CN112373731B - 一种用于航天器的采用新型电热熔丝解锁器的悬挂装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于空间机电领域，具体涉及一种用于航天器的采用新型电热熔丝解锁器的悬挂装置。本装置包括电热熔丝解锁器、压紧杆组件、多个减振器、定位机构、悬挂物；所述电热熔丝解锁器固定在所述悬挂物的底部底板上；所述压紧杆组件固定在所述定位机构上，与所述电热熔丝解锁器铰接固定，间接将悬挂物和定位机构压紧；所述定位机构通过多个所述减振器与悬挂物连接。本发明提供的悬挂装置广泛用于航天器任务的压紧解锁机构，可用于悬挂装置及其他航天器对无冲击、安全可靠小型解锁器的需求。

Description

一种用于航天器的采用新型电热熔丝解锁器的悬挂装置

技术领域

本发明属于空间机电领域，具体涉及一种用于航天器的采用新型电热熔丝解锁器的悬挂装置。

背景技术

空间碎片已经严重威胁并危害了人类航天事业的健康、长远发展。碎片移除已上升到我国航天战略层面，也是当前全球航天事业不得不面对的重大任务和难题。本专利即面向空间碎片减缓、移除，提出了一种用于较大空间碎片抵近移除时缓和撞击的悬挂装置。同时，面向商业航天对卫星种类及器件越来越多的需求，重点提出了该悬挂装置内部一种可广泛用于航天器任务的压紧解锁机构，其核心器件为小型电热熔丝解锁器，用于满足该悬挂装置及其他航天器对无冲击、安全可靠小型解锁器的需求。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种用于航天器任务的压紧解锁机构，用于满足该悬挂装置及其他航天器对无冲击、安全可靠小型解锁器的需求。

为实现上述目的本发明提供一种用于航天器新型电热熔丝解锁器的悬挂装置，其包括：电热熔丝解锁器、压紧杆组件、多个减振器、定位机构、悬挂物；锁紧状态时：所述电热熔丝解锁器固定在所述悬挂物的底部底板上；所述压紧杆组件固定在所述定位机构上，与所述电热熔丝解锁器铰接固定，间接将悬挂物和定位机构压紧，当电热熔丝解锁器解锁后压紧杆组件和电热熔丝解锁器的铰接关系相应解除；所述定位机构通过多个所述减振器与悬挂物连接，每个所述减振器被压缩。解锁状态时：所述电热熔丝解锁器与所述压紧杆组件铰接关系解除，每个所述减振器释放弹力使得所述悬挂物远离所述定位机构。

其中，所述电热熔丝解锁器包括：插销、支架、热熔线、弹簧、电加热器。所述插销一端穿接在所述支架的插销孔内，所述插销另一端为一叉形结构；所述电加热器固定在叉形结构上，具体地，叉形结构上设有通孔，电加热器穿入通孔中固定；所述支架固定在所述定位机构上的底座上；所述弹簧套接在所述插销上，该弹簧一端连接插销叉形端一侧，另一端连接支架上一挡壁，所述弹簧被限制在插销上处于压缩状态；所述热熔线绕在所述电加热器上，两端分别固定在支架上，所述弹簧受热熔线的限制处于压缩状态，当电加热器工作时产生的高温将所述热熔线熔断，此时所述弹簧释放压缩弹力将所述插销从压紧杆组件中弹出进而实现解锁操作。

进一步地，所述电加热器穿接在所述插销叉形结构一端的通孔中，通孔中设有两个肩型隔热轴套，每个所述肩型隔热轴套分别从叉形结构的通孔外侧插入，所述电加热器贯穿两个所述肩型隔热轴套固定。

优选地，所述电加热器为带肩的销轴结构，所述电加热器外部是销轴外壳，所述销轴外壳内部设有一电阻体以及连接该电阻体的两根引线，该引线从该电加热器一端面引出，所述销轴外壳内部依次填充有金属氧化物绝缘导热填料、硅酸盐绝缘隔热填料。

优选地，所述电热熔丝解锁器还包括一限位器，所述限位器一端固定在支架上另一端固定在电加热器上，该限位器只是用于限制插销不脱离所述支架，同时保证插销有足够移动空间能够完全脱离所述压紧杆组件，设置该限位器的目的在于防止插销脱离支架对其他部件造成伤害。

其中，所述压紧杆组件包括：压紧杆、销轴、第一开口销、两个第二开口销、收纳弹簧；所述压紧杆下端一体成形设置有销轴，通过该销轴与所述定位机构铰接固定；所述第一开口销插入该销轴一端的通孔中，固定该销轴防止脱落；所述压紧杆上端设有通孔，所述压紧杆通过该通孔与所述插销可活动方式连接；所述两个第二开口销分别固定在压紧杆和定位机构上；所述收纳弹簧两端分别勾挂在两个第二开口销一端的孔中。

其中，多个所述减振器包括：缓冲器、上球铰、下球铰；所述上球铰与悬挂物固定连接；所述下球铰与所述定位机构固定连接；上球铰和下球铰中间通过缓冲器固定连接。多个所述减振器将悬挂物和定位机构连接为一整体，构成Stewart构型缓冲结构。较佳的，所述缓冲器为弹簧结构。

其中，所述定位机构包括：设有多个V形槽的底座、多个定位器；每个所述定位器固定在所述悬挂物上，与每个所述V形槽位置匹配，保证悬挂物的位置不偏移。

较佳地，所述定位器下端为一球头，上端为带螺纹的杆状结构，位于螺纹杆的中部设置有一翅板，位于翅板上端设有一调整垫片，所述翅板和调整垫片通过定位销固定在所述悬挂物底板的下端，上端的螺纹杆通过螺母和弹性垫片固定压紧在底板上方。

进一步地，锁紧状态时，所述插销和压紧杆铰接固定，此时压紧杆组件将悬挂物的底板和定位机构压紧；解锁状态时，所述热熔线被电加热器熔断，此时收纳弹簧释放弹力将插销从压紧杆中推出，接着，收纳弹簧的收紧力将压紧杆上端拉向底座，接着，多个所述减振器给悬挂物提供一个的弹力，进而悬挂物远离定位机构的底座，压紧状态解除。

本发明中核心部件采用的材料优选地为：所述插销材料为钛合金，表面涂覆有二硫化钼；所述支架材料为2A12航空硬铝；所述热熔线为高密度聚乙烯线，使用前需要张紧力拉伸处理；所述弹簧材料为弹簧钢；所述电加热器外壳材料为不锈钢；所述肩型隔热轴套材料为无机非金素材料；所述限位器为不锈钢细丝。

本发明提供的悬挂装置广泛用于航天器任务的压紧解锁机构，可用于悬挂装置及其他航天器对无冲击、安全可靠小型解锁器的需求。其优点在于：第一，解锁器结构简单，质量轻，可靠性高；第二，解锁器无火工品，储存使用更安全，动力学冲击小；第三，解锁器润滑可靠，并采用较硬弹簧，拔销力大，可适应沿插销垂向的较大压紧力；第四，压紧杆可在解锁后收纳卧倒，增大被悬挂物与定位机构底座间的预留间隔，防止缓冲过程中发生干涉，保证缓冲行程；第五，定位机构采用V形槽和球头杆配合定位，解锁过程不易卡滞，解锁可靠。

附图说明

图1为本发明的悬挂装置压紧状态总体图；

图2为本发明的悬挂装置底部压紧状态图；

图3为本发明的悬挂装置底部隐藏底板的压紧状态图；

图4为本发明的电热熔丝解锁器细节图；

图5为本发明的电加热器隔热结构剖视图；

图6为本发明的电加热器结构剖视图；

图7为本发明的压紧杆组件结构剖视图；

图8为本发明的压紧杆组件上的小开口销示意图；

图9为本发明的减振器连接结构示意图；

图10为本发明的压紧杆组件解锁后底板和底座分离状态示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的中用于航天器的采用新型电热熔丝解锁器的悬挂装置作进一步详细说明。如下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

为实现上述目的，本发明提供一种用于航天器新型电热熔丝解锁器的悬挂装置，如图1所示，该悬挂装置包括：电热熔丝解锁器1、压紧杆组件2、多个减振器3、定位机构4、悬挂物5；所述电热熔丝解锁器1固定在所述悬挂物5的底部底板5-1上；如图2所示，所述压紧杆组件2一端穿过悬挂物5的底板5-1的孔洞与下方的所述定位机构4的底座4-1固定连接，另一端与所述电热熔丝解锁器1铰接固定；锁紧状态时如图1中所示，多个所述减振器处于压缩状态，通过所述压紧杆组件2和所述电热熔丝解锁器1之间的铰接间接的将悬挂物5和定位机构4压紧；当电热熔丝解锁器1解锁后，压紧杆组件2和电热熔丝解锁器1的铰接关系相应解除，多个所述减振器3提供向上的弹力使得所述悬挂物5向上运动且和定位机构4分离。所述定位机构4通过多个所述减振器3与悬挂物5连接，构成图9所示的Stewart构型缓冲结构。

其中，如图4所示，所述电热熔丝解锁器1包括：插销1-1、支架1-2、热熔线1-3、弹簧1-4、电加热器1-5、开口销1-6。所述插销1-1穿接在所述支架1-2的插销孔内，所述插销1-1的一端为叉形结构(图4中该叉形结构位于插销1-1的右侧)；所述电加热器1-5固定在叉形结构上。具体地，叉形结构上设有通孔，电加热器1-5穿入通孔中用一开口销1-6固定；所述支架1-2通过螺栓1-7固定在所述悬挂物5的底板5-1上；所述支架1-2上一体成形设有一圆形凸台1-10，所述凸台1-10中间开设有一插销孔用于所述插销1-1穿接固定，所述凸台两侧设有凸耳结构，位于每个所述凸耳结构上分别开设有小孔1-11；所述弹簧1-4套接在所述插销1-1上，该弹簧1-4一端接触插销1-1叉形结构的一侧，另一端接触所述凸台1-10一侧的挡壁；所述热熔线1-3绕在所述电加热器1-5上，两端分别固定在支架1-2上的两个小孔1-11中，此时弹簧1-4受热熔线1-3约束在叉形结构和凸台1-10之间的插销1-1上处于压缩状态；当电加热器1-5工作时产生的高温将所述热熔线1-3熔断，此时所述弹簧1-4受所述热熔线1-3的约束解除，进而释放压缩弹力将所述插销1-1从压紧杆组件2中弹出，实现拔销操作，进而实现解锁操作。

进一步地，如图5所示，所述电加热器1-5穿接在所述插销1-1的叉形结构的通孔中，通孔中设有两个肩型隔热轴套1-8，每个所述肩型隔热轴套1-8分别从叉形结构的通孔两端外侧插入，所述电加热器1-5贯穿两个所述肩型隔热轴套1-8后，从叉形结构的一端穿出，并采用一开口销1-6将其固定在所述叉形结构的通孔中。

优选地，如图6所示，所述电加热器1-5为带肩的销轴结构，所述电加热器1-5外部是销轴外壳1-5-1，位于所述销轴外壳1-5-1内部设有一电阻体1-5-4以及连接该电阻体的两根引线1-5-5，该引线1-5-5从该电加热器1-5一端面引出，所述销轴外壳1-5-1内部依次填充有金属氧化物绝缘导热填料1-5-2和硅酸盐绝缘隔热填料1-5-3。

优选地，如图4所示，所述电热熔丝解锁器1还包括一限位器1-9，所述限位器1-9一端固定在支架1-2上，另一端固定在电加热器1-5上，该限位器1-9将插销1-1限制在所述支架1-2上，该限位器只是用于限制插销1-1不脱离所述支架1-2，同时保证插销1-1有足够移动空间能够完全脱离所述压紧杆组件2，设置该限位器的目的在于防止插销1-1脱离支架1-2对其他部件造成伤害。进一步地，当热熔线1-3通断后，所述限位器1-9对所述弹簧1-4提供的约束力能够保证该弹簧1-4处于微压缩状态。

其中，如图3所示，所述压紧杆组件2包括：压紧杆2-1、销轴2-2、第一开口销2-3、收纳弹簧2-4、两个第二开口销2-5；所述压紧杆2-1一端一体成型设置有销轴2-2，通过该销轴2-2与所述定位机构4中央的凸起部件铰接固定，利用第一开口销2-3将该销轴2-2固定在所述定位机构4中央的凸起部件上防止其脱落；所述压紧杆2-1的另一端端设有一通孔，通过该通孔将压紧杆2-1与所述电热熔丝解锁器1的插销1-1铰接固定；两个所述第二开口销2-5分别固定在压紧杆2-1和定位机构4上；如图7所示，所述收纳弹簧2-4两端分别勾挂在两个第二口销2-5上小孔中，此时，收纳弹簧2-4处于拉伸状态，图8为该第二开口销2-5的结构示意图。

其中，如图9所示，多个所述减振器3包括：缓冲器3-1、上球铰3-2、下球铰3-3；所述上球铰3-2与悬挂物5固定连接；所述下球铰3-3与所述定位机构4固定连接；上球铰3-2和下球铰3-3中间通过缓冲器3-1连接固定。当所述电热熔丝解锁器1锁紧时，悬挂物5和定位机构4处于压紧状态，此时多个所述减振器3处于压缩状态，并且多个所述减振器3将悬挂物5和定位机构4连接为一整体，构成Stewart构型缓冲结构。较佳的，所述缓冲器3-1为弹簧结构。

其中，如图2所示，所述定位机构4包括：设有多个V形槽的底座4-1、多个定位器4-2；当所述电热熔丝解锁器1锁紧时，悬挂物5和定位机构4处于压紧状态，每个所述定位器4-2固定在所述悬挂物5的底板5-1上，与其下方的底座4-1上的每个所述V形槽匹配连接，保证悬挂物5的位置不偏移。

较佳地，如图10所示，每个所述定位器4-2下端为一球头4-2-1上端为带螺纹的杆状结构，上端的螺纹杆通过螺母4-2-4和弹性垫片4-2-3固定压紧在所述底板上5-1的上方。位于螺纹杆的中部设置有一翅板4-2-7，位于翅板4-2-7上端设有一调整垫片4-2-5，所述翅板4-2-7和调整垫片4-2-5通过定位销4-2-2固定在所述悬挂物底板5-1的下方。

具体地，现结合附图对该实施例解锁过程做一个详细的说明，如图3所示，在电热熔解锁器1锁紧时，此压紧杆2-1一端与电热熔解锁器1的插销1-1铰接固定，另一端和底座4-1的中央凸起部件铰接固定，图2所示，此时压紧杆组件2将悬挂物5和定位机构4拉紧。解锁时，图4所示，所述电热熔丝解锁器1中的热熔线1-3被电加热器1-5熔断，此时弹簧1-4从压缩状态恢复至自然态过程中释放弹力将插销1-1从压紧杆组件2的压紧杆2-1中推出，接着，如图7中所示，收纳弹簧2-4从拉伸状态恢复至自然状态过程中，产生一个收紧力将压紧杆2-1上端拉向底座4-1，使得压紧杆组件2和电热熔丝解锁器1铰接关系解除(插销1-1从压紧杆2-1中拔出)，此时，多个所述减振器3从压紧状态恢复至自然状态，在这过程中多个减振器3给悬挂物5提供一个向上的弹力，进而悬挂物5向上远离定位机构4的底座4-1，压紧状态解除。如图10所示，当压紧杆2-1与电热熔丝解锁器1铰接关系解除后，压紧杆2-1卧倒在所述底座4-1上，悬挂物5的底板5-1与定位机构4的底座4-1拉开距离，固定于底板5-1上的每个定位器4-2离开底座4-1上对应的V形槽。

值得一提的是，本案的定位机构4用球头4-2-1和V形槽的定位配合方案较传统的插销和插销孔的配合方案具有更小的拔销阻力，使得该解锁过程更可靠。

本发明中核心部件采用的材料优选地为：所述插销1-1材料为钛合金，表面涂覆有二硫化钼；所述支架1-2材料为2A12航空硬铝；所述热熔线1-3为高密度聚乙烯线，使用前需要张紧力拉伸处理；所述弹簧1-4材料为弹簧钢；所述电加热器1-5外壳材料为不锈钢；所述肩型隔热轴套1-8材料为无机非金素材料；所述限位器1-9为不锈钢细丝。

本发明提供的悬挂装置广泛用于航天器任务的压紧解锁机构，可用于悬挂装置及其他航天器对无冲击、安全可靠小型解锁器的需求。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种用于航天器新型电热熔丝解锁器的悬挂装置，其特征在于，包括：

电热熔丝解锁器（1）、压紧杆组件（2）、多个减振器（3）、定位机构（4）、悬挂物（5）；

锁紧状态时：

所述电热熔丝解锁器（1）固定在所述悬挂物（5）的底部底板（5-1）上；

所述压紧杆组件（2）固定在所述定位机构（4）上，与所述电热熔丝解锁器（1）铰接固定，间接将悬挂物（5）和定位机构（4）压紧；

所述定位机构（4）通过多个所述减振器（3）与悬挂物（5）连接，每个所述减振器（3）被压缩；

解锁状态时：

所述电热熔丝解锁器（1）与所述压紧杆组件（2）铰接关系解除，每个所述减振器（3）提供弹力使得所述悬挂物（5）远离所述定位机构（4）；

所述电热熔丝解锁器（1）包括：插销（1-1）、支架（1-2）、热熔线（1-3）、弹簧（1-4）、电加热器（1-5）；

所述插销（1-1）一端穿接在所述支架（1-2）的插销孔内，所述插销（1-1）另一端为叉形结构；

所述电加热器（1-5）固定在所述叉形结构上；

所述支架（1-2）固定在所述定位机构（4）上；

所述弹簧（1-4）套接在所述插销（1-1）上，该弹簧（1-4）一端连接插销（1-1）叉形端一侧，另一端连接支架（1-2）上的一挡壁；

所述热熔线（1-3）绕在所述电加热器（1-5）上，两端分别固定在支架（1-2）上；

所述电加热器（1-5）穿接在所述插销（1-1）叉形结构一端的通孔中，所述通孔中还设有两个肩型隔热轴套（1-8），所述电加热器（1-5）贯穿两个所述肩型隔热轴套（1-8）并固定。

2.如权利要求1所述的悬挂装置，其特征在于，所述电加热器（1-5）为带肩的销轴结构，所述电加热器（1-5）外部是销轴外壳（1-5-1），所述销轴外壳（1-5-1）内部设有一电阻体（1-5-4），以及连接该电阻体（1-5-4）的两根引线（1-5-5），所述引线（1-5-5）从该电加热器（1-5）一端面引出，所述销轴外壳（1-5-1）内部依次填充金属氧化物绝缘导热填料（1-5-2）、硅酸盐绝缘隔热填料（1-5-3）。

3.如权利要求1所述的悬挂装置，其特征在于，所述电热熔丝解锁器（1）还包括一限位器（1-9），所述限位器（1-9）一端固定在支架（1-2）上，另一端固定在电加热器（1-5）上，所述限位器（1-9）为不锈钢细丝。

4.如权利要求1所述的悬挂装置，其特征在于，所述压紧杆组件（2）包括：压紧杆（2-1）、销轴（2-2）、第一开口销（2-3）、收纳弹簧（2-4）、两个第二开口销（2-5）；

所述压紧杆（2-1）下端一体成形设置有销轴（2-2），通过该销轴（2-2）利用第一开口销（2-3）与所述定位机构（4）铰接固定；

所述压紧杆（2-1）上端设有通孔，所述压紧杆（2-1）通过该通孔与所述插销（1-1）可活动方式连接；

两个所述第二开口销（2-5）分别固定在压紧杆（2-1）和定位机构（4）上；

所述收纳弹簧（2-4）两端分别固定在两个第二开口销（2-5）上。

5.如权利要求4所述的悬挂装置，其特征在于，多个所述减振器（3）包括：缓冲器（3-1）、上球铰（3-2）、下球铰（3-3）；

所述上球铰（3-2）连接悬挂物（5）；

所述下球铰（3-3）连接定位机构（4）；

所述缓冲器（3-1）为弹簧结构，所述上球铰（3-2）和下球铰（3-3）通过该缓冲器（3-1）连接。

6.如权利要求5所述的悬挂装置，其特征在于，所述定位机构（4）包括：设有多个V形槽的底座（4-1）、多个定位器（4-2）；

每个所述定位器（4-2）固定在所述悬挂物（5）的底板（5-1）上，与底座（4-1）上每个V形槽位置匹配。

7.如权利要求6所述的悬挂装置，其特征在于，所述定位器（4-2）下端为一球头（4-2-1），上端为带螺纹的杆状结构，定位器（4-2）的中部设置有一翅板（4-2-7），位于翅板（4-2-7）上端设有一调整垫片（4-2-5），所述翅板（4-2-7）和调整垫片（4-2-5）通过定位销（4-2-2）固定在所述悬挂物底板（5-1）的下方。

8.如权利要求6所述的悬挂装置，其特征在于，锁紧状态时，所述插销（1-1）和压紧杆（2-1）铰接固定，此时压紧杆组件（2）将悬挂物（5）的底板（5-1）和定位机构（4）压紧；解锁状态时，所述热熔线（1-3）被电加热器（1-5）熔断，弹簧（1-4）释放弹力将插销（1-1）从压紧杆（2-1）的通孔中推出，接着，收纳弹簧（2-4）提供一个收紧力将压紧杆（2-1）上端拉向底座（4-1），接着，多个所述减振器（3）给悬挂物（5）提供一个的弹力，进而悬挂物（5）远离定位机构（4）的底座（4-1），压紧状态解除。

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