图6是本发明实施例的锁紧杆结构示意图；

图7是本发明实施例的铰链盘结构示意图；

图8是本发明实施例的套筒结构示意图；

图9是本发明实施例的导向筒结构示意图；

图10是本发明实施例的复材丝结构示意图；

图11是本发明实施例的压紧爪结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构组成作进一步说明。

一种盘链式星箭连接解锁机构，包括卫星下裙1、适配器、支架2、锁紧组件3、解锁组件4；

锁紧组件3由翻边筒11、锁紧螺母12、锁紧杆13、钢球14、推力弹簧15、铰链盘16、关节轴承17、正反螺母18、顶杆19、压紧爪20、轴销21组成；

翻边筒11通过3个支架2被固定在中央位置，通过锁紧螺母12、锁紧杆13、钢球14实施翻边筒与铰链盘16的约束，翻边筒11内放置推力弹簧15；压紧爪20与适配器通过销轴实现转动副连接，压紧爪20与顶杆通过销轴实现转动副连接，正反螺母18与关节轴承17、顶杆19通过正、反螺纹配合，同时旋转左右对称加载螺母，顶杆19对压紧爪20施加向外的推力，杠杆原理，压紧爪20压紧卫星下裙1V型面，实现星箭连接；

解锁组件4由套筒31、导向筒32、解锁弹簧33、复材丝34、热阻组件35、销轴36组成；热阻组件35工作，复材丝34被熔断，解锁弹簧33通过导向筒32推动套筒31旋转，套筒31内侧凸块解除对钢球14的约束，钢球14在锁紧杆13下端弧形面的作用下向外运动，解除对锁紧杆14的约束，推力弹簧15推动铰链盘16向下运动，铰链盘16带动锁紧组件3向下运动，压紧爪20绕轴销21旋转脱离下裙，推力弹簧15残余预紧力防止铰链盘回弹，实现星箭解锁。

将推力弹簧15放入翻边筒内，放置在铰链盘16上，向下压翻边筒11推力弹簧15被压缩，翻边筒11下端的V型凹槽和铰链盘16上的V型凸块配合；锁紧杆13从铰链盘16的中间圆孔由下向上穿出，锁紧杆13顶端穿过翻边筒16中间圆筒，在穿出部分安装锁紧螺母12；调整锁紧杆13的高度，使锁紧杆13底端的弧形槽和铰链盘16上的钢球14孔对齐，在两个钢球14孔内分别放置钢球14，套上套筒31，调整套筒31的方位，使套筒31转杆与铰链盘16上的弹簧导向槽端面贴合，套筒31中间凸块顶住钢球14。

复材丝34穿过导向筒底端的连个圆孔，将解锁弹簧33套在导向杆上，并放置在铰链的弹簧导向槽内，复材丝34从导向槽后端的圆孔抽出，绕过转柱，穿过套筒31转杆上的圆孔，压缩解锁弹簧33，调整复材丝的长度，使导向杆凸耳上腰型槽顶端与套筒31转杆腰型槽对齐，通过轴销将两者连接，在弹簧力的作用下，套筒31位置被固定。对锁紧螺母12施加一定的预紧力，翻边筒11与铰链盘16被压紧在一起。

将支架2底端固定在适配器上，通过螺钉将上述连接件固定在支架上端。将关节轴承17、正反螺母18、顶杆19、压紧爪20通过轴销连接在一起，通过调整正反螺母18，使连接件长度一致。将组合件关节轴承一端通过轴销21安装在铰链盘上，另一端通过轴销21安装在适配器上。

卫星下裙1与适配器对接，同时旋转左右对称正反螺母18，顶杆19对压紧爪20施加向外的推力，杠杆原理，压紧爪10压紧下裙V型面，以此加载其余几对连接件，实现星箭连接。

安装热阻组件，调整热阻组件位置，使热组与上下复材丝均紧密贴合。

热阻组件工作，复材丝34被熔断，解锁弹簧33工作，推动导向筒32带动套筒31旋转，解锁弹簧33在导向槽和导向杆作用下，只能沿直线运动，当轴销21运动到转杆上腰型孔末端，弹簧停止运功，弹簧残余力锁定套筒位置。

套筒31转动过程中内侧凸块解除对钢球14的径向约束，在推力弹簧作用下铰链盘16有向下的运动趋势，钢球14在锁紧杆弧形面作用下沿着套筒31内侧凸台侧边斜面向外运动，解除对锁紧杆13的约束。推力弹簧推动铰链盘16继续向下运动，铰链盘16带动锁紧组件3向下运动，压紧爪20绕轴销21旋转脱离下裙，推力弹簧残余推力放置铰链盘16回弹，实现星箭解锁。

盘链式星箭连接解锁机构，联动6个或更多的压紧点，能实现星箭连接刚性好，分离机构采用非火工元件，可有效降低分离冲击，通过更换熔断复材丝，连接分离机构可在地面试验中重复利用，降低连接分离机构的研制成本。

Claims (10)

1.一种盘链式星箭连接解锁机构，其特征在于：包括卫星下裙、适配器、支架、锁紧组件、解锁组件；

锁紧组件由翻边筒、锁紧螺母、锁紧杆、钢球、推力弹簧、铰链盘、关节轴承、正反螺母、顶杆、压紧爪、销轴等组成；翻边筒通过3个支架被固定在机构中央位置，通过锁紧螺母、连接杆、钢球实施翻边筒与铰链盘的连接，翻边筒内放置推力弹簧；压紧爪与适配器通过销轴实现转动副连接，压紧爪与顶杆通过销轴实现转动副连接，正反螺母与关节轴承、顶杆通过正、反螺纹配合，同时旋转左右对称正反螺母，顶杆对压紧爪施加向外的推力，杠杆原理，压紧爪压紧下裙V型面，实现星箭连接；

解锁组件由套筒、导向筒、解锁弹簧、复材丝、热阻组件、销轴组成；热阻组件工作，复材丝被熔断，解锁弹簧通过导向杆推动套筒旋转，套筒内侧凸块解除对钢球的约束，钢球在锁紧杆下端弧形面的作用下向外运动，解除对锁紧杆的约束，推力弹簧推动铰链盘向下运动，铰链盘带动锁紧组件向下运动，压紧爪绕轴销旋转脱离下裙，实现星箭解锁。

2.根据权利要求1所述的一种盘链式星箭连接解锁机构，其特征在于：所述翻边筒与铰链盘通过圆面配合实现对中、通过V型凸凹槽配合防止相对转动；钢球与锁紧杆下端弧形槽配合，对锁紧杆进行轴向约束，拧紧锁紧螺母，实现铰链盘与翻边筒固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种盘链式星箭连接解锁机构，其特征在于：所述推力弹簧放置在翻边筒内腔，并处于压紧状态。

4.根据权利要求1所述的一种盘链式星箭连接解锁机构，其特征在于：所述铰链盘凸耳与关节轴承之间通过轴销连接，关节轴承与正反螺母通过正螺纹配合，正反螺母与顶杆通过反螺纹配合；关节轴承、正反螺母、顶杆与铰链盘处于同一水平面，并呈对称分布；同时旋转对称正反螺母，正反螺纹均向外旋出，推动压紧爪底端向外运动，压紧爪通过轴销与适配器上凸耳连接形成旋转副，压紧爪上端爪尖与下裙V型面配合，并压紧卫星下裙。

5.根据权利要求4所述的一种盘链式星箭连接解锁机构，其特征在于：所述复材丝一端连接于导向杆底部，绕过两柱体，另一端与套筒转杆连接。

6.根据权利要求1所述的一种盘链式星箭连接解锁机构，其特征在于：所述解锁弹簧处于压缩状态，弹簧压缩力通过复材丝将转杆拉向铰链盘上的弹簧导向槽，转杆与导向槽端面贴合，转杆方位固定，在该方位下套筒内侧凸块顶着钢球，使钢球压紧于锁紧杆。

7.根据权利要求2所述的一种盘链式星箭连接解锁机构，其特征在于：所述翻边筒上端留有翻边，翻边与支架固接，上端中心留有圆形沉孔，沉孔中心留有通孔，下端留有翻边，在翻边上开有V型凹槽；锁紧杆顶端是螺纹端，底端粗段中间部位开有弧形凹槽。

8.根据权利要求4所述的一种盘链式星箭连接解锁机构，其特征在于：所述铰链盘周围均匀对称布置凸耳，凸耳上留有销轴孔；上端中心留有环型凸台，凸台上留有V型凸台；下端中心留有沉孔，沉孔中心留有环形凸台，在环形凸台中间部位开有左右对称两个圆孔；在下端腹板上设置有弹簧导向槽、柱体、热阻组件安装支架。

9.根据权利要求5所述的一种盘链式星箭连接解锁机构，其特征在于：所述导向杆一端为镂空圆柱结构，圆柱段底端开有复材丝连接孔，中间为圆形翻边，另一端为凸耳机构，在凸耳上开有腰型孔，套筒推杆上开有腰型孔。

10.根据权利要求9所述的一种盘链式星箭连接解锁机构，其特征在于：所述套筒内侧留有凸台、凸台两侧为斜面；套筒底端留有推杆，推杆末端留有腰型孔。