CN109773704A - 一种星上设备安装装置及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供了一种星上设备安装装置及安装方法，其中安装装置包括升降调整单元、安装在升降调整单元上的水平伸展单元、以及安装在水平伸展单元上的转移工装；升降调整单元包括固定架和连接架；固定架竖直滑动的安装在连接架上的滑轨组件上，在连接架上设有用于驱动固定架上移入位的驱动组件；水平伸展单元包括水平的滑动设置在固定架上的底板，在底板上滑动设有转移工装连接板，所述转移工装连接板与底板相对于连接架滑动方向相同；本发明创造。整体稳定可靠，避免设备碰撞的风险，同时将安装路径与机构运动相结合，使安装操作更加快速高效。同时，设计了多种快速装拆方式，能够应用于多种连接定位需求。

Description

一种星上设备安装装置及安装方法

技术领域

本发明创造属于机械设备领域，尤其是涉及一种星上设备安装装置及安装方法。

背景技术

随着航天领域技术不断深入发展，航天器的功能性能要求越来越高，结构越来越复杂，特别是一些大型航天器，从卫星到月球探测器，都集成了众多仪器设备。一方面一些仪器设备自身越来越精密，装配精度要求越来越高；另一方面，航天器结构复杂，仪器装配难度增大。同时，航天器功能更强的同时，也发展应用了一些特殊设备，对装配有着更苛刻的时间和空间等要求。比如嫦娥四号探测器应用的同位素温差电池(简称RTG)，作为涉核产品，是国内首次应用在空间的同位素核源，是给嫦娥四号着陆器月夜保温和供电的关键设备，由于其辐射、发热等特性，必须在发射当天才能安装。由于此时火箭整流罩已经合罩，操作空间十分狭小，安装路径又比较复杂，容易和其他设备干涉，并且安装精度要求较高。通常，RTG安装时需要在火箭整流罩内光线不足的状态下，在有限的空间内精确避让其他易干涉设备，并快速移动至安装位置进行安装，需要对RTG前进路径进行优化。RTG的安装在航天设备发射过程中是重要风险之一，亟需专门的安装装置。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在克服上述现有技术中存在的缺陷，提出一种星上设备安装装置及安装方法。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种星上设备安装装置，包括升降调整单元、安装在升降调整单元上的水平伸展单元、以及安装在水平伸展单元上的转移工装；

所述升降调整单元包括固定架和连接架；所述固定架竖直滑动的安装在连接架上的滑轨组件上，在连接架上设有用于驱动固定架上移入位的驱动组件；

所述水平伸展单元包括水平的滑动设置在固定架上的底板，在底板上滑动设有转移工装连接板，所述转移工装连接板与底板相对于连接架滑动方向相同；

所述转移工装包括底面板，在底面板上设有滑动座；通过一微调机构驱动滑动座，沿垂直于底面板相对于连接架滑动的方向滑动。

进一步，所述驱动组件包括铰接固定在每一连接架下部的推杆；在所述推杆上设有连杆，该连杆一端铰接在推杆上，另一端铰接在固定架上；连杆与推杆的铰点处设有转轴，此转轴将两侧的驱动组件连接为整体。

进一步，所述推杆上设有推杆定位销，在L型架体上对应推杆定位销设有定位销孔。

进一步，所述底板滑动的设置在一支架连接板上，该支架连接板安装于固定架，在此支架连接板上设有用于与底板形成固定作用的第一锁紧机构。

进一步，所述转移工装连接板与底板之间设有第二锁紧机构。

进一步，所述第二锁紧机构包括转移工装连接板上设置的连接板定位销，并在转移工装连接板上设有锁紧凸轮，该锁紧凸轮抵住连接板定位销后能锁止转移工装。

进一步，所述微调机构包括设置在底面板上的滑动底座，在滑动底座上设有滑动座，通过横向调节杆驱动滑动座在滑动底座上移动。

进一步，所述横向调节杆包括水平布置的杆体，所述杆体一端螺纹连接在滑动底座上，其伸出滑动座的自由端处设有手柄；该杆体中部设有能抵住滑动座的凸环部分，所述滑动座上设有容纳凸环的凹槽，在滑动座外侧对应凹槽位置设有端盖，该端盖将杆体的凸环部分限制在凹槽内。

进一步，所述滑动座上并排设有两组弧形托板，每一弧形托板上均设有绑定织带。

一种应用上述装置进行星上设备安装的方法，包括如下步骤：

1)用转移工装将RTG转运，从火箭整流罩操作口把RTG和转移工装一同安装在转移工装连接板上；安装RTG时，须先将RTG装器装置拉伸至伸展状态，使滑动底板靠近整流罩操作口，RTG安装在装器装置后，拉开提手定位销，将左右两侧转移工装提手拆除，将锁紧凸轮旋转锁死转移工装；

2)推动转移工装上的推拉把手，推动RTG沿底板上层导轨向前水平移动，前进至中间位置的限位处；之后，拉开底板定位销，推动底板组件沿下层导轨前进至定位处；

3)RTG前进后已经处在干涉设备的后方，通过推动升降升降调整单元的驱动机构的推杆至定位销孔定位处，将推杆定位销锁紧定位；

4)继续推动把手使RTG沿底板导轨前进，使RTG销孔与着陆器上销轴配合，前进靠近舱板之后初步拧紧RTG上方螺钉。

相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：

本发明创造提供的安装装置中，多处连接结构均采用了无螺钉的可快速拆装方式，便于操作并防止多余物产生。整体稳定可靠，避免设备碰撞的风险，同时将安装路径与机构运动相结合，使安装操作更加快速高效。本装置以航天器设备安装舱板为基准，消除了航天器或火箭箭体相对外部基准晃动所产生的碰撞风险，使设备对接更加精准稳定，所设计的微调机构，能够使设备安装定位时进行精确快速地调节。同时，设计了多种快速装拆方式，能够应用于多种连接定位需求。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造使用状态下的结构示意图；

图2为本发明创造中升降调整单元部分的结构示意图；

图3为本发明创造中升降调整单元相对于图2的异侧的结构示意图；

图4为本发明创造中水平伸展单元的立体结构示意图；

图5为本发明创造中水平伸展单元底侧的结构示意图；

图6为本发明创造中转移工装的结构示意图；

图7为本发明创造中微调结构的示意图；

图8为图7的左视图。

附图标记说明：

1.固定件、2.升降调整单元、3.水平伸展单元、4.转移工装、5.RTG设备；

2-1.第一C型支架、2-2.第二C型支架、2-3.U型支架、2-4.支架定位销、2-5.连杆、2-6.推杆、2-7.L支架、2-8.第一锁紧机构、2-9.直线支撑、2-10.直线光轴、2-11.直线轴承、2-12.推杆定位销、2-13.转轴、2-14.连接底架、2-15.短杆、2-16.定位销孔；

3-1.底板、3-2.支架连接板、3-3.转移工装连接板、3-4.第二锁紧机构、3-5.锁紧凸轮、3-6.连接板定位销、3-7.上层导轨、3-8.下层导轨、3-9.导轨滑座；

4-1.提手、4-2.滑动座、4-3.推拉把手、4-4.滑动底座、4-5.底面板、4-6.转移工装定位销、4-7.提手定位销、4-8.横向调节杆、4-9.高度调节螺钉、4-10.端盖、4-11.弧形托板、4-12.绑定织带、4-13.安装螺钉、4-14.凸环。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面结合实施例来详细说明本发明创造。

一种星上设备安装装置，如图1至8所示，包括升降调整单元2、安装在升降调整单元上的水平伸展单元3、以及安装在水平伸展单元上的转移工装4；升降调整单元包括固定架和连接架；固定架竖直滑动的安装在连接架上的滑轨组件上，在连接架上设有用于驱动固定架上移入位的驱动组件；

所述水平伸展单元包括水平的滑动设置在固定架上的底板3-1，在底板上滑动设有转移工装连接板3-3，转移工装连接板与底板相对于连接架滑动方向相同；通常是在底板上表面平行的设有上层导轨3-7，转移工装连接板滑动的设置在上层导轨上；

所述转移工装包括底面板4-5，在底面板上设有滑动座4-2；通过一微调机构驱动滑动座，沿垂直于底面板相对于连接架滑动的方向滑动。在所述底面板上设有推拉把手4-3，便于安装和拆卸。可以在推拉把手上设有用于固定线缆的线缆插头绑带，方便线缆的约束。

本发明创造中，通过水平直线导轨与限位机构等组成水平运动副，通过直线轴承与连杆机构等组成竖直运动副。水平伸展单元与升降调整单元连接，并承载RTG转移工装。底板包含上下两级直线导轨，使底板与转移工装连接板能够进行水平移动。其中，底板通过导轨滑块与支架连接板组成下层水平运动副，能够前后水平伸缩，并通过安装在支架连接板上的底板定位销在伸展和收缩状态进行定位锁定；转移工装连接板通过导轨滑块与底板组成上层水平运动副，通过安装在转移工装连接板上的定位销在伸展状态、中间限位处、收缩状态进行定位锁定。其中的定位销采用弹簧销结构。

为了实现轻量化设计，可以在所述固定架、连接架、底板上均都设有减重孔。通常，上述滑轨组件包括通过直线支撑2-9竖直设置在连接架上的直线光轴2-10，可以在固定架上设置直线轴承2-11，直线光轴与直线轴承配合，调整固定架高度时，平稳性好，结构稳定性高。利用驱动组件即可驱动固定架上移到预定位置，到位后，利用推杆定位销2-12锁死位置，保持了RTG安装操作的便捷性，固定牢靠。

上述连接架包括对称布置的两个C型架体(第一C型支架2-1、第二C型支架2-2)，所述C型架体包括上连接体和下连接体；在每一连接体末端均设有固定件1。

上述固定件上设有用于与舱板连接的卡槽，在固定件上对应卡槽设有支架定位销，将星体舱板与卡槽配合后，直接利用支架定位销即可形成固定。

固定架包括对应每一C型架体设置的L型架体，二者背靠背布置，两L型架体之间通过连接底架2-14固定，在连接底架上方布置水平伸展单元。

在一个可选的实施例中，可以在固定架与连接架之间设置开口朝上的U型支架，C型架体与L型架体对应的背靠背固定在U型支架的竖直部分上。

上述驱动组件包括铰接固定在每一C型架体下部的推杆；在所述推杆上设有连杆，该连杆一端铰接在推杆(中部)上，另一端铰接在L型架体上；连杆与推杆的铰点处设有转轴(也可以是连杆、推杆均转动连接在转轴2-13上，利用转轴作为铰点)，此转轴将两侧的驱动组件连接为整体。通常，推杆可以仅在一侧的推杆上设置第三锁紧机构，另外，未设置第三锁紧结构的推杆可以采用短杆2-15代替，即，该短杆一端铰接在连接架上，另一端铰接在连杆上，并无多余伸出的部分，防止有干涉情况发生，结构更紧凑合理。

上述推杆上设有推杆定位销，在L型架体上对应推杆定位销设有定位销孔2-16，需要说明的是，定位销孔所设置的位置，即为推杆定位销固定于该定位销孔时，正好将固定架升至最高位置处，这里所说的“最高”是相对于驱动组件的“行程”而言的，即，到固定架正好到极限位置(即推杆定位销固定于该定位销孔时，正好达到固定架极限位置，该位置是在设计时精确测算的，保障了安装精度)。

上述底板滑动的设置在支架连接板3-2上，支架连接板安装于固定架；在支架连接板上设有用于与底板形成固定作用的第一锁紧机构。在转移工装连接板与底板之间设有第二锁紧机构3-4。

具体的，所述第一锁紧机构包括滑动设置在支架连接板上的定位销，在底板上设有与定位销匹配的限位槽，当然，第一锁紧机构也可以是包括锁紧螺钉，通过螺钉旋拧在支架连接板上，实现固定。

第二锁紧机构包括转移工装连接板上设置的连接板定位销3-6，并在转移工装连接板上设有锁紧凸轮3-5(实际上，可以是锁紧凸轮由一可旋拧调整的螺钉压紧固定在转移工装连接板上，松开螺钉，即可方便的调整锁紧凸轮相对于连接板定位销的位置，当安装、拆除转移工装时，先将锁紧凸轮与连接板定位销间的配合解除；而当安装好转移工装，需要将转移工装连通工装上的RTG固定时，只需将调整锁紧凸轮，使其抵住连接板定位销后，再利用螺钉固定住锁紧凸轮即可)，该锁紧凸轮抵住连接板定位销后能锁止转移工装(即，将转移工装固定在转移工装连接板上，保证二者牢靠连接，并且，非常便于拆卸，装拆效率都非常高)。

上述的微调机构包括设置在底面板上的滑动底座4-4，在滑动底座上设有滑动座4-2，通过横向调节杆4-8驱动滑动座在滑动底座上移动。

需要说明的是，可以在底面板上设置转移工装定位销4-6，推动RTG沿底板上的上层导轨向前水平移动，前进至中间位置的限位处。此时转移工装定位销受弹力自动落入底板上的定位销孔处。拉开底板定位销，推动底板组件沿下层导轨前进至定位处，此时底板定位销受弹力自动落入底板上的定位销孔锁定，实现了RTG的前进调整。

上述横向调节杆包括水平布置的杆体，所述杆体一端螺纹连接在滑动底座上，另一端伸出滑动底座；该杆体中部设有能抵住滑动座的凸环4-14部分，所述滑动座上设有容纳凸环的凹槽，在滑动座外侧对应凹槽位置设有端盖4-10，该端盖将杆体的凸环部分限制在凹槽内。

为了便于实现滑动座在垂直于导轨的方向上滑动调整，可以在上述杆体伸出滑动底座的自由端处设有手柄，且在自由端的端面上设有内六角凹槽。既可以借助手柄手动旋拧，也可以利用六角扳手旋拧调整。调节杆转动时，与滑动底座的螺纹孔作用产生左右移动，带动滑动座左右平移。

上述滑动底座通过安装螺钉安装固定在底面板上。可以根据实际的需要，通过调整滑动底座上的高度调节螺钉4-9来调整滑动底座的高度，适应性更好，RTG安装精度更高。安装螺钉4-13是用与将滑动底座固定在底面板上的连接件，高度调节螺钉原理与启盖螺钉相似，其下端抵住底面板，根据需要进行旋拧，能将滑动底座固定在合适的高度位置上，调整好滑动底座高度后，再旋紧安装螺钉4-13即可。

通常，滑动底座上设置有四个高度调节螺钉，将滑动底座的安装螺钉4-13拧松后，调节高度调节螺钉4-9，可以微调滑动底座的高度和水平，再次拧紧安装螺钉，使滑动底座紧固在底面板上。

上述滑动座上并排设有两组弧形托板4-11，每一弧形托板上均设有绑定织带4-12。RTG为圆柱形，以弧形托架及绑定织带进行匹配和连接。另外，在弧形托板上表面可以设置聚四氟乙烯垫，避免与RTG设备5间产生磨损。在一个可选的实施例中，所述底面板两端可拆卸的安装有提手4-1。该提手从外侧插装在底面板的卡槽内，并通过底面板上的提手定位销4-7固定住。实现可拆卸固定即可，具体结构形式可以根据实际需要选择。

上述底板通过下导轨组件滑动的设置在支架连接板上，所述下导轨组件包括底板的底部平行布置的两列下层导轨3-8，在支架连接板上设有与每一下层导轨匹配的导轨滑座3-9。

RTG在航天器上安装时，主要分作四个过程，分别为RTG安装至装置、RTG前进、RTG上升、RTG前进并安装。安装方法包括如下步骤：

1.RTG安装至装置

RTG安装时，用转移工装将RTG转运，从火箭整流罩操作口把RTG和转移工装一同安装在转移工装连接板上。安装RTG时，须先将RTG装器装置拉伸至伸展状态，使滑动底板靠近整流罩操作口，方便RTG转移工装往底板上安装，注意需将锁紧凸轮旋转解锁状态。

RTG安装在装器装置后，拉开提手定位销，将左右两侧转移工装提手拆除，将锁紧凸轮旋转锁死转移工装。

2.RTG前进

RTG前进包含两步前进过程。

第一步是推动转移工装上的推拉把手，推动RTG沿底板上层导轨向前水平移动，前进至中间位置的限位处。此时转移工装定位销受弹力自动落入底板上的定位销孔处。

第二步，拉开底板定位销，推动底板组件沿下层导轨前进至定位处，此时底板定位销受弹力自动落入底板上的定位销孔锁定。

3.RTG上升

RTG前进后已经处在干涉设备的后方，上升至安装位置高度不会再发生干涉。此时通过推动升降升降调整单元的(连杆)驱动机构的推杆至定位销孔定位处，将推杆定位销锁紧定位，此时，RTG已经处于安装位置高度。

4.RTG前进并安装

此时继续推动把手使RTG沿底板导轨前进，使RTG销孔与着陆器上销轴配合，前进靠近舱板之后初步拧紧RTG上方螺钉(不加力矩)。

本发明创造提供的安装装置中，多处连接结构均采用了无螺钉的可快速拆装方式，便于操作并防止多余物产生。整体稳定可靠，避免设备碰撞的风险，同时将安装路径与机构运动相结合，使安装操作更加快速高效。本装置以航天器设备安装舱板为基准，消除了航天器或火箭箭体相对外部基准晃动所产生的碰撞风险，使设备对接更加精准稳定，所设计的微调机构，能够使设备安装定位时进行精确快速地调节。同时，设计了多种快速装拆方式，能够应用于多种连接定位需求。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种星上设备安装装置，其特征在于：包括升降调整单元、安装在升降调整单元上的水平伸展单元、以及安装在水平伸展单元上的转移工装；

所述升降调整单元包括固定架和连接架；所述固定架竖直滑动的安装在连接架上的滑轨组件上，在连接架上设有用于驱动固定架上移入位的驱动组件；

所述水平伸展单元包括水平的滑动设置在固定架上的底板，在底板上滑动设有转移工装连接板，所述转移工装连接板与底板相对于连接架滑动方向相同；

所述转移工装包括底面板，在底面板上设有滑动座；通过一微调机构驱动滑动座，沿垂直于底面板相对于连接架滑动的方向滑动。

2.根据权利要求1所述的一种星上设备安装装置，其特征在于：所述驱动组件包括铰接固定在每一连接架下部的推杆；在所述推杆上设有连杆，该连杆一端铰接在推杆上，另一端铰接在固定架上；连杆与推杆的铰点处设有转轴，此转轴将两侧的驱动组件连接为整体。

3.根据权利要求2所述的一种星上设备安装装置，其特征在于：所述推杆上设有推杆定位销，在L型架体上对应推杆定位销设有定位销孔。

4.根据权利要求1所述的一种星上设备安装装置，其特征在于：所述底板滑动的设置在一支架连接板上，该支架连接板安装于固定架，且在此支架连接板上设有用于与底板形成固定作用的第一锁紧机构。

5.根据权利要求1所述的一种星上设备安装装置，其特征在于：所述转移工装连接板与底板之间设有第二锁紧机构。

6.根据权利要求5所述的一种星上设备安装装置，其特征在于：所述第二锁紧机构包括转移工装连接板上设置的连接板定位销，并在转移工装连接板上设有锁紧凸轮，该锁紧凸轮抵住连接板定位销后能锁止转移工装。

7.根据权利要求1所述的一种星上设备安装装置，其特征在于：所述微调机构包括设置在底面板上的滑动底座，在滑动底座上设有滑动座，通过横向调节杆驱动滑动座在滑动底座上移动。

8.根据权利要求7所述的一种星上设备安装装置，其特征在于：所述横向调节杆包括水平布置的杆体，所述杆体一端螺纹连接在滑动底座上，其伸出滑动座的自由端处设有手柄；该杆体中部设有能抵住滑动座的凸环部分，所述滑动座上设有容纳凸环的凹槽，在滑动座外侧对应凹槽位置设有端盖，该端盖将杆体的凸环部分限制在凹槽内。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种星上设备安装装置，其特征在于：所述滑动座上并排设有两组弧形托板，每一弧形托板上均设有绑定织带。

10.一种应用权利要求1所述装置进行星上设备安装的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)用转移工装将RTG转运，从火箭整流罩操作口把RTG和转移工装一同安装在转移工装连接板上；安装RTG时，须先将RTG装器装置拉伸至伸展状态，使滑动底板靠近整流罩操作口，RTG安装在装器装置后，拉开提手定位销，将左右两侧转移工装提手拆除，将锁紧凸轮旋转锁死转移工装；

2)推动转移工装上的推拉把手，推动RTG沿底板上层导轨向前水平移动，前进至中间位置的限位处；之后，拉开底板定位销，推动底板组件沿下层导轨前进至定位处；

3)RTG前进后已经处在干涉设备的后方，通过推动升降升降调整单元的驱动机构的推杆至定位销孔定位处，将推杆定位销锁紧定位；

4)继续推动把手使RTG沿底板导轨前进，使RTG销孔与着陆器上销轴配合，前进靠近舱板之后初步拧紧RTG上方螺钉。