CN110901962B - 一种空间载荷锁紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空间载荷锁紧装置，包括：支撑筒、设置于支撑筒内的卡紧机构、压紧机构以及预紧机构，支撑筒包括上筒体以及下筒体；卡紧机构沿支撑筒的径向可移动设置；在预紧机构的预紧力作用下，压紧机构推动卡紧机构移动，以使上筒体和下筒体均与卡紧机构卡接配合；解除预紧机构的预紧力，卡紧机构向靠近上筒体中心轴线的方向移动，以使上筒体和下筒体均与卡紧机构解除卡接。本发明提供的空间载荷锁紧装置有效利用了支撑筒内部的空间，使空间载荷锁紧装置的结构布局更加紧凑、合理；另外，在解除预紧力时，只需将预紧机构的预紧力解除，使操作过程方便，避免了多个锁紧机构配合使用的情况，且可靠性提高。

Description

一种空间载荷锁紧装置

技术领域

本发明涉及航天技术领域，更具体地说，涉及一种空间载荷锁紧装置。

背景技术

在大、中型航天相机等空间载荷的发射过程中，需要用临时支撑装置将空间载荷与卫星平台连接起来，以保护其无损地进入工作轨道；入轨后，支撑装置通过解锁机构将临时连接断开，解除卫星平台的硬连接，取而代之以隔离装置，从而保证光学成像质量。

在航天器的发射中，目前常用的锁紧解锁装置主要包括包带弹簧式星箭连接分离装置和多点式包带解锁支座。

包带弹簧式星箭连接分离装置主要是利用两个柔性半周包带将与被连接体接触的多个离散卡块缠绕起来，两包带端头由爆炸螺栓连接拉紧，形成一个与平台外径相同的整圆环形装置。虽然柔性包带式连接分离技术较为成熟且应用广泛，但是，各类空间载荷接口都不尽相同、形状各异，大多数都不具备柔性包带连接所要求的圆形、大口径且标准化的连接端口；在载荷与平台的硬连接分离后，仍有柔性连接或运动学安装机构保持其相对位置，所以接口处空间有限，分离后的包带也不易回收处置；对于载荷相对平台有姿态调整的运动连接结构，更加难以克服的技术障碍是解锁后的上、下端框之间没有形成相对自由空间，不能满足驱动器的活动需求。

多点式包带解锁支座与卫星平台间由多台解锁装置连接，布局灵活且安全可靠。装置中有上、下支座分别与被连接体固定，中间由两个半环形刚性包带将两支座通过V型卡槽抱紧连接，两包带在翻边处由多个爆炸螺栓预紧连接形成一体。两包带在解锁分离后向外张开，需要进一步占用支座外部空间，这在连接空间紧张的情况下难以实现布局设计；考虑到预紧力的对称性，每套解锁支座需要2或4个爆炸螺栓，要求全部爆炸才能解锁，对其可靠性要求较高。

综上所述，如何提供一种可靠性较高的空间载荷锁紧装置，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种空间载荷锁紧装置，设置有数量较少的快拆结构，提高空间载荷锁紧装置的可靠性。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种空间载荷锁紧装置，包括：支撑筒、卡紧机构、压紧机构以及预紧机构，所述卡紧机构、所述压紧机构以及所述预紧机构均设置于所述支撑筒内；

所述支撑筒包括用于与空间载荷连接的上筒体以及与卫星平台连接的下筒体；

所述卡紧机构沿所述支撑筒的径向可移动设置；所述压紧机构沿所述支撑筒的高度方向可移动设置；

在所述预紧机构的预紧力作用下，所述压紧机构推动所述卡紧机构向远离所述支撑筒中心轴线的方向移动，以使所述上筒体和所述下筒体均与所述卡紧机构卡接配合、实现所述上筒体和所述下筒体的锁紧；

解除所述预紧机构的预紧力，所述卡紧机构向靠近所述上筒体中心轴线的方向移动，以使所述上筒体和所述下筒体均与所述卡紧机构解除卡接、实现所述上筒体和所述下筒体的分离。

优选的，所述卡紧机构包括支架以及沿周向均匀分布的至少两组卡紧组件，所述支架包括中心环框以及呈辐射状、且沿所述中心环框的周向均匀设置的支杆，所述支杆的一端与所述中心环框连接、另一端与所述支撑筒的内壁连接；

所述卡紧组件设置于相邻所述支杆之间且沿所述支撑筒的径向可移动设置。

优选的，所述卡紧组件包括设置于所述支架的导柱、可沿所述导柱滑动的卡块以及连接所述卡块与所述支架并为所述卡块的复位提供拉力的弹簧；

所述导柱连接于所述中心环框的周部，所述弹簧的一端与设置于所述中心环框的支架端头连接，另一端与设置于所述卡块的卡块端头连接。

优选的，所述卡块设置有与所述导柱一一对应配合的第一直线轴承，所述第一直线轴承套设于所述导柱的外周部，且一个所述卡块平行设置有两个所述第一直线轴承。

优选的，所述上筒体和所述下筒体的内壁均设置有环状凸起，所述卡块设置有与所述环状凸起配合卡接或解除的凹槽。

优选的，所述环状凸起包括设置于所述上筒体的内壁面的上环状凸起以及设置于所述下筒体的内壁面的下环状凸起；

所述凹槽包括与所述上环状凸起配合卡接或解除的上凹槽以及与所述下环状凸起配合卡接或解除的下凹槽；

所述上环状凸起和所述下环状凸起形状尺寸相同。

优选的，所述上环状凸起和所述下环状凸起的横截面均为等腰梯形，且所述上环状凸起和所述下环状凸起均顶面面积小于底面面积。

优选的，所述压紧机构包括设置于所述上筒体内的上压紧机构以及设置于所述下筒体内、且与所述上压紧机构关于所述支撑筒高度方向的中间截面对称设置的下压紧机构；

所述上压紧机构和所述下压紧机构均设置有外锥面，所述卡紧机构设置有用于与所述外锥面配合的内锥面；

在所述预紧机构的预紧力作用下，所述上压紧机构和所述下压紧机构相互靠近、所述外锥面与所述内锥面接触、且向靠近所述内锥面的方向移动，以使所述卡紧机构向远离所述支撑筒中心轴线的方向移动；

解除所述预紧机构的预紧力，所述上压紧机构和所述下压紧机构相互远离、所述外锥面向远离所述内锥面的方向移动，以使所述卡紧机构向靠近所述上筒体中心轴线的方向移动。

优选的，所述上压紧机构包括上压盘、与所述上压盘连接的第一导杆以及用于为所述上压盘的复位提供拉力的第一压簧；

所述第一压簧套设于所述第一导杆的外周部；

所述下压紧机构包括下压盘、与所述下压盘连接的第二导杆以及用于为所述下压盘的复位提供拉力的第二压簧；

所述第二压簧套设于所述第二导杆的外周部；

所述外锥面包括设置于所述上压盘的第一外锥面以及设置于所述下压盘的第二外锥面。

优选的，所述上筒体的内壁设置有第一内框板，所述上压紧机构还包括与所述第一内框板连接的第一凸垫盘和第一凹垫盘，且所述第一凸垫盘与所述第一凹垫盘的接触面为半径相同的凸球面和凹球面、以调整垂直度误差；

所述下筒体的内壁设置有第二内框板，所述下压紧机构还包括与所述第二内框板连接的第二凸垫盘和第二凹垫盘，且所述第二凸垫盘与所述第二凹垫盘的接触面为半径相同的凸球面和凹球面、以调整垂直度误差。

优选的，所述第一导杆的数量为至少两个，且所述第一导杆沿所述上压盘的周向均匀设置，所述第一凸垫盘设置有与所述第一导杆一一对应的第二直线轴承，所述第一导杆依次穿过所述第一凹垫盘、第一凸垫盘、所述第二直线轴承；

所述第二导杆的数量为至少两个，且所述第二导杆沿所述下压盘的周向均匀设置，所述第二凸垫盘设置有与所述第二导杆一一对应的第三直线轴承，所述第二导杆依次穿过所述第二凹垫盘、第二凸垫盘、所述第三直线轴承。

优选的，所述第一导杆远离所述上压盘的端部设置有第一挡帽，所述第一压簧的一端与所述第一挡帽接触、另一端与所述第一内框板接触；

所述第二导杆远离所述下压盘的端部设置有第二挡帽，所述第二压簧的一端与所述第二挡帽接触、另一端与所述第二内框板接触。

优选的，所述预紧机构包括螺柱以及与所述螺柱配合的分离螺母、锁紧螺母，所述螺柱贯穿所述压紧机构、所述卡紧机构设置，且所述锁紧螺母与所述分离螺母分别设置于所述压紧机构高度方向的两端、且均与所述压紧机构接触，以使拧紧所述锁紧螺母时，所述压紧机构可推动所述卡紧机构移动，使所述上筒体与所述下筒体锁紧；

且所述分离螺母为快拆螺母。

优选的，所述螺柱设置有所述锁紧螺母的一端还包括防松螺母；

和/或所述螺柱设置有所述锁紧螺母的一端还包括外六角凸头。

优选的，所述分离螺母设置有与所述压紧机构连接的法兰盘，所述锁紧螺母的外表面套设有用于与所述压紧机构连接的连接罩。

优选的，所述锁紧螺母与所述压紧机构之间设置有球面垫圈和锥面垫圈，且所述球面垫圈和所述锥面垫圈均套设于所述螺柱的外周部。

优选的，还包括用于在所述卡紧机构复位时提供复位推力的、至少两组顶紧机构，所述顶紧机构包括贯穿所述支撑筒厚度方向设置的顶杆、套设于所述顶杆周部的第三压簧以及螺纹连接于所述顶杆伸出所述支撑筒一端的螺母；

所述上筒体与所述下筒体锁紧状态下，所述卡紧机构推动所述顶杆向安装有所述螺母的一端移动，解除所述预紧机构的预紧力之后，所述第三压簧推动所述顶杆向所述支撑筒的中心轴线方向移动、以为所述卡紧机构提供推力。

优选的，所述顶紧机构还包括用于与所述支撑筒连接的顶盖，所述顶盖套设于所述顶杆的周部，且所述顶杆远离所述螺母的一端设置有盘状杆头，所述第三压簧的一端与所述盘状杆头接触、另一端与所述顶盖接触。

本发明提供的一种空间载荷锁紧装置，包括：支撑筒、卡紧机构、压紧机构以及预紧机构，卡紧机构、压紧机构以及预紧机构均设置于支撑筒内；

支撑筒包括用于与空间载荷连接的上筒体以及与卫星平台连接的下筒体；

卡紧机构沿支撑筒的径向可移动设置；压紧机构沿支撑筒的高度方向可移动设置；

在预紧机构的预紧力作用下，压紧机构推动卡紧机构向远离上筒体中心轴线的方向移动，以使上筒体和下筒体均与卡紧机构卡接配合、实现上筒体和下筒体的锁紧；

解除预紧机构的预紧力，卡紧机构向靠近上筒体中心轴线的方向移动，以使上筒体和下筒体均与卡紧机构解除卡接、实现上筒体和下筒体的分离。

相比于现有技术，本发明提供的空间载荷锁紧装置中的卡紧机构、压紧机构和预紧机构均设置于支撑筒内部，有效利用了支撑筒内部的空间，使空间载荷锁紧装置的结构布局更加紧凑、合理；另外，通过预紧机构推动压紧机构运动，便可以实现上筒体和下筒体均与卡紧机构卡接配合，在解除预紧力时，也只需将预紧机构的预紧力解除，使操作过程方便，避免了多个锁紧机构配合使用的情况，且可靠性提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的空间载荷锁紧装置的具体实施例的结构示意图；

图2为本发明所提供的空间载荷锁紧装置锁紧状态下的结构示意图；

图3为图2中A部分的局部放大图；

图4为图2中卡紧机构与顶紧机构的结构示意图；

图5为本发明所提供的空间载荷锁紧装置锁紧过程中的结构示意图；

图6为图5中A1部分的局部放大图；

图7为图5中卡紧机构与顶紧机构的结构示意图；

图8为本发明所提供的空间载荷锁紧装置解锁状态下的结构示意图；

图9为图8中卡紧机构与顶紧机构的结构示意图。

图1-9中：

1为支撑筒、101为上筒体、10101为第一内框板、10102为上环状凸起、102为下筒体、10201为第二内框板、10202为下环状凸起、2为卡紧机构、201为弹簧、202为卡块、203为支架、204为卡块端头、205为支架端头、206为导柱、207为第一直线轴承、3为顶紧机构、301为第三压簧、302为螺母、303为顶杆、304为顶盖、4为压紧机构、401为压盘、40101为上压盘、40102为下压盘、402为第一导杆、403为第一凸垫盘、404为第一凹垫盘、405为第二直线轴承、406为第一压簧、407为第一挡帽、5为预紧机构、501为螺柱、502为防松螺母、503为连接罩、504为锁紧螺母、505为球面垫圈、506为锥面垫圈、507为分离螺母。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种空间载荷锁紧装置，可以使支撑筒的内部空间得到合理利用，且锁紧过程方便操作，并且只需对预紧机构解除锁定便可实现上筒体与下筒体的分离，避免了多个锁紧机构配合使用的情况，因此可靠性提高。

请参考图1-9，图1为本发明所提供的空间载荷锁紧装置的具体实施例的结构示意图；图2为本发明所提供的空间载荷锁紧装置锁紧状态下的结构示意图；图3为图2中A部分的局部放大图；图4为图2中卡紧机构与顶紧机构的结构示意图；图5为本发明所提供的空间载荷锁紧装置锁紧过程中的结构示意图；图6为图5中A1部分的局部放大图；图7为图5中卡紧机构与顶紧机构的结构示意图；图8为本发明所提供的空间载荷锁紧装置解锁状态下的结构示意图；图9为图8中卡紧机构与顶紧机构的结构示意图。

本具体实施例提供的一种空间载荷锁紧装置，包括：支撑筒1、卡紧机构2、压紧机构4以及预紧机构5，卡紧机构2、压紧机构4以及预紧机构5均设置于支撑筒1内；

支撑筒1包括用于与空间载荷连接的上筒体101以及与卫星平台连接的下筒体102；

卡紧机构2沿支撑筒1的径向可移动设置；压紧机构4沿支撑筒1的高度方向可移动设置；

在预紧机构5的预紧力作用下，压紧机构4推动卡紧机构2向远离支撑筒1中心轴线的方向移动，以使上筒体101和下筒体102均与卡紧机构2卡接配合、实现上筒体101和下筒体102的锁紧；

解除预紧机构5的预紧力，卡紧机构2向靠近上筒体101中心轴线的方向移动，以使上筒体101和下筒体102均与卡紧机构2解除卡接、实现上筒体101和下筒体102的分离。

需要进行说明的是，上筒体101与下筒体102的中心轴线重合，上筒体101与下筒体102锁紧状态下，均与卡紧机构2卡接配合，优选的，卡紧机构2位于上筒体101与下筒体102的连接处；此处卡紧机构2与上筒体101、下筒体102卡接部配合，卡接部可以设置于上筒体101与下筒体102，卡槽设置于卡紧机构2，当然，也可以是卡接部设置于卡紧机构2，卡槽设置于上筒体101和下筒体102；卡接过程中，可以是卡紧机构2设置有一个卡槽，上筒体101的卡接部与下筒体102的卡接部均与卡槽配合，也可以是卡紧机构2设置有两个卡槽，上筒体101的卡接部与下筒体102的卡接部分别与卡槽配合；或者是卡紧机构2设置有一个卡接部，上筒体101的卡槽与下筒体102的卡槽均与卡接部配合，也可以是卡紧机构2设置有两个卡接部，上筒体101的卡槽与下筒体102的卡槽分别与卡接部配合；当然，卡接部、卡槽的设置数量及设置方式还可以是其它情况，具体根据实际情况确定。

相比于现有技术，本具体实施例提供的空间载荷锁紧装置中的卡紧机构2、压紧机构4和预紧机构5均设置于支撑筒1内部，有效利用了支撑筒1内部的空间，使空间载荷锁紧装置的结构布局更加紧凑、合理；另外，通过预紧机构5推动压紧机构4运动，便可以实现上筒体101和下筒体102均与卡紧机构2卡接配合，在解除预紧力时，也只需将预紧机构5的预紧力解除，使操作过程方便，避免了多个锁紧机构配合使用的情况，且可靠性提高。

在上述实施例的基础上，可以使卡紧机构2包括支架203以及沿周向均匀分布的至少两组卡紧组件，支架203包括中心环框以及呈辐射状、且沿中心环框的周向均匀设置的支杆，支杆的一端与中心环框连接、另一端与支撑筒1内壁连接；卡紧组件设置于相邻支杆之间且沿支撑筒1的径向可移动设置。

在使用的过程中，可以通过压紧机构4使卡紧组件沿支撑筒1的径向移动，并可以移动至与上筒体101、下筒体102卡接的位置或解除与上筒体101及下筒体102的卡接配合。

优选的，中心环框设置有通孔，在装配的过程中，预紧机构5穿过中心环框的通孔设置，各支杆的一端与中心环框连接，另一端设置有公共的短圆柱面并与下筒体102连接。

优选的，支杆的数量与卡紧组件的数量相同，且支杆沿中心环框的周向均匀分布，卡紧组件与支杆间隔设置。

如图7、图9、图4所示，中心环框为正四面体棱柱，支杆的数量为四个，且分别设置于正四面体棱柱的四个角上，卡紧组件的数量为四个，且分别设置于正四面体棱柱的四个边上。当然，支杆、卡紧组件的数量还可以是其它数值，中心环框也可以是任意正多面体棱柱或圆柱形，具体根据实际情况确定，在此不做赘述。

在上述实施例的基础上，可以使卡紧组件包括设置于支架203的导柱206、可沿导柱206滑动的卡块202以及连接卡块202与支架203、为卡块202的复位提供拉力的弹簧201；

导柱206连接于中心环框的周部，弹簧201的一端与设置于中心环框的支架端头205连接，另一端与设置于卡块202的卡块端头204连接。

导柱206的设置可以限定卡块202的移动方向，优选的，卡块202设置有用于使导柱206穿过的通孔或通槽，且卡块202设置有用于与弹簧201连接的卡块端头204，卡块端头204可以是固定环或固定筒等固定结构；中心环框设置有支架端头205，支架端头205可以是固定环或固定筒等固定结构。

在上述实施例的基础上，可以在卡块202设置与导柱206一一对应配合的第一直线轴承207，第一直线轴承207套设于导柱206的外周部，且一个卡块202平行设置有两个第一直线轴承207。

优选的，卡块202为尺寸相同的扇形结构，每个卡块202均设置有两个用于安装第一直线轴承207的圆柱孔，第一直线轴承207套设于导柱206的外周部，且两导柱206关于扇形的中心轴线对称设置，弹簧201设置于两导柱206之间，且弹簧201的中心轴线与扇形结构的中心轴线重合。

在上述实施例的基础上，为了使上筒体101与下筒体102能够与卡紧机构2实现卡接，可以在上筒体101和下筒体102的内壁均设置环状凸起，卡块202设置有与环状凸起配合卡接或解除的凹槽。

优选的，卡块202本身的形状沿横截面及纵截面均对称。

需要进行说明的是，为了便于连接上筒体101与下筒体102，环状凸起设置于二者的连接处。

为了更方便实现卡接配合，可以使环状凸起包括设置于上筒体101的内壁面的上环状凸起10102以及设置于下筒体102的内壁面的下环状凸起10202；凹槽包括与上环状凸起10102配合卡接或解除的上凹槽以及与下环状凸起10202配合卡接或解除的下凹槽；上环状凸起10102和下环状凸起10202形状尺寸相同。

锁紧的过程中，可以通过预紧机构5使压紧机构4在支撑筒1的高度方向上移动，推动卡紧组件向远离支撑筒1中心轴线的方向移动，以使上凹槽与上环状凸起10102卡接配合，下凹槽与下环状凸起10202卡接配合；优选的，上凹槽与下凹槽关于卡紧组件的水平方向的中间截面对称设置，且同一卡块202均设置有上凹槽和下凹槽，以使上凹槽与上环状凸起10102、下凹槽与下环状凸起10202同时实现卡接配合；解除预紧机构5的预紧之后，压紧机构4对卡块202的作用力解除，在弹簧201的拉力作用下，卡块202向靠近支撑筒1中心轴线的方向移动，直至与上筒体101和下筒体102解除卡接，使上筒体101和下筒体102分离。

需要进行说明的是，上环状凸起10102与下环状凸起10202可以是在周向连续的凸起结构，也可以是在周向间断式的凸起结构，具体根据实际情况确定，在此不做赘述。

在上述实施例的基础上，可以使上环状凸起10102和下环状凸起10202的横截面均为等腰梯形，且上环状凸起10102和下环状凸起10202均顶面面积小于底面面积。

在卡接配合的过程中，将上环状凸起10102和下环状凸起10202的横截面均设置为等腰梯形，以形成楔形面的配合，且等腰梯形的两侧边与水平方向的夹角小于45°，优选的，等腰梯形的两侧边与水平方向的夹角为30°；使卡紧机构2与支撑筒1卡接配合的过程中实现预紧力的放大，预紧机构5使用较小的预紧力便可以使上筒体101与下筒体102具有较大的锁紧力。

在上述实施例的基础上，可以使压紧机构4包括设置于上筒体101内的上压紧机构以及设置于下筒体102内、且与上压紧机构关于支撑筒1高度方向的中间截面对称设置的下压紧机构；上压紧机构和下压紧机构均设置有外锥面，卡紧机构2设置有用于与外锥面配合的内锥面；在预紧机构5的预紧力作用下，上压紧机构和下压紧机构相互靠近、外锥面与内锥面接触、且向靠近内锥面的方向移动，以使卡紧机构2向远离支撑筒1中心轴线的方向移动；解除预紧机构5的预紧力，上压紧机构和下压紧机构相互远离、外锥面向远离内锥面的方向移动，以使卡紧机构2向靠近上筒体101中心轴线的方向移动。

外锥面相对于竖直方向的倾斜角度小于45°，优选的，外锥面相对于竖直方向的倾角为30°。

在使用的过程中，预紧机构5提供的预紧力使上压紧机构与下压紧机构向相互靠近的方向移动，当移动至外锥面与内锥面接触之后，此时如果进一步通过预紧机构5进行预紧，上压紧机构与下压紧机构继续靠近，外锥面与内锥面接触并使卡紧组件向远离支撑筒1中心轴线的方向移动，以使卡紧组件与上筒体101、下筒体102实现卡接配合，上筒体101与下筒体102锁紧。

在锁紧的过程中，由于外锥面与内锥面的设置，可以将预紧力进行放大，使锁紧效果加强。

在上述实施例的基础上，可以使上压紧机构包括上压盘40101、与上压盘40101连接的第一导杆402以及用于为上压盘40101的复位提供拉力的第一压簧406；第一压簧406套设于第一导杆402的外周部；下压紧机构包括下压盘40102、与下压盘40102连接的第二导杆以及用于为下压盘40102的复位提供拉力的第二压簧；第二压簧套设于第二导杆的外周部；外锥面包括设置于上压盘40101的第一外锥面以及设置于下压盘40102的第二外锥面。

优选的，第一导杆402的数量至少为两个，且沿上压盘40101的周向均匀设置，上压盘40101的外周面为第一外锥面，第一外锥面的倾角可以根据实际情况确定。第二导杆的数量至少为两个，且沿下压盘40102的周向均匀设置，下压盘40102的外周面为第二外锥面，第二外锥面的倾角可以根据实际情况确定。

需要进行说明的是，上压盘40101和下压盘40102统称为压盘401。

第一压簧406套设于第一导杆402的外周部，且与第一导杆402一一对应，第二压簧套设于第二导杆的外周部，且与第二导杆一一对应。

卡紧机构2与上筒体101、下筒体102卡接配合时，第一压簧406和第二压簧均处于压缩状态。

在上述实施例的基础上，为了补偿第一导柱206、第二导柱206与支撑筒1装配过程中的不垂直度误差，可以在上筒体101的内壁设置第一内框板10101，上压紧机构还包括与第一内框板10101连接的第一凸垫盘403和第一凹垫盘404，且第一凸垫盘403与第一凹垫盘404的接触面为半径相同的凸球面和凹球面、以调整垂直度误差；

下筒体102的内壁设置有第二内框板10201，下压紧机构还包括与第二内框板10201连接的第二凸垫盘和第二凹垫盘，且第二凸垫盘与第二凹垫盘的接触面为半径相同的凸球面和凹球面、以调整垂直度误差。

在装配的过程中，可以在上筒体101的内部设置第一内框板10101，第一内框板10101向支撑筒1的中心轴线方向凸出设置，第一凸垫盘403通过螺钉固定于第一内框板10101的下部，第一凹垫盘404设置于第一凸垫盘403与第一内框板10101之间，由于第一凸垫盘403与第一凹垫盘404接触的面为球面，因此可以调整第一导杆402与第一内框板10101之间的垂直度；在下筒体102的内部设置第二内框板10201，第二内框板10201向支撑筒1的中心轴线方向凸出设置，第二凸垫盘通过螺钉固定于第二内框板10201的上部部，第二凹垫盘设置于第二凸垫盘与第二内框板10201之间，由于第二凸垫盘与第二凹垫盘接触的面为球面，因此可以调整第二导杆与第二内框板10201之间的垂直度。

在上述实施例的基础上，可以使第一导杆402的数量为至少两个，且第一导杆402沿上压盘40101的周向均匀设置，第一凸垫盘403设置有与第一导杆402一一对应的第二直线轴承405，第一导杆402依次穿过第一凹垫盘404、第一凸垫盘403、第二直线轴承405；

第二导杆的数量为至少两个，且第二导杆沿下压盘40102的周向均匀设置，第二凸垫盘设置有与第二导杆一一对应的第三直线轴承，第二导杆依次穿过第二凹垫盘、第二凸垫盘、第三直线轴承。

优选的，第二直线轴承405通过法兰用螺钉固定设置于第一凸垫盘403的表面，第三直线轴承通过法兰用螺钉固定设置于第二凸垫盘的表面，且第一导杆402可相对于第一内框板10101上下移动，第二导杆可相对于第二内框板10201上下移动。

在上述实施例的基础上，可以使第一导杆402远离上压盘40101的端部设置有第一挡帽407，第一压簧406的一端与第一挡帽407接触、另一端与第一内框板10101接触；

第二导杆远离下压盘40102的端部设置有第二挡帽，第二压簧的一端与第二挡帽接触、另一端与第二内框板10201接触。

当上压盘40101与下压盘40102相互靠近的过程中，第一导杆402相对于第一内框板10101向下移动，第二导杆性对于第二内框板10201向上移动，第一压簧406和第二压簧均处于压缩状态，当预紧机构5的预紧力解除之后，在第一压簧406与第二压簧的弹性力作用下，上压盘40101与下压盘40102复位至初始位置。

在上述实施例的基础上，可以使预紧机构5包括螺柱501以及与螺柱501配合的分离螺母507、锁紧螺母504，螺柱501贯穿压紧机构4、卡紧机构2设置，且锁紧螺母504与分离螺母507分别设置于压紧机构4高度方向的两端、且均与压紧机构4接触，以使拧紧锁紧螺母504时，压紧机构4可推动卡紧机构2移动，使上筒体101与下筒体102锁紧；且分离螺母507为快拆螺母。

需要进行说明的是，此处的螺柱501贯穿上压紧机构、卡紧机构2、下压紧机构设置，第一凸垫盘403、第一凹垫盘404、上压盘40101、第二凸垫盘、第二凹垫盘、下压盘40102、支架203均设置有用于使螺杆穿过的通孔，分离螺母507设置于上压盘40101的上部，锁紧螺母504设置于下压盘40102的下部。

此处提到的快拆螺母可以是火工分离螺母507，也可以是爆炸螺母或者是由电机带动的可快速拆卸的螺母等结构，具体根据实际情况确定，在此不做赘述。

在解除预紧力的过程中，只需将分离螺母507进行拆除，避免了多个锁紧机构的使用，使上筒体101与下筒体102分离过程的可靠性提高。

在上述实施例的基础上，可以使螺柱501设置有锁紧螺母504的一端还包括防松螺母502；和/或螺柱501设置有锁紧螺母504的一端还包括外六角凸头。

防松螺母502的设置可以避免锁紧螺母504相对于螺柱501转动，以便提供稳定的预紧力；在拧紧锁紧螺母504时，可以将外六角凸头卡住，以使螺柱501可以在同一端施加装配扭矩，保护分离螺母507不会因为力矩载荷而遭到破坏。

在上述实施例的基础上，可以使分离螺母507设置有与压紧机构4连接的法兰盘，锁紧螺母504的外表面套设有用于与压紧机构4连接的连接罩503。

优选的，分离螺母507通过法兰盘与上压盘40101连接，锁紧螺母504通过连接套与下压盘40102连接，以使在上筒体101与下筒体102分离的过程中，螺柱501、锁紧螺母504可以随下压盘40102一起向下运动，分离螺母507可以随上压盘40101一起向上运动。

在上述实施例的基础上，为了补偿下压盘40102与锁紧螺母504之间的不平行度误差，同时消除螺柱501传递给分离螺母507的装配弯矩，可以在锁紧螺母504与压紧机构4之间设置球面垫圈505和锥面垫圈506，且球面垫圈505和锥面垫圈506均套设于螺柱501的外周部。

优选的，锥面垫圈506与球面垫圈505在竖直方向上上下依次设置，且锥面垫圈506与下压盘40102接触。

在上述实施例的基础上，为了使卡紧机构2能能够顺利复位，可以还包括用于在卡紧机构2复位时提供复位推力的、至少两组顶紧机构3，顶紧机构3包括贯穿支撑筒1厚度方向设置的顶杆303、套设于顶杆303周部的第三压簧301以及螺纹连接于顶杆303伸出支撑筒1一端的螺母302；

上筒体101与下筒体102锁紧状态下，卡紧机构2推动顶杆303向安装有螺母302的一端移动，解除预紧机构5的预紧力之后，第三压簧301推动顶杆303向支撑筒1的中心轴线方向移动、以为卡紧机构2提供推力。

优选的，顶紧机构3包括设置于上筒体101周向的上顶紧机构以及设置于下筒体102周向的下顶紧机构。

顶紧机构3还包括用于与支撑筒1连接的顶盖304，顶盖304套设于顶杆303的周部，且顶杆303远离螺母302的一端设置有盘状杆头，第三压簧301的一端与盘状杆头接触、另一端与顶盖304接触。

如图2所示，当需要将上筒体101与下筒体102锁紧时，可以通过旋拧分离螺母507与锁紧螺母504使上压盘40101向下移动、下压盘40102向上移动，上压盘40101在移动的过程中，通过第一外锥面与第一内锥面的接触，将预紧力转化为卡块202沿径向移动的推力，使卡块202向远离支撑筒1中心轴线的方向移动，直至上筒体101与下筒体102处于锁紧状态，拧紧锁紧螺母504；锁紧状态下，上环状凸起10102与上凹槽卡接配合，下环状凸起10202与下凹槽卡接配合，顶紧机构3中的螺母302距离顶盖304的上表面具有一定的间隙，如图3所示，此时在卡紧机构2的作用下，第三压簧301处于压紧状态，弹簧201处于拉伸状态，第二压簧和第三压簧301处于压缩状态；当需要将上筒体101与下筒体102分离时，当分离螺母507为火工分离螺母507时，对火工分离螺母507发送起爆指令，点燃主火药，其内部的分离机构产生动作，释放对螺柱501的预紧作用并解除轴向约束，随后各活动组件在储能弹簧的弹力作用下作回收运动，此处的储能弹簧可以是弹簧201、第三压簧301以及第一压簧406中的至少一者，从而实现分离动作。为了增大启动推力从而提高分离可靠性，在分离过程的起始阶段，除卡块202中的弹簧201以外，在支撑筒1上的各顶杆303机构中的第三压簧301推动顶杆303向靠近支撑筒1中心轴线的方向移动，从而推动卡块202向靠近支撑筒1中心轴线的方向移动，顶紧机构3中的螺母302与顶盖304贴合之后，顶杆303不再移动，此时如图5、图6、图7所示，之后在弹簧201的弹性力作用下，继续拉动卡块202向靠近支撑筒1中心轴线的方向移动，直至卡块202与上筒体101、下筒体102解除卡接配合，如图8所示；预紧机构5的预紧力解除之后，上压盘40101在第一压簧406的作用下，向上运动至初始位置，下压盘40102在第二压簧的作用下，向下运动至初始位置。

本申请文件中提到的第一直线轴承207、第二直线轴承405和第三直线轴承，第一压簧406、第二压簧和第三压簧301，第一导杆402和第二导杆，第一凸垫盘403和第二凸垫盘，第一凹垫盘404和第二凹垫盘，第一内框板10101和第二内框板10201，第一挡帽407和第二挡帽中的第一、第二和第三只是为了区分位置的不同，并没有先后顺序之分。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本发明所提供的所有实施例的任意组合方式均在此发明的保护范围内，在此不做赘述。

以上对本发明所提供的空间载荷锁紧装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (16)

1.一种空间载荷锁紧装置，其特征在于，包括：支撑筒(1)、卡紧机构(2)、压紧机构(4)以及预紧机构(5)，所述卡紧机构(2)、所述压紧机构(4)以及所述预紧机构(5)均设置于所述支撑筒(1)内；

所述支撑筒(1)包括用于与空间载荷连接的上筒体(101)以及与卫星平台连接的下筒体(102)；

所述卡紧机构(2)沿所述支撑筒(1)的径向可移动设置；所述压紧机构(4)沿所述支撑筒(1)的高度方向可移动设置；

在所述预紧机构(5)的预紧力作用下，所述压紧机构(4)推动所述卡紧机构(2)向远离所述支撑筒(1)中心轴线的方向移动，以使所述上筒体(101)和所述下筒体(102)均与所述卡紧机构(2)卡接配合、实现所述上筒体(101)和所述下筒体(102)的锁紧；

解除所述预紧机构(5)的预紧力，所述卡紧机构(2)向靠近所述上筒体(101)中心轴线的方向移动，以使所述上筒体(101)和所述下筒体(102)均与所述卡紧机构(2)解除卡接、实现所述上筒体(101)和所述下筒体(102)的分离；

所述卡紧机构(2)包括支架(203)以及沿周向均匀分布的至少两组卡紧组件，所述支架(203)包括中心环框以及呈辐射状、且沿所述中心环框的周向均匀设置的支杆，所述支杆的一端与所述中心环框连接、另一端与所述支撑筒(1)的内壁连接；

所述卡紧组件设置于相邻所述支杆之间且沿所述支撑筒(1)的径向可移动设置；

所述卡紧组件包括设置于所述支架(203)的导柱(206)、可沿所述导柱(206)滑动的卡块(202)以及连接所述卡块(202)与所述支架(203)并为所述卡块(202)的复位提供拉力的弹簧(201)；

所述导柱(206)连接于所述中心环框的周部，所述弹簧(201)的一端与设置于所述中心环框的支架端头(205)连接，另一端与设置于所述卡块(202)的卡块端头(204)连接。

2.根据权利要求1所述的空间载荷锁紧装置，其特征在于，所述卡块(202)设置有与所述导柱(206)一一对应配合的第一直线轴承(207)，所述第一直线轴承(207)套设于所述导柱(206)的外周部，且一个所述卡块(202)平行设置有两个所述第一直线轴承(207)。

3.根据权利要求1所述的空间载荷锁紧装置，其特征在于，所述上筒体(101)和所述下筒体(102)的内壁均设置有环状凸起，所述卡块(202)设置有与所述环状凸起配合卡接或解除的凹槽。

4.根据权利要求3所述的空间载荷锁紧装置，其特征在于，所述环状凸起包括设置于所述上筒体(101)的内壁面的上环状凸起(10102)以及设置于所述下筒体(102)的内壁面的下环状凸起(10202)；

所述凹槽包括与所述上环状凸起(10102)配合卡接或解除的上凹槽以及与所述下环状凸起(10202)配合卡接或解除的下凹槽；

所述上环状凸起(10102)和所述下环状凸起(10202)形状尺寸相同。

5.根据权利要求4所述的空间载荷锁紧装置，其特征在于，所述上环状凸起(10102)和所述下环状凸起(10202)的横截面均为等腰梯形，且所述上环状凸起(10102)和所述下环状凸起(10202)均顶面面积小于底面面积。

6.根据权利要求1-5任一项所述的空间载荷锁紧装置，其特征在于，所述压紧机构(4)包括设置于所述上筒体(101)内的上压紧机构以及设置于所述下筒体(102)内、且与所述上压紧机构关于所述支撑筒(1)高度方向的中间截面对称设置的下压紧机构；

所述上压紧机构和所述下压紧机构均设置有外锥面，所述卡紧机构(2)设置有用于与所述外锥面配合的内锥面；

在所述预紧机构(5)的预紧力作用下，所述上压紧机构和所述下压紧机构相互靠近、所述外锥面与所述内锥面接触、且向靠近所述内锥面的方向移动，以使所述卡紧机构(2)向远离所述支撑筒(1)中心轴线的方向移动；

解除所述预紧机构(5)的预紧力，所述上压紧机构和所述下压紧机构相互远离、所述外锥面向远离所述内锥面的方向移动，以使所述卡紧机构(2)向靠近所述上筒体(101)中心轴线的方向移动。

7.根据权利要求6所述的空间载荷锁紧装置，其特征在于，所述上压紧机构包括上压盘(40101)、与所述上压盘(40101)连接的第一导杆(402)以及用于为所述上压盘(40101)的复位提供拉力的第一压簧(406)；

所述第一压簧(406)套设于所述第一导杆(402)的外周部；

所述下压紧机构包括下压盘(40102)、与所述下压盘(40102)连接的第二导杆以及用于为所述下压盘(40102)的复位提供拉力的第二压簧；

所述第二压簧套设于所述第二导杆的外周部；

所述外锥面包括设置于所述上压盘(40101)的第一外锥面以及设置于所述下压盘(40102)的第二外锥面。

8.根据权利要求7所述的空间载荷锁紧装置，其特征在于，所述上筒体(101)的内壁设置有第一内框板(10101)，所述上压紧机构还包括与所述第一内框板(10101)连接的第一凸垫盘(403)和第一凹垫盘(404)，且所述第一凸垫盘(403)与所述第一凹垫盘(404)的接触面为半径相同的凸球面和凹球面、以调整垂直度误差；

所述下筒体(102)的内壁设置有第二内框板(10201)，所述下压紧机构还包括与所述第二内框板(10201)连接的第二凸垫盘和第二凹垫盘，且所述第二凸垫盘与所述第二凹垫盘的接触面为半径相同的凸球面和凹球面、以调整垂直度误差。

9.根据权利要求8所述的空间载荷锁紧装置，其特征在于，所述第一导杆(402)的数量为至少两个，且所述第一导杆(402)沿所述上压盘(40101)的周向均匀设置，所述第一凸垫盘(403)设置有与所述第一导杆(402)一一对应的第二直线轴承(405)，所述第一导杆(402)依次穿过所述第一凹垫盘(404)、第一凸垫盘(403)、所述第二直线轴承(405)；

所述第二导杆的数量为至少两个，且所述第二导杆沿所述下压盘(40102)的周向均匀设置，所述第二凸垫盘设置有与所述第二导杆一一对应的第三直线轴承，所述第二导杆依次穿过所述第二凹垫盘、第二凸垫盘、所述第三直线轴承。

10.根据权利要求9所述的空间载荷锁紧装置，其特征在于，所述第一导杆(402)远离所述上压盘(40101)的端部设置有第一挡帽(407)，所述第一压簧(406)的一端与所述第一挡帽(407)接触、另一端与所述第一内框板(10101)接触；

所述第二导杆远离所述下压盘(40102)的端部设置有第二挡帽，所述第二压簧的一端与所述第二挡帽接触、另一端与所述第二内框板(10201)接触。

11.根据权利要求1-5任一项所述的空间载荷锁紧装置，其特征在于，所述预紧机构(5)包括螺柱(501)以及与所述螺柱(501)配合的分离螺母(507)、锁紧螺母(504)，所述螺柱(501)贯穿所述压紧机构(4)、所述卡紧机构(2)设置，且所述锁紧螺母(504)与所述分离螺母(507)分别设置于所述压紧机构(4)高度方向的两端、且均与所述压紧机构(4)接触，以使拧紧所述锁紧螺母(504)时，所述压紧机构(4)可推动所述卡紧机构(2)移动，使所述上筒体(101)与所述下筒体(102)锁紧；

且所述分离螺母(507)为快拆螺母。

12.根据权利要求11所述的空间载荷锁紧装置，其特征在于，所述螺柱(501)设置有所述锁紧螺母(504)的一端还包括防松螺母(502)；

和/或所述螺柱(501)设置有所述锁紧螺母(504)的一端还包括外六角凸头。

13.根据权利要求11所述的空间载荷锁紧装置，其特征在于，所述分离螺母(507)设置有与所述压紧机构(4)连接的法兰盘，所述锁紧螺母(504)的外表面套设有用于与所述压紧机构(4)连接的连接罩(503)。

14.根据权利要求11所述的空间载荷锁紧装置，其特征在于，所述锁紧螺母(504)与所述压紧机构(4)之间设置有球面垫圈(505)和锥面垫圈(506)，且所述球面垫圈(505)和所述锥面垫圈(506)均套设于所述螺柱(501)的外周部。

15.根据权利要求1-5任一项所述的空间载荷锁紧装置，其特征在于，还包括用于在所述卡紧机构(2)复位时提供复位推力的、至少两组顶紧机构(3)，所述顶紧机构(3)包括贯穿所述支撑筒(1)厚度方向设置的顶杆(303)、套设于所述顶杆(303)周部的第三压簧(301)以及螺纹连接于所述顶杆(303)伸出所述支撑筒(1)一端的螺母(302)；

所述上筒体(101)与所述下筒体(102)锁紧状态下，所述卡紧机构(2)推动所述顶杆(303)向安装有所述螺母(302)的一端移动，解除所述预紧机构(5)的预紧力之后，所述第三压簧(301)推动所述顶杆(303)向所述支撑筒(1)的中心轴线方向移动、以为所述卡紧机构(2)提供推力。

16.根据权利要求15所述的空间载荷锁紧装置，其特征在于，所述顶紧机构(3)还包括用于与所述支撑筒(1)连接的顶盖(304)，所述顶盖(304)套设于所述顶杆(303)的周部，且所述顶杆(303)远离所述螺母(302)的一端设置有盘状杆头，所述第三压簧(301)的一端与所述盘状杆头接触、另一端与所述顶盖(304)接触。

Images