CN110758773B - 航天器及其弹簧预紧高刚度锁定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种航天器及其弹簧预紧高刚度锁定装置，包括底座、支架部、锁定杆、主钩、副钩、第一弹簧、第二弹簧和锁定轮，底座内部为空腔结构，支架部位于底座的顶部，锁定杆的一端垂直插入于空腔内并与主钩挡板相接触，另一端向空腔外延伸并与锁定轮连接，主钩包括主钩钩部和主钩杆部，主钩杆部的一端与主钩钩部相连接，另一端插入空腔内，主钩钩部设置在底座外部，第一弹簧与第二弹簧均位于空腔内，锁定杆、第一弹簧、第二弹簧和锁定轮相配合工作，副钩与主钩相扣合锁紧。本发明可以通过弹簧预紧的方式大大提高锁定装置的刚度，结构设计合理，体积紧凑，能够适用于卫星等航天器中的大型平面展开锁定，具有较高的刚度。
Description
技术领域
本发明涉及航天器结构和机构，具体涉及一种航天器及其弹簧预紧高刚度锁定装置，适用于卫星等航天器中大型平面的锁定。
背景技术
随着航天器技术的发展，对大型平面如：太阳电池阵、天线、反射器等在航天器上的应用日趋广泛，对锁定后刚度的要求日益增高，但常规的锁定方式刚度较小，因此不适合在未来的航天器上应用。以上技术问题对航天器上的大型平面高刚度锁定提出了需求。
申请号为CN201810749925.4的中国发明专利公开了一种随动式展开锁定组件，包括定位销、杠杆轴、杠杆座、锁紧杠杆、顶杆座、顶杆和顶杆弹簧，定位销安装在可动件上，杠杆座安装在固定件上，可动件和固定件通过铰链连接，锁紧杠杆通过杠杆轴安装在杠杆座上，锁紧杠杆绕杠杆轴转动，顶杆座安装在杠杆座上，顶杆弹簧设置在顶杆座内部，顶杆安装在顶杆座内，顶杆沿顶杆座平动。但该结构设计不合理，工作原理较为复杂，后期维护部方便。
因此，有必要设计一种结构设计合理，结构简单，体积紧凑，能够适用于卫星等航天器中的大型平面展开锁定，具有较高的刚度的航天器及其弹簧预紧高刚度锁定装置。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种航天器及其弹簧预紧高刚度锁定装置。
根据本发明提供的一种弹簧预紧高刚度锁定装置，包括底座、支架部、锁定杆、主钩、副钩、第一弹簧、第二弹簧、锁定轮、主钩挡板和锁定轮滑槽，
底座内部为空腔结构，支架部位于所述底座的顶部，锁定杆的一端垂直插入于空腔内并与主钩挡板相接触，另一端向空腔外延伸并与锁定轮连接，
主钩包括主钩钩部和主钩杆部，主钩杆部的一端与主钩钩部相连接，另一端插入空腔内，主钩钩部设置在所述底座外部，第一弹簧与第二弹簧均位于所述空腔内，
锁定杆、第一弹簧、第二弹簧和所述锁定轮相配合工作，使得副钩与主钩相扣合锁紧。
支架部包括第一支架和第二支架，第一支架与第二支架铰接，副钩设置在第二支架远离第一支架一端的端部；
第一弹簧设置在锁定杆所在的空腔内，第二弹簧设置在主钩杆部所在的空腔内；
锁定轮通过锁定轮滑槽定轴作圆周转动；。
副钩能随锁定轮滑槽绕铰接轴转动。
进一步地，锁定杆的底部与主钩挡板相接触，锁定杆用于对所述主钩挡板进行限位。
进一步地，第一弹簧为预紧弹簧，第二弹簧为锁定弹簧。
进一步地，锁定轮滑槽为圆周形结构的滑槽，锁定轮滑槽与所述锁定轮相适配。
进一步地，主钩杆部能够进行弹性变形。
进一步地，主钩与副钩相接触的表面均设置倒圆角，主钩与所述副钩相适配。
进一步地，锁定轮滑槽上还设有锁定凹槽，当第二支架绕铰接轴展开后，锁定轮进入所述锁定凹槽内，所述锁定凹槽与所述锁定轮相适配。
进一步地，当第二支架绕铰接轴展开后，锁定杆的底部与主钩挡板相分离。
相应地，本发明还提供了一种航天器，航天器包括上述的弹簧预紧高刚度锁定装置。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明的弹簧预紧高刚度锁定装置，该装置可以通过弹簧预紧的方式大大提高锁定装置的刚度，结构设计合理，结构简单，体积紧凑，能够适用于卫星等航天器中的大型平面展开锁定，具有较高的刚度；
(2)本发明的弹簧预紧高刚度锁定装置，锁定杆、第一弹簧、第二弹簧和锁定轮相配合工作，能够使副钩与主钩相扣合锁紧，使得本发明的锁定效果好，能够广泛应用在航天器上，具有良好的市场前景和应用前景。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的弹簧预紧高刚度锁定装置的立体结构示意图；
图2为本发明的弹簧预紧高刚度锁定装置的侧视图；
图3为本发明的弹簧预紧高刚度锁定装置的锁定过程示意图；
图4为本发明的弹簧预紧高刚度锁定装置的锁定过程示意图；
图5为本发明的弹簧预紧高刚度锁定装置的锁定过程示意图。
其中，图中对应的附图标记为：1-底座，2-支架部，21-第一支架，22-第二支架，3-锁定杆，4-主钩，41-主钩钩部，42-主钩杆部，5-副钩，6-第一弹簧，7-第二弹簧，8-锁定轮，9-主钩挡板，10-锁定轮滑槽，11-锁定凹槽。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本发明实施例提供了一种航天器及其弹簧预紧高刚度锁定装置，包括底座1、支架部2、锁定杆3、主钩4、副钩5、第一弹簧6、第二弹簧7、锁定轮8和主钩挡板9，
所述底座1内部为空腔结构，所述支架部2位于所述底座1的顶部，所述锁定杆3的一端垂直插入于所述空腔内并与所述主钩挡板9相接触，另一端向空腔外延伸并与所述锁定轮8连接，主钩4包括主钩钩部41和主钩杆部42，所述主钩杆部42的一端与所述主钩钩部41相连接，另一端插入所述空腔内，所述主钩钩部41设置在所述底座1外部，所述第一弹簧6与所述第二弹簧7均位于所述空腔内，
所述锁定杆3、所述第一弹簧6、所述第二弹簧7和所述锁定轮8相配合工作，使得所述副钩5与所述主钩4相扣合锁紧。支架部2包括第一支架21和第二支架22，第一支架21与第二支架22铰接，副钩5设置在第二支架22远离第一支架21一端的端部；第一弹簧6设置在锁定杆3所在的空腔内，第二弹簧7设置在主钩杆部42所在的空腔内。
所述锁定杆3的底部与所述主钩挡板9相接触，所述锁定杆3用于对所述主钩挡板9进行限位。所述第一弹簧6为预紧弹簧，所述第二弹簧7为锁定弹簧。
所述锁定装置还包括锁定轮滑槽10，所述锁定轮8通过所述锁定轮滑槽10定轴转动。所述锁定轮滑槽10为圆周形结构的滑槽，所述锁定轮滑槽10与所述锁定轮8相适配。所述主钩杆部42能够进行弹性变形。
所述主钩4与所述副钩5相接触的表面均设置倒圆角，所述主钩4与所述副钩5相适配。
所述锁定轮滑槽10上还设有锁定凹槽11，展开后，所述锁定轮8进入所述锁定凹槽11内，所述锁定凹槽11与所述锁定轮8相适配。
展开后，所述锁定杆3的底部与所述主钩挡板9相分离。
更为具体地，请参阅图1-5。如图1-5所示，主钩杆部采用热处理后具有一定弹性的构件，在外力作用下可以产生一定的变形，副钩与主钩的接触面采用倒圆角设计，使副钩与主钩接触后可以平稳、可靠的进入主钩内；
在初始状态下第一弹簧处于压缩状态，并且锁定杆尾部与主钩挡板相互接触，此时锁定杆尾部限制了主钩挡板的位移，使第一弹簧保持压缩状态，同时第二弹簧处于压缩状态，锁定轮在锁定轮凹槽中，使第二弹簧保持压缩状态；
在有源或者无源的驱动力作用下展开，使得副钩做定轴转动，并且在展开过程中锁定轮在锁定轮凹槽中运动，锁定杆尾部与主钩挡板保持相互接触，因此在展开的过程中第二弹簧和第一弹簧保持压缩状态，直到达到临界锁定状态为止；
在达到临界锁定状态时主钩与副钩接触，由于主钩杆部具有一定弹性，接触后副钩继续定轴转动，当展开到位时，在第二弹簧弹性势能的作用下，锁定轮将会进入锁定凹槽内，同时锁定杆尾部与主钩挡板恰好脱离接触，在第一弹簧的弹性势能作用下主钩回拉与副钩接触完成锁定。
本发明的弹簧预紧高刚度锁定装置，该装置可以通过弹簧预紧的方式大大提高锁定装置的刚度，结构设计合理，结构简单，体积紧凑，能够适用于卫星等航天器中的大型平面展开锁定，具有较高的刚度；锁定杆、第一弹簧、第二弹簧和锁定轮相配合工作，能够使副钩与主钩相扣合锁紧，使得本发明的锁定效果好，能够广泛应用在航天器上，具有良好的市场前景和应用前景。
实施例2
在实施1的基础上，本发明实施例还提供了一种航天器，所述航天器包括上述实施例中所述的弹簧预紧高刚度锁定装置。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“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申请和简化描述，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申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (9)
1.一种弹簧预紧高刚度锁定装置，其特征在于，包括底座(1)、支架部(2)、锁定杆(3)、主钩(4)、副钩(5)、第一弹簧(6)、第二弹簧(7)、锁定轮(8)、主钩挡板(9)和锁定轮滑槽(10)，
所述底座(1)内部为空腔结构，所述支架部(2)位于所述底座(1)的顶部，所述锁定杆(3)的一端垂直插入于所述空腔内并与所述主钩挡板(9)相接触，另一端向空腔外延伸并与所述锁定轮(8)连接，
所述主钩(4)包括主钩钩部(41)和主钩杆部(42)，所述主钩杆部(42)的一端与所述主钩钩部(41)相连接，另一端插入所述空腔内，所述主钩钩部(41)设置在所述底座(1)外部，所述第一弹簧(6)与所述第二弹簧(7)均位于所述空腔内，
所述锁定杆(3)、所述第一弹簧(6)、所述第二弹簧(7)和所述锁定轮(8)相配合工作，使得所述副钩(5)与所述主钩(4)相扣合锁紧；
所述支架部(2)包括第一支架(21)和第二支架(22)，所述第一支架(21)与所述第二支架(22)铰接，所述副钩(5)设置在所述第二支架(22)远离第一支架(21)一端的端部；
所述第一弹簧(6)设置在所述锁定杆(3)所在的空腔内，所述第二弹簧(7)设置在所述主钩杆部(42)所在的空腔内；
所述锁定轮(8)通过所述锁定轮滑槽(10)定轴作圆周转动；
所述副钩(5)能随锁定轮滑槽(10)绕铰接轴转动。
2.根据权利要求1所述的弹簧预紧高刚度锁定装置，其特征在于，所述锁定杆(3)的底部与所述主钩挡板(9)相接触，所述锁定杆(3)用于对所述主钩挡板(9)进行限位。
3.根据权利要求1所述的弹簧预紧高刚度锁定装置，其特征在于，所述第一弹簧(6)为预紧弹簧，所述第二弹簧(7)为锁定弹簧。
4.根据权利要求1所述的弹簧预紧高刚度锁定装置，其特征在于，所述锁定轮滑槽(10)为圆周形滑槽，所述锁定轮滑槽(10)与所述锁定轮(8)相适配。
5.根据权利要求1所述的弹簧预紧高刚度锁定装置，其特征在于，所述主钩杆部(42)能够进行弹性变形。
6.根据权利要求5所述的弹簧预紧高刚度锁定装置，其特征在于，所述主钩(4)与所述副钩(5)相接触的表面均设置倒圆角，所述主钩(4)与所述副钩(5)相适配。
7.根据权利要求1所述的弹簧预紧高刚度锁定装置，其特征在于，所述锁定轮滑槽(10)上还设有锁定凹槽(11)，当第二支架(22)绕铰接轴展开后，所述锁定轮(8)进入所述锁定凹槽(11)内，所述锁定凹槽(11)与所述锁定轮(8)相适配。
8.根据权利要求1所述的弹簧预紧高刚度锁定装置，其特征在于，当第二支架(22)绕铰接轴展开后，所述锁定杆(3)的底部与所述主钩挡板(9)相分离。
9.一种航天器，其特征在于，所述航天器包括如权利要求1-8任一项所述的弹簧预紧高刚度锁定装置。
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