CN112357128A - 非火工低冲击电磁锁紧释放装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非火工低冲击电磁锁紧释放装置，包括靶座端组件与锁紧销；所述的靶座端组件包括靶座筒体、孔用弹性挡圈、直流牵引电磁铁、保持架、钢球、复位弹簧；所述的靶座筒体包括大直径内腔和小直径内腔结构；钢球安装在保持架的球型槽内，保持架与钢球一同安装在靶座筒体的小直径内腔中，复位弹簧的一端与保持架内端面接触，另一端与直流牵引电磁铁端面接触，直流牵引电磁铁安装在靶座筒体的大直径内腔中。该装置采用非火工形式的电磁驱动原理，具有低解锁冲击、安全节能、结构简单、连接可靠、可重复使用的特点，采用电磁驱动形式能够大大降低了解锁冲击载荷，提高锁紧释放装置的使用寿命，降低高精探测设备失效的风险。
Description
技术领域
本发明属于航空航天领域，特别是涉及一种非火工低冲击电磁锁紧释放装置。
背景技术
将多组系卫星、探测器与空间飞行器(航天器、空间站、宇宙飞船等)以绳索的方式联结起来，将更有利于探测设备进往更深处的太空，实现更大范围内即时有效的探测，将能够大大的提高信息采集量，同样更利于卫星、探测器的发射与回收，降低精准复杂的姿轨控制系统的负担，避免与航天器发生碰撞，减少太空垃圾，有效地降低回收经济成本。随着“一箭多星”、“空间对接系统”、绳系卫星系统(TSS)相关技术的研究进展，对于连接分离装置的低解锁冲击、高连接、释放可靠性以及结构轻量化、可重复使用等技术需求愈来愈高。现有的连接分离装置大都依靠火工驱动技术实现解锁分离，火工驱动解锁技术具有解锁冲击载荷大、安全性差、装置结构厚重、不能重复使用等不足，加大了卫星、探测器姿轨控制系统负担，并且火药起爆后易产生多余的气体或碎片，易造成高精仪器装置失效。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种应用于绳系卫星系统、空间对接系统中的锁紧释放装置，该装置采用非火工形式的电磁驱动原理，具有低解锁冲击、安全节能、结构简单、连接可靠、可重复使用的特点，采用电磁驱动形式能够大大降低了解锁冲击载荷，提高锁紧释放装置的使用寿命，降低高精探测设备失效的风险。
本发明所采用的技术方案是非火工低冲击电磁锁紧释放装置，包括靶座端组件与锁紧销；所述的靶座端组件固定安装在分离系统基体的一端；所述的锁紧销安装在另一分离系统的基体上；，所述的靶座端组件包括靶座筒体、孔用弹性挡圈、直流牵引电磁铁、保持架、钢球、复位弹簧；所述的靶座筒体包括大直径内腔和小直径内腔结构；钢球安装在保持架的球型槽内，保持架与钢球一同安装在靶座筒体的小直径内腔中，复位弹簧的一端与保持架内端面接触，另一端与直流牵引电磁铁端面接触，直流牵引电磁铁安装在靶座筒体的大直径内腔中，轴向一端与复位弹簧挤压接触，另一端通过孔用弹性挡圈与靶座筒体进行限位安装，直流牵引电磁铁的引线通过靶座筒体开设的穿线孔穿出。
进一步地，所述的锁紧销包括销杆与锥形结构，所述的销杆上开设有用于钢球锁紧的环形锁紧槽。
进一步地，所述的靶座筒体开设的穿线孔设置在大直径内腔上。
进一步地，所述的靶座筒体、锁紧销采用锥形面配合。
进一步地，所述的钢球在保持架径向上由外向内安装在球型槽内。
进一步地，所述的直流牵引电磁铁的衔铁端面与保持架的内筒外端面留有牵引行程。
进一步地，所述的复位弹簧始终保持弹性压缩状态。
进一步地，可应用于多单元分离系统。
进一步地，所述的直流牵引电磁铁、保持架、锁紧销均设有内孔结构，用于穿入太空牵引绳索组成绳系卫星系统。
本发明的有益效果是：1.本发明采用的非火工电磁驱动形式，能够明显降低分离系统解锁冲击载荷，具有可重复使用、节能环保的优点。
2.本发明采用的球锁结构，具有承载能力大、锁紧可靠，锁紧与解锁运动顺畅的特点。
3.本发明的靶座筒体、锁紧销采用锥形面配合，有助于在对接运动中起引导作用，并减缓对接过程中的轴向冲击载荷。
4.本发明采用的复位弹簧安装后一直处于压缩蓄能状态，始终提供预紧载荷，保证了锁紧连接的可靠性。
5.本发明中直流牵引电磁铁与保持架间留有合适的牵引行程，有助于降低解锁释放时的冲击载荷，并改善解锁耗时。
6.本发明采用孔用弹性挡圈将直流牵引电磁铁限位安装在靶座筒体的大直径内腔中的安装方式，具有操作简单，，易于更换，安装快捷的特点。
7.本发明采用的接口简单多样，可实现通用化。
8.本发明产品承载能力系列化、结构简单、规格多样，可实现标准化、系列化。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的非火工电磁锁紧释放装置示意图。
图2为图1结构的剖视图。
图3为图1结构的正二侧视图。
图4为图2中靶座筒体的剖视图。
图5为图4的右视图。
图6为图4的正二侧视图。
图7为图5的俯视图。
图8为图2中的锁紧销结构示意图。
图9为图8的右视图。
图10为图8的剖视图。
图11为图8的正二侧视图。
图12为图2中保持架与钢球组装结构示意图。
图13为图12的右视图。
图14为图12的俯视图。
图15为保持架与钢球组装结构的正二侧视图。
图16为为详细说明本发明提供的一种非火工电磁锁紧释放装置在多单元分离系统中的应用实例示意图。
图17为图16的正二侧视图。
图中标记：1.靶座端组件，2.锁紧销，3.第一探测器模拟件，4.第二探测器模拟件，11.靶座筒体，12.孔用弹性挡圈，13.直流牵引电磁铁，14.保持架，15.钢球，16.复位弹簧。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1、图2结合图3，为本发明一实施例提供的非火工电磁锁紧释放装置结构示意图，包括靶座端组件1与锁紧销2。靶座端组件1包括靶座筒体11、孔用弹性挡圈12、直流牵引电磁铁13、保持架14、钢球15、复位弹簧16。钢球15安装在保持架14的球型槽内，保持架14与钢球15一同安装在靶座筒体11的小直径内腔中。复位弹簧16一端与保持架14内端面接触，另一端与直流牵引电磁铁13端面接触，始终保持弹性压缩状态。直流牵引电磁铁13的引线通过靶座筒体11开设的穿线孔穿出，安装在靶座筒体11的大直径内腔中，轴向一端与复位弹簧16挤压接触，另一端通过孔用弹性挡圈12与靶座筒体11进行限位安装。
参见图3、图16结合图17，靶座筒体11、锁紧销2分别采用法兰结构通过螺栓固定安装在需要连接、分离的第一探测器模拟件3、第二探测器模拟件4的端面上，具有接口形式简单、方便安装的特点。
如图2、图4、图8所示，靶座筒体11、锁紧销2采用锥形面配合，有助于在对接运动中靶座筒体11的内锥形面对锁紧销2起引导作用，并且采用锥形面配合形式，有助于降低轴向对接冲击载荷。
参见图8所示，锁紧销2由销杆与锥形结构组成，其前端的销杆上开设有用于锁紧钢球15的环形锁紧槽。
如图2、图4结合图12，钢球15在保持架14径向上由外向内安装在球型槽内，需说明的是钢球15并不能穿过保持架14的球型槽而进入保持架14的内腔中，钢球15与保持架14一同滑动装入靶座筒体11的小直径内腔中，其小直径内腔的圆柱面、弧形面与内腔端面对钢球15在径向与轴向上起限位作用，并且径向上的最小限位量保证了钢球15与锁紧销2的锁紧槽接触，径向上的最大限位量满足了锁紧销2能从保持架14的内腔中顺利地插入与拔出。采用球锁结构形式，具有锁紧可靠，承载大、锁紧与解锁顺畅等特点。
参见图2结合图15所示，直流牵引电磁铁13的衔铁端面与保持架14的内筒外端面留有合适的牵引行程，该牵引行程保障了在解锁释放时，钢球15在脱离锁紧销2的锁紧槽时具有较低的解锁冲击载荷与解锁耗时。
如图2所示，通过孔用弹性挡圈12将直流牵引电磁铁13在轴向上限位安装在靶座筒体11的大直径内腔中，具有操作简单，易于更换，安装快捷的特点。
参见图2结合图16、图17，为详细说明本发明提供的一种在多单元分离系统中的应用实例，其中直流牵引电磁铁13、保持架14、锁紧销2都设有内孔结构，用于穿入太空牵引绳索组成绳系卫星系统。
本发明主要工作原理：
两级分离系统锁紧连接时，锁紧销2的销杆沿靶座筒体11的内锥面导向插入靶座筒体11的锁孔内，锁紧销2的销杆前端推动钢球15沿靶座筒体11的小直径内腔面在径向上向外运动，并带动保持架14沿轴向上压缩复位弹簧16，当钢球15的运动距离接近径向上的最大限位量时，解除了钢球15对锁紧销2在轴向上的限位约束，锁紧销2插入保持架14的内腔中，在复位弹簧16的弹力作用下，推动保持架14带动钢球15沿轴向运动至钢球15落入锁紧销2的锁紧槽内并锁紧，完成了两级分离系统的锁紧连接动作。
两级分离系统分离时，给定分离电信号，直流牵引电磁铁13产生磁力，牵引保持架14带动钢球15沿轴向克服复位弹簧16的弹力进行移动，当钢球15离开锁紧销2的锁紧槽，锁紧销2拔出靶座筒体11，同时复位弹簧16推动保持架14带动钢球15复位，完成了两级分离系统的分离动作。
Claims (9)
1.非火工低冲击电磁锁紧释放装置，其特征在于：包括靶座端组件与锁紧销；所述的靶座端组件固定安装在分离系统基体的一端；所述的锁紧销安装在另一分离系统的基体上；，所述的靶座端组件包括靶座筒体、孔用弹性挡圈、直流牵引电磁铁、保持架、钢球、复位弹簧；所述的靶座筒体包括大直径内腔和小直径内腔结构；钢球安装在保持架的球型槽内，保持架与钢球一同安装在靶座筒体的小直径内腔中，复位弹簧的一端与保持架内端面接触，另一端与直流牵引电磁铁端面接触，直流牵引电磁铁安装在靶座筒体的大直径内腔中，轴向一端与复位弹簧挤压接触，另一端通过孔用弹性挡圈与靶座筒体进行限位安装，直流牵引电磁铁的引线通过靶座筒体开设的穿线孔穿出。
2.根据权利要求1所述的非火工低冲击电磁锁紧释放装置，其特征在于：所述的锁紧销包括销杆与锥形结构，所述的销杆上开设有用于钢球锁紧的环形锁紧槽。
3.根据权利要求1所述的非火工低冲击电磁锁紧释放装置，其特征在于：所述的靶座筒体开设的穿线孔设置在大直径内腔上。
4.根据权利要求1所述的非火工低冲击电磁锁紧释放装置，其特征在于：所述的靶座筒体、锁紧销采用锥形面配合。
5.根据权利要求1所述的非火工低冲击电磁锁紧释放装置，其特征在于：所述的钢球在保持架径向上由外向内安装在球型槽内。
6.根据权利要求1所述的非火工低冲击电磁锁紧释放装置，其特征在于：所述的直流牵引电磁铁的衔铁端面与保持架的内筒外端面留有牵引行程。
7.根据权利要求1所述的非火工低冲击电磁锁紧释放装置，其特征在于：所述的复位弹簧始终保持弹性压缩状态。
8.根据权利要求1所述的非火工低冲击电磁锁紧释放装置，其特征在于：可应用于多单元分离系统。
9.根据权利要求1所述的非火工低冲击电磁锁紧释放装置，其特征在于：所述的直流牵引电磁铁、保持架、锁紧销均设有内孔结构，用于穿入太空牵引绳索组成绳系卫星系统。
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2020
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