CN111006890B - 宇航用脱落分离电连接器机械分离的试验与数据采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宇航用脱落分离电连接器机械分离的试验与数据采集装置，包括：支撑机构、测力计、测力拉线、导向光杆组件、可动柱形座、电连接器托板、电连接器、上机架、丝杠和伺服电动机构。本发明改变了宇航用脱落分离电连接器机械分离的手工分离方式，实现了试验过程的自动化，大大降低了操作人员的劳动强度，缩短了机械分离试验与数据采集的时间，提高了试验与数据采集的可靠性。

Description

宇航用脱落分离电连接器机械分离的试验与数据采集装置

技术领域

本发明涉及一种分离装置的试验与数据采集及工艺技术，特别是一种宇航用脱落分离电连接器机械分离的试验与数据采集装置。

背景技术

航天器在测试及执行发射任务时，由脱落分离电连接器实现星箭间电气连接。在发射任务的星箭分离阶段，需要通过脱落分离电连接器进行整星与火箭末级的电分离或机械分离来实现星箭分离过程。在执行任务时优先选用电气分离，若出现电气分离失效时，则必须通过运载火箭末级给出反向拉力来实现星箭的机械分离。

目前，脱落分离电连接器机械分离试验过程中，通常采用两名人工配合的方式进行脱落分离电连接器机械分离试验。其中有一名操作人员扶住插头或插座连接器，另一名操作人员手持电子测力计通过弯钩连接绳索，绳索连接分离连接器拉杆。在分离过程中，需要一个人固定连接器，另一人缓慢拉动，连接器受力后会触发解锁机构，实现连接器头座分离，此时电子测力计也会测得分离力，并将经过多次测量后的分离力取其平均值。

目前采用的手工试验方式至少存在如下问题：1、人工操作具有不可控性：测力方向多变，导致测力数据不准确；分离过程中头座偏斜，导致分离力偏大，影响试验过程的一致性；2、多次分离操作后，操作人员易疲劳，导致人工操作的不可控性进一步增大，严重影响测试结果。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种宇航用脱落分离电连接器机械分离的试验与数据采集装置。

本发明的技术解决方案是：一种宇航用脱落分离电连接器机械分离的试验与数据采集装置，包括：支撑机构、测力计、测力拉线、左导向光杆组件、右导向光杆组件、可动柱形座、电连接器托板、电连接器、上机架、丝杠A、丝杠B、伺服电动机构A和伺服电动机构B；其中，支撑机构包括：下机架、立柱引导上面板、左立柱引导下面板和右立柱引导下面板；

上机架、立柱引导上面板和左立柱引导下面板三者通过左导向光杆组件连接；上机架、立柱引导上面板和右立柱引导下面板三者通过右导向光杆组件连接；

丝杠A穿过上机架和立柱引导上面板与伺服电动机构A连接；丝杠B穿过上机架和立柱引导上面板与伺服电动机构B连接；

测力计的一端与下机架采用铰链形式连接，可通过铰链调节测力计的受力方向，从而获得最小拉力；

测力计的另一端通过测力拉线与电连接器的下端连接；

电连接器安装在电连接器托板上，电连接器托板设置在可动柱形座上，可动柱形座设置在上机架的柱形凹槽内；其中，可动柱形座可绕柱形凹槽回转，以调节电连接器的受力方向，从而获得最小拉力。

支撑机构还包括：支撑板、左侧挡板和右侧挡板；

左侧挡板与右侧挡板平行、且分别垂直设置在下机架上；

立柱引导上面板设置在左侧挡板与右侧挡板上方、与下机架平行；

支撑板设置在左侧挡板与右侧挡板之间；

左立柱引导下面板和右立柱引导下面板分别对称、垂直设置在左侧挡板和右侧挡板上，且与下机架平行。

电连接器包括：上端结构、下端结构和电连接器拉钩；

电连接器分离试验前，上端结构与下端结构连接为一体；

电连接器拉钩设置在下端结构上；

测力拉线的两端分别与电连接器拉钩、以及设置在测力计的另一端上的测力计拉钩连接。

宇航用脱落分离电连接器机械分离的试验与数据采集装置还包括：防摔板；

防摔板设置在立柱引导上面板上；

防摔板的中部为一U型凹槽；其中，所述U型凹槽的直径大于电连接器的下端结构的最小直径、且小于下端结构的最大直径，以便下端结构在与上端结构脱离后掉落在防摔板上，进而防止下端结构直接掉落至地面上而导致的损坏。

宇航用脱落分离电连接器机械分离的试验与数据采集装置还包括：防撞销机构A和防撞销机构B；

防撞销机构A和防撞销机构B分别设置在上机架与立柱引导上面板之间，且关于电连接器的轴线对称，用于防止上机架的突然坠落。

防撞销机构A和防撞销机构B为相同的防撞销机构；

防撞销机构包括：防撞销、防撞销孔、解锁开关和解锁弹簧；

防撞销垂直设置在上机架上、靠近立柱引导上面板的一侧；

防撞销孔设置在立柱引导上面板上、与防撞销的位置对应匹配；

解锁开关设置在立柱引导上面板的侧面、对应垂直于防撞销孔的位置；

解锁弹簧设置在解锁开关上，通过解锁弹簧的伸缩控制解锁开关的解锁和锁止。

伺服电动机构A和伺服电动机构B为相同的伺服电动机构；

伺服电动机构包括：线形轨道、轨道滑块、导轨钳制器、伺服电机、联轴器和伺服电机底座；

线形轨道设置在立柱引导上面板与立柱引导下面板之间；

伺服电机底座与线形轨道之间通过轨道滑块连接；

伺服电机安装在伺服电机底座上，通过联轴器与丝杠连接；

导轨钳制器设置在线形轨道上；其中，当导轨钳制器由断电常开变为带电抱死状态时，导轨钳制器与线形轨道形成刚性连接；当导轨钳制器处于断电常开状态时，导轨钳制器与线形轨道形成滑动连接。

导轨钳制器为电动常开型钳制器。

宇航用脱落分离电连接器机械分离的试验与数据采集装置还包括：丝杠螺母A和丝杠螺母B；

丝杠螺母A设置在丝杠A上、与上机架贴合；

丝杠螺母B设置在丝杠B上、与上机架贴合；

丝杠螺母A和丝杠螺母B可在丝杠螺母A和丝杠螺母B的转动作用下，推动上机架沿左导向光杆组件、右导向光杆组件向上移动。

本发明与现有技术相比的优点在于：

改变了宇航用脱落分离电连接器机械分离的手工分离方式，采用了一种新型的机械分离的试验与数据采集装置，实现了试验过程中的自动化，大大降低了操作人员的劳动强度，缩短了机械分离试验与数据采集的时间，提高了试验与数据采集的可靠性。

附图说明

图1为本发明一种宇航用脱落分离电连接器机械分离的试验与数据采集装置的三维视图；

图2为本发明一种宇航用脱落分离电连接器机械分离的试验与数据采集装置的正视图；

图3为本发明一种电连接器的结构图；

图4为本发明一种防摔板的结构图；

图5为本发明一种防撞销机构的结构图；

图6为本发明一种伺服电动机的结构图；

图7为本发明一种防撞销机构的工作原理图。

具体实施方式

实施例一

参照图1，为本发明一种宇航用脱落分离电连接器机械分离的试验与数据采集装置的三维视图；参照图2，为本发明一种宇航用脱落分离电连接器机械分离的试验与数据采集装置的正视图。结合图1和图2可知，该宇航用脱落分离电连接器机械分离的试验与数据采集装置包括：支撑机构1、测力计2、测力拉线3、左导向光杆组件401、右导向光杆组件402、可动柱形座7、电连接器托板8、电连接器9、上机架10、丝杠A1101、丝杠B1102、伺服电动机构A1201和伺服电动机构B1202。进一步的，支撑机构1包括：下机架101、立柱引导上面板102、左立柱引导下面板103和右立柱引导下面板104。

宇航用脱落分离电连接器机械分离的试验与数据采集装置中的各结构的连接如下：上机架10、立柱引导上面板102和左立柱引导下面板103三者通过左导向光杆组件401连接；上机架10、立柱引导上面板102和右立柱引导下面板104三者通过右导向光杆组件402连接；丝杠A1101穿过上机架10和立柱引导上面板102与伺服电动机构A1201连接；丝杠B1102穿过上机架10和立柱引导上面板102与伺服电动机构B1202连接；测力计2的一端与下机架101采用铰链形式连接，可通过铰链调节测力计2的受力方向，从而获得最小拉力；测力计2的另一端通过测力拉线3与电连接器9的下端连接；电连接器 9安装在电连接器托板8上，电连接器托板8设置在可动柱形座7上，可动柱形座7设置在上机架10的柱形凹槽内；其中，可动柱形座7可绕柱形凹槽回转，以调节电连接器9的受力方向，从而获得最小拉力。

其中，需要说明的是，导向光杆组件、丝杠和伺服电动机构等都是对称设置的左、右件，结构形式完全一致。

可选的，支撑机构1还包括：支撑板105、左侧挡板106和右侧挡板107。其中，左侧挡板106 与右侧挡板107 平行、且分别垂直设置在下机架101上，立柱引导上面板102设置在左侧挡板106 与右侧挡板107 上方、与下机架101 平行；也即，左侧挡板106 、右侧挡板107、下机架101和立柱引导上面板102 围成了一个矩形结构。进一步的，支撑板105设置在左侧挡板106 与右侧挡板107 之间，可增强支撑机构1的稳定性；左立柱引导下面板103和右立柱引导下面板104分别对称、垂直设置在左侧挡板106和右侧挡板107上，且与下机架101平行。

可选的，参照图3，为本发明一种电连接器的结构图。如图3可知，电连接器9包括：上端结构901、下端结构902和电连接器拉钩903。电连接器9 分离试验前，上端结构901与下端结构902连接为一体；电连接器拉钩903 设置在下端结构902上；测力拉线3的两端分别与电连接器拉钩903、以及设置在测力计2的另一端上的测力计拉钩201连接。

可选的，该宇航用脱落分离电连接器机械分离的试验与数据采集装置还包括：防摔板5。参照图4，为本发明一种防摔板的结构图。结合图1、图2和图 4可知，防摔板5设置在立柱引导上面板102上，防摔板5的中部为一U型凹槽501。进一步的，该U型凹槽501的直径大于电连接器9的下端结构902 的最小直径、且小于下端结构902的最大直径，以便下端结构902在与上端结构901脱离后掉落在防摔板5上，进而防止下端结构902直接掉落至地面上而导致的损坏。

可选的，该宇航用脱落分离电连接器机械分离的试验与数据采集装置还包括：防撞销机构A601和防撞销机构B602。结合图1和图2可知，防撞销机构 A601和防撞销机构B602分别设置在上机架10与立柱引导上面板102之间，且关于电连接器9的轴线对称，用于防止上机架10的突然坠落。

其中，需要说明的是，防撞销机构A601和防撞销机构B602是对称的左、右件，两者结构完全相同。参照图5，为本发明一种防撞销机构的结构图。结合图5可知，防撞销机构包括：防撞销01、防撞销孔02、解锁开关03和解锁弹簧04。其中，防撞销01垂直设置在上机架10上、靠近立柱引导上面板102 的一侧；防撞销孔02设置在立柱引导上面板102上、与防撞销01的位置对应匹配；解锁开关03设置在立柱引导上面板102的侧面、对应垂直于防撞销孔02的位置；解锁弹簧04设置在解锁开关03上，通过解锁弹簧04的伸缩控制解锁开关03的解锁和锁止。

可选的，如前所述，伺服电动机构A1201和伺服电动机构B1202也是对称的左、右件，两者结构完全相同。参照图6，为本发明一种伺服电动机的结构图。结合图6可知，伺服电动机包括：线形轨道001、轨道滑块002、导轨钳制器003、伺服电机004、联轴器005和伺服电机底座006。其中，线形轨道001设置在立柱引导上面板102与立柱引导下面板之间；伺服电机底座006 与线形轨道001之间通过轨道滑块002连接；伺服电机004安装在伺服电机底座006上，通过联轴器005与丝杠连接；导轨钳制器003设置在线形轨道001 上，当导轨钳制器003由断电常开变为带电抱死状态时，导轨钳制器003与线形轨道001形成刚性连接，当导轨钳制器003处于断电常开状态时，导轨钳制器003与线形轨道001形成滑动连接。

可选的，结合图6可知，该宇航用脱落分离电连接器机械分离的试验与数据采集装置还包括：丝杠螺母A131和丝杠螺母B132。其中，丝杠螺母A131 设置在丝杠A1101上、与上机架10贴合；丝杠螺母B132设置在丝杠B1102 上、与上机架10贴合；丝杠螺母A131和丝杠螺母B132可在丝杠螺母A131 和丝杠螺母B132的转动作用下，推动上机架10沿左导向光杆组件401、右导向光杆组件402向上移动。

实施例二

在本发明中，在进行脱落分离电连接器机械分离试验与数据采集时，需要先将电连接器放置于电连接器托板上，然后将测力计通过销轴与下机架进行铰接，以便测力计可以绕着销轴进行前后方向的调整，再然后需要将测力拉线分别连接电连接器的拉钩和测力计的拉钩。

在完成电连接器与测力计的连接以后，可以进行航天电连接器机械分离试验与数据采集，该装置具有自动和手动两种分离试验与数据采集模式：在自动模式下，伺服电动系统中的电动常开型导轨钳制器会由断电常开变为带电抱死状态，此时导轨钳制器与线形导轨形成刚性连接，从而伺服电机底座和下机架之间形成刚性连接，此时整个伺服电动系统和下机架都形成刚性连接，即整个伺服电动系统相对于下机架处于静止状态。此时，通过测力计给伺服电机发送信号指令，伺服电机通过联轴器带动丝杠，进而丝杠螺母在丝杠的作用下带动上机架着导向光杆组件向上移动。

进一步的，上机架在沿着导向光杆组件向上移动的过程中，上机架还会带动位于其上的可动柱形座和电连接器托板，进而带动电连接器向上运动。在运动过程中，电连接器的下端和电连接器的拉钩会受到测力拉线的作用，在拉力达到一定值时电连接器的上端和下端会出现分离脱落，此时测力计2会记录到峰值拉力，并终止向伺服电机发送信号指令，使伺服电机停止转动。其中，在电连接器的上端和下端分离以后，电连接器的下端会掉落在防摔板上，从而防止了电连接器的下端掉落至地面而损坏器件的可能。

在电连接器受拉的初期，电连接器的下端和测力计的受拉点可能并不在同一直线上，即在受拉初期，电连接器的中心轴线和测力拉线以及测力计中心轴线并不处在同一直线上，此时可以通过可动柱形座进行左右方向的调整，以及将测力计绕销轴进行前后方向的调整，最终在拉力作用下会使得电连接器的中心轴线和测力拉线以及测力计的中心轴线处于同一直线上，这样便可以测得电连接器在上下端分离时所需的最小力。

在手动模式下，伺服电动系统中的电动常开型导轨钳制器会处于断电常开状态，此时导轨钳制器与线形导轨形成滑动连接，从而伺服电机底座和下机架之间形成滑动连接，此时整个伺服电动系统和下机架都形成滑动连接，即整个伺服电动系统相对于下机架处于可沿着导轨进行的滑动状态。此时，若人工握住上机架的手柄向上提拉整个上机架系统，则同样可以使得电连接器的上下端分离，并采集到最小分离力。

在测试过程中，特别是在手动模式下，为了防止上机架的突然坠落，该装置采用了防撞销机构。防撞销机构的工作原理可参照图7，在初始状态即未测电连接器的分离拉力时，防撞销位于防撞销孔内，此时的解锁弹簧处于压缩状态。随着上机架的向上移动，防撞销也向上移动；当防撞销脱离防撞销孔以后解锁弹簧处于伸展状态，解锁开关深入防撞销孔内部。此时，即使上机架突然坠落，防撞销受到解锁开关的限制也不会完全掉落至防撞销孔内，从而保证了上机架不会下机架形成接触，从而保证了电连接器不会因上机架的突然坠落而损坏。

在以上的自动和手动两种分离试验与数据采集模式下，均需要将电连接器的上端和下端至少分离次，测力计分别采集到各次的分离力并自动计算出各次的分离力的平均值。

综上所述，本发明改变了宇航用脱落分离电连接器机械分离的手工分离方式，采用了一种新型的机械分离的试验与数据采集装置，实现了试验过程中的自动化，大大降低了操作人员的劳动强度，缩短了机械分离试验与数据采集的时间，提高了试验与数据采集的可靠性。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (9)

1.一种宇航用脱落分离电连接器机械分离的试验与数据采集装置，其特征在于，包括：支撑机构(1)、测力计(2)、测力拉线(3)、左导向光杆组件(401)、右导向光杆组件(402)、可动柱形座(7)、电连接器托板(8)、电连接器(9)、上机架(10)、丝杠A(1101)、丝杠B(1102)、伺服电动机构A(1201)和伺服电动机构B(1202)；其中，支撑机构(1)包括：下机架(101)、立柱引导上面板(102)、左立柱引导下面板(103)和右立柱引导下面板(104)；

上机架(10)、立柱引导上面板(102)和左立柱引导下面板(103)三者通过左导向光杆组件(401)连接；上机架(10)、立柱引导上面板(102)和右立柱引导下面板(104)三者通过右导向光杆组件(402)连接；

丝杠A(1101)穿过上机架(10)和立柱引导上面板(102)与伺服电动机构A(1201)连接；丝杠B(1102)穿过上机架(10)和立柱引导上面板(102)与伺服电动机构B(1202)连接；

测力计(2)的一端与下机架(101)采用铰链形式连接，可通过铰链调节测力计(2)的受力方向，从而获得最小拉力；

测力计(2)的另一端通过测力拉线(3)与电连接器(9)的下端连接；

电连接器(9)安装在电连接器托板(8)上，电连接器托板(8)设置在可动柱形座(7)上，可动柱形座(7)设置在上机架(10)的柱形凹槽内；其中，可动柱形座(7)可绕柱形凹槽回转，以调节电连接器(9)的受力方向，从而获得最小拉力。

2.根据权利要求1所述的宇航用脱落分离电连接器机械分离的试验与数据采集装置，其特征在于，支撑机构(1)还包括：支撑板(105)、左侧挡板(106)和右侧挡板(107)；

左侧挡板(106 )与右侧挡板(107 )平行、且分别垂直设置在下机架(101)上；

立柱引导上面板(102)设置在左侧挡板(106 )与右侧挡板(107 )上方、与下机架(101)平行；

支撑板(105)设置在左侧挡板(106 )与右侧挡板(107 )之间；

左立柱引导下面板(103)和右立柱引导下面板(104)分别对称、垂直设置在左侧挡板(106)和右侧挡板(107)上，且与下机架(101)平行。

3.根据权利要求1所述的宇航用脱落分离电连接器机械分离的试验与数据采集装置，其特征在于，电连接器(9)包括：上端结构(901)、下端结构(902)和电连接器拉钩(903)；

电连接器(9)分离试验前，上端结构(901)与下端结构(902)连接为一体；

电连接器拉钩(903)设置在下端结构(902)上；

测力拉线(3)的两端分别与电连接器拉钩(903)、以及设置在测力计(2)的另一端上的测力计拉钩(201)连接。

4.根据权利要求3所述的宇航用脱落分离电连接器机械分离的试验与数据采集装置，其特征在于，还包括：防摔板(5)；

防摔板(5)设置在立柱引导上面板(102)上；

防摔板(5)的中部为一U型凹槽(501)；其中，所述U型凹槽(501)的直径大于电连接器(9)的下端结构(902)的最小直径、且小于下端结构(902)的最大直径，以便下端结构(902)在与上端结构(901)脱离后掉落在防摔板(5)上，进而防止下端结构(902)直接掉落至地面上而导致的损坏。

5.根据权利要求1所述的宇航用脱落分离电连接器机械分离的试验与数据采集装置，其特征在于，还包括：防撞销机构A(601)和防撞销机构B(602)；

防撞销机构A(601)和防撞销机构B(602)分别设置在上机架(10)与立柱引导上面板(102)之间，且关于电连接器(9)的轴线对称，用于防止上机架(10)的突然坠落。

6.根据权利要求5所述的宇航用脱落分离电连接器机械分离的试验与数据采集装置，其特征在于，防撞销机构A(601)和防撞销机构B(602)为相同的防撞销机构；

防撞销机构包括：防撞销(01)、防撞销孔(02)、解锁开关(03)和解锁弹簧(04)；

防撞销(01)垂直设置在上机架(10)上、靠近立柱引导上面板(102)的一侧；

防撞销孔(02)设置在立柱引导上面板(102)上、与防撞销(01)的位置对应匹配；

解锁开关(03)设置在立柱引导上面板(102)的侧面、对应垂直于防撞销孔(02)的位置；

解锁弹簧(04)设置在解锁开关(03)上，通过解锁弹簧(04)的伸缩控制解锁开关(03)的解锁和锁止。

7.根据权利要求1所述的宇航用脱落分离电连接器机械分离的试验与数据采集装置，其特征在于，伺服电动机构A(1201)和伺服电动机构B(1202)为相同的伺服电动机构；

伺服电动机构包括：线形轨道(001)、轨道滑块(002)、导轨钳制器(003)、伺服电机(004)、联轴器(005)和伺服电机底座(006)；

线形轨道(001)设置在立柱引导上面板(102)与立柱引导下面板之间；

伺服电机底座(006)与线形轨道(001)之间通过轨道滑块(002)连接；

伺服电机(004)安装在伺服电机底座(006)上，通过联轴器(005)与丝杠连接；

导轨钳制器(003)设置在线形轨道(001)上；其中，当导轨钳制器(003)由断电常开变为带电抱死状态时，导轨钳制器(003)与线形轨道(001)形成刚性连接；当导轨钳制器(003)处于断电常开状态时，导轨钳制器(003)与线形轨道(001)形成滑动连接。

8.根据权利要求7所述的宇航用脱落分离电连接器机械分离的试验与数据采集装置，其特征在于，导轨钳制器(003)为电动常开型钳制器。

9.根据权利要求1所述的宇航用脱落分离电连接器机械分离的试验与数据采集装置，其特征在于，还包括：丝杠螺母A(131)和丝杠螺母B(132)；

丝杠螺母A(131)设置在丝杠A(1101)上、与上机架(10)贴合；

丝杠螺母B(132)设置在丝杠B(1102)上、与上机架(10)贴合；

丝杠螺母A(131)和丝杠螺母B(132)可在丝杠螺母A(131)和丝杠螺母B(132)的转动作用下，推动上机架(10)沿左导向光杆组件(401)、右导向光杆组件(402)向上移动。

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