CN109305391A - 压紧释放机构及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明的压紧释放机构及其方法，解决板件数量多、大距离压紧和释放问题。压紧释放机构包括基座、承力组件、弹簧和弹簧套，承力组件包括解锁端、主承力件和调整端，调整端包括角度微调组件和调节螺母；解锁端安装在基座上；弹簧套安装在离基座最远的板件上；调整端置于所述弹簧套内；主承力件贯穿各板件后一端与解锁端连接；角度微调组件和调节螺母依次套在主承力件另一端上，角度微调组件支撑在主承力件上，通过拧紧调节螺母施加压紧力，该压紧力通过角度微调组件传递至各板件；弹簧置于所述弹簧套内，一端与弹簧套连接，另一端与主承力件另一端连接。

Description

压紧释放机构及其方法

技术领域

本发明涉及航天器上机构设计，具体涉及一种压紧释放机构及其方法。

背景技术

随着军、民用航天器功能多样化与功能性要求的日益提高，对航天器上的板框状结构的长度与面积等空间尺度参数均提出了更高的要求。但是，有限的运载包络尺寸限制了航天器的尺寸，大面积的板框状结构直接发射很难实现。现阶段采用的主流做法是将大面积的工作阵面划分为多个子板，在发射阶段将子板折叠以减小包络尺寸，每个子板之间安装相应的展开机构，进入预定轨道后通过展开机构将各个子板拼接成工作阵面。该方法有效地减弱了运载包络尺寸的限制，一定程度上满足了大阵面航天器发射的任务要求。

由于发射阶段振动剧烈，为了减小每块子板上的响应，保护航天器有效载荷，需要在各子板之间提供一定压紧力。进入预定轨道后，为了展开工作阵面需要解除各子板之间的压紧力。该过程是通过压紧释放机构实现的。

传统的压紧释放机构常用于板件数量少且压紧距离小的情况，通过压缩弹簧抽出受力件。随着航天器的工作阵面增大，板件数量逐渐增多，压紧距离逐渐增大，受力件增长，而采用压缩弹簧的方式限制受力件的长度，压紧释放机构体积大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压紧释放机构及其方法，解决板件数量多、大距离压紧和释放问题。

为了达到上述的目的，本发明提供一种压紧释放机构，用于压紧和释放依次叠加放置的板件，所述压紧释放机构包括基座、承力组件、弹簧和弹簧套，所述承力组件包括解锁端、主承力件和调整端，所述调整端包括角度微调组件和调节螺母；所述解锁端安装在所述基座上；所述弹簧套安装在离基座最远的板件上；所述调整端置于所述弹簧套内；所述主承力件贯穿各板件后一端与所述解锁端连接；所述角度微调组件和所述调节螺母依次套在所述主承力件另一端上，所述角度微调组件支撑在所述主承力件上，通过拧紧所述调节螺母施加压紧力，该压紧力通过所述角度微调组件传递至各板件；所述弹簧置于所述弹簧套内，一端与所述弹簧套连接，另一端与所述主承力件另一端连接。

上述压紧释放机构，其中，所述调整端还包括滑块，所述滑块套在所述主承力件上，且与所述角度微调组件分别位于所述调节螺母的两侧。

上述压紧释放机构，其中，所述角度微调组件包括第一角度微调构件和第二角度微调构件；所述第一角度微调构件一端支撑在所述主承力件上，其另一端与所述第二角度微调构件弧面接触。

上述压紧释放机构，其中，发射过程中，所述弹簧处于拉伸状态；航天器到达预定轨道时，解除解锁端对主承力件的约束，同时，角度微调组件、调节螺母和主承力件在弹簧回复力作用下进入弹簧套内。

上述压紧释放机构，其中，所述压紧释放机构还包括第一压紧座和第二压紧座，任意相邻两块板件之间通过所述第一压紧座和所述第二压紧座限定间距；所述第二压紧座与所述第一压紧座之间通过锥面配合对接；所述主承力件贯穿各第一压紧座和各第二压紧座。

上述压紧释放机构，其中，所述解锁端包括解锁装置，所述解锁装置为分离螺母或者热刀切割器，通过火工品爆炸或者热刀切断绳索方式解除对主承力件的约束。

上述压紧释放机构，其中，所述主承力件为细长杆、钢丝或绳索。

本发明提供的另一技术方案是一种板件压紧释放方法，采用上述压紧释放机构，该板件压紧释放方法包括：

航天器发射准备阶段，安装所述压紧释放机构，通过调节调整端的调节螺母改变压紧力的大小，使板件压紧；

航天器到达预定轨道时，解锁端实现解锁，释放对主承力件的约束；

弹簧拉动调整端和主承力件，使整个主承力件进入弹簧套内；

展开机构完成多块板件的展开。

上述板件压紧释放方法，其中，航天器发射准备阶段，将解锁端安装在基座上，需要压紧的板件依次叠加放置于解锁端一侧，主承力件一端固连在解锁装置上，主承力件穿过所有待压紧板件，主承力件另一端依次装上角度微调组件和调节螺母，拧紧调节螺母对板件施加压紧力，主承力件另一端与弹簧相连，弹簧的另一端与弹簧套连接，弹簧套安装到板件上，且弹簧处于拉伸状态。

上述板件压紧释放方法，其中，航天器发射准备阶段，第一压紧座与第二压紧座锥面配合对接，进行面内定位安装；主承力件另一端上装有滑块。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：

当压紧距离大，主承力件长度长时，板件展开过程中容易出现长度过长的主承力件来不及抽出，板件展开过程受阻，本发明的压紧释放机构及其方法采用角度微调组件有效地解决该问题，主承力件可以适应板件展开过程相对板件进行小角度偏移，适应板件展开过程，提高板件展开的可靠性，即本发明解决了板件数量多、大距离压紧和释放问题；

本发明的压紧释放机构及其方法，调整端设置滑块，滑块通过间隙配合，起导向作用，避免主承力件发生大角度倾斜，此外，利用摩擦减小冲击力，使整个抽出过程更加缓和；

本发明的压紧释放机构及其方法，任意相邻两块板件之间通过第一压紧座和第二压紧座限定间距，避免相邻板件运输和发射阶段在扰动载荷的作用下发生碰撞，损坏航天器的有效载荷；且第一压紧座和第二压紧座之间利用形面约束限制面内的移动；

本发明的压紧释放机构及其方法，刚度高、强度高、可靠性高。

附图说明

本发明的压紧释放机构及其方法由以下的实施例及附图给出。

图1是本发明较佳实施例的压紧释放机构的示意图。

图2是本发明较佳实施例中调整端的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合图1～图2对本发明的压紧释放机构及其方法作进一步的详细描述。

受运载包络尺寸限制，通常将航天器上大阵面有效载荷分为多个子区域，在发射过程将各子区域相互叠置，进入预定轨道后再展开各子区域。压紧释放机构在发射过程用于压紧各子区域，进入预定轨道后压紧释放机构释放对各子区域的压紧作用，且释放过程不应当影响各子区域的展开。

图1所述为本发明较佳实施例的压紧释放机构的示意图。

参见图1，本实施例的压紧释放机构包括基座1、第一压紧座2、第二压紧座3、承力组件5、弹簧6和弹簧套7；

多块板件(即子区域)4依次叠置；任意相邻两块板件4之间通过所述第一压紧座2和所述第二压紧座3限定间距；所述承力组件5贯穿各板件4及各所述第一压紧座2和各所述第二压紧座3，且其一端与所述基座1连接，其另一端与所述弹簧6的一端连接；所述弹簧6置于所述弹簧套7内，所述弹簧6的另一端与所述弹簧套7连接；所述弹簧套7与一板件4固定连接。

所述承力组件5包括解锁端8、主承力件和调整端；所述解锁端和所述调整端分别设置在所述主承力件的两端；所述主承力件贯穿各板件4及各所述第一压紧座2和各所述第二压紧座3；所述主承力件设置调整端的一端与所述弹簧6连接。

图2所述为本发明较佳实施例中调整端的结构示意图。

参见图2，所述调整端包括角度微调组件、滑块13和调节螺母14；所述角度微调组件包括第一角度微调构件11和第二角度微调构件12；

所述第一角度微调构件11、所述第二角度微调构件12、所述调节螺母14和所述滑块13依次置于所述弹簧套7内，且均套在所述主承力件9上；

所述第一角度微调构件11与安装弹簧套的板件接触；所述第一角度微调构件11一端支撑在所述主承力件9上，其另一端与所述第二角度微调构件12弧面接触；

所述调节螺母14与所述主承力件9螺纹连接，改变所述调节螺母14在所述主承力件9上的位置可改变解锁端8与调整端之间主承力件的长度，当该部分主承力件的长度小于压紧距离时，所述调节螺母14对所述第二角度微调构件12施加压紧力，该压紧力通过所述第一角度微调构件11传递至各板件4，使各板件4处于压紧状态，而相邻板件4之间的第一压紧座2和第二压紧座3限制相邻板件4之间的最小距离，避免相邻板件4之间碰撞；根据不同的发射场合，改变所述调节螺母14在所述主承力件9上的位置，选择合适的初始压紧力；

拧紧所述调节螺母14后，由于所述主承力件9对所述第一角度微调构件11一端的支撑作用，所述第一角度微调构件11和所述第二角度微调构件12被限位在调节螺母14与支撑点之间。

所述主承力件9为满足力学要求的任意刚体或柔性体，例如，细长杆、钢丝、绳索。本实施例中，所述主承力件9为细长杆。

所述解锁端8通过螺纹连接安装在所述基座1的表面上，所述解锁端8与所述主承力件9一端连接。所述解锁端8包括解锁装置，所述解锁装置可以为分离螺母或者热刀切割器等任意形式，在航天器到达预定轨道时，可以通过火工品爆炸或者热刀切断绳索等方式解除对主承力件9的约束。

参见图1，除与弹簧套7连接的板件外，其余各板件的两侧分别设置有第一压紧座2和第二压紧座3，一板件上的第一压紧座2与其一相邻板件上的第二压紧座3对接，该板件上的第二压紧座3与其另一相邻板件上的第一压紧座2对接；靠基座1最近的板件，其上的第一压紧座2与基座1上的解锁端8对接。所述第二压紧座3与所述第一压紧座2之间，以及所述第一压紧座2与所述解锁端8之间通过锥面配合对接，形成面约束，限制板件在平面内的平动。

参见图2，所述第一压紧座2和所述第二压紧座3均为中空构件，且所述第一压紧座2穿过板件，所述第二压紧座3与板件螺纹连接，所述第一压紧座2与板件螺纹连接，且所述第二压紧座3与板件的接口与所述第一压紧座2与板件的接口重合，采用同一螺钉将所述第二压紧座3和所述第一压紧座2拧紧在板件上。与弹簧套7连接的板件上的第一压紧座2与所述第一角度微调构件11接触。所述主承力件9贯穿在各第一压紧座2和各第二压紧座3中，其一端与解锁装置连接，其另一端与弹簧6连接。所述弹簧套7远离板件的一端与弹簧6另一端连接。

本实施例的压紧释放机构工作原理如下：

将解锁端8安装在基座1上，主承力件9一端固连在解锁装置上；需要压紧的板件4依次叠加放置于解锁端8一侧，解锁端8与第一压紧座2及第一压紧座2与第二压紧座3锥面配合对接，进行面内定位安装；主承力件9穿过所有待压紧板件和压紧座，另一端依次装上第一角度微调构件11、第二角度微调构件12和调节螺母14，在合适位置上拧紧调节螺母14，对板件和压紧座施加合适压紧力，通过改变调节螺母14的位置，改变压紧力大小；再在主承力件9另一端装上滑块13，主承力件9另一端的末端与弹簧6相连，由于解锁端8的约束作用，选择合适的弹簧力，使得整个弹簧6处于拉伸状态；

航天器到达预定轨道时，解锁装置根据相应的信号解除解锁端8对主承力件9的约束，同时，第一角度微调构件11、第二角度微调构件12、调节螺母14、滑块13和主承力件9在弹簧6回复力作用下进入弹簧套7内；滑块13通过间隙配合，起导向作用，避免主承力件9发生大角度倾斜，此外，利用摩擦减小冲击力，使整个抽出过程更加缓和；压紧距离大，主承力件9长度长，解锁端8解锁后，板件在展开机构的作用下展开，长度过长的主承力件9来不及抽出，板件4展开过程受阻，第一角度微调构件11和第二角度微调构件12构成的角度微调组件有效地解决该问题，两者之间可以发生小角度转动，主承力件9可以适应板件4展开过程相对板件进行小角度偏移，适应板件展开过程，提高板件展开的可靠性。

所述板件可以为平面结构、曲面结构或桁架结构等。

Claims (10)

1.压紧释放机构，用于压紧和释放依次叠加放置的板件，其特征在于，所述压紧释放机构包括基座、承力组件、弹簧和弹簧套，所述承力组件包括解锁端、主承力件和调整端，所述调整端包括角度微调组件和调节螺母；所述解锁端安装在所述基座上；所述弹簧套安装在离基座最远的板件上；所述调整端置于所述弹簧套内；所述主承力件贯穿各板件后一端与所述解锁端连接；所述角度微调组件和所述调节螺母依次套在所述主承力件另一端上，所述角度微调组件支撑在所述主承力件上，通过拧紧所述调节螺母施加压紧力，该压紧力通过所述角度微调组件传递至各板件；所述弹簧置于所述弹簧套内，一端与所述弹簧套连接，另一端与所述主承力件另一端连接。

2.如权利要求1所述的压紧释放机构，其特征在于，所述调整端还包括滑块，所述滑块套在所述主承力件上，且与所述角度微调组件分别位于所述调节螺母的两侧。

3.如权利要求1所述的压紧释放机构，其特征在于，所述角度微调组件包括第一角度微调构件和第二角度微调构件；所述第一角度微调构件一端支撑在所述主承力件上，其另一端与所述第二角度微调构件弧面接触。

4.如权利要求1所述的压紧释放机构，其特征在于，发射过程中，所述弹簧处于拉伸状态；航天器到达预定轨道时，解除解锁端对主承力件的约束，同时，角度微调组件、调节螺母和主承力件在弹簧回复力作用下进入弹簧套内。

5.如权利要求1所述的压紧释放机构，其特征在于，所述压紧释放机构还包括第一压紧座和第二压紧座，任意相邻两块板件之间通过所述第一压紧座和所述第二压紧座限定间距；所述第二压紧座与所述第一压紧座之间通过锥面配合对接；所述主承力件贯穿各第一压紧座和各第二压紧座。

6.如权利要求1所述的压紧释放机构，其特征在于，所述解锁端包括解锁装置，所述解锁装置为分离螺母或者热刀切割器，通过火工品爆炸或者热刀切断绳索方式解除对主承力件的约束。

7.如权利要求1所述的压紧释放机构，其特征在于，所述主承力件为细长杆、钢丝或绳索。

8.板件压紧释放方法，其特征在于，采用如权利要求1至7中任一权利要求所述的压紧释放机构，该板件压紧释放方法包括：

航天器发射准备阶段，安装所述压紧释放机构，通过调节调整端的调节螺母改变压紧力的大小，使板件压紧；

航天器到达预定轨道时，解锁端实现解锁，释放对主承力件的约束；

弹簧拉动调整端和主承力件，使整个主承力件进入弹簧套内；

展开机构完成多块板件的展开。

9.如权利要求8所述的板件压紧释放方法，其特征在于，航天器发射准备阶段，将解锁端安装在基座上，需要压紧的板件依次叠加放置于解锁端一侧，主承力件一端固连在解锁装置上，主承力件穿过所有待压紧板件，主承力件另一端依次装上角度微调组件和调节螺母，拧紧调节螺母对板件施加压紧力，主承力件另一端与弹簧相连，弹簧的另一端与弹簧套连接，弹簧套安装到板件上，且弹簧处于拉伸状态。

10.如权利要求9所述的板件压紧释放方法，其特征在于，航天器发射准备阶段，第一压紧座与第二压紧座锥面配合对接，进行面内定位安装；主承力件另一端上装有滑块。