CN114353603B - 一种非火工品星箭分离解锁装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种非火工品星箭分离解锁装置，该装置包括：底板、推力机构、解锁控制机构、多组锁紧机构和多个卫星连接板；底板与火箭固定连接；锁紧机构和推力机构均固定在底板远离火箭的端面上；卫星连接板设置在锁紧机构远离底板的一面，且每一个卫星连接板与一组锁紧机构锁紧连接；卫星连接板远离锁紧机构的端面固定在卫星底部，在火箭与卫星分离时，卫星连接板跟随卫星运动；解锁控制机构固定在底板上，并与锁紧机构连接；推力机构远离底板的端面抵接在卫星的底部；推力机构用于为卫星与火箭分离提供推力。本申请结构简单可靠，零部件较少，整体刚度强，对火箭飞行时产生的振动无放大作用，并且卫星分离姿态控制良好。

Description

一种非火工品星箭分离解锁装置

技术领域

本申请涉及星箭分离技术领域，尤其涉及一种非火工品星箭分离解锁装置。

背景技术

在航天领域，火箭与卫星分离作为火箭发射的最后一个动作有着关乎火箭发射成败的重要作用。星箭分离装置，需要在火箭飞行状态中保持火箭与卫星锁紧连接状态；在收到分离指令后，须及时将火箭与卫星分开，保证卫星可以进行下一步动作。

常用的火工品分离方式，对卫星有较大的冲击，容易损坏卫星上的敏感器件。非火工品分离装置，大都采用机械结构动作，实现多点(3个以上点)分离，分离过程冲击小。

目前，非火工品星箭解锁装置大都较为复杂，提高了发生故障的可能性；而且小零件较多，整体刚度差，容易产生火箭飞行时振动的放大；同时多点释放时，释放力不来自机构中心，容易产生释放偏差，使分离后卫星姿态较差，造成卫星调姿成本较高的缺陷。

因此，如何减少装置零部件个数,使装置结构简单可靠，不易发生故障；提高整体刚度，对火箭飞行时产生的振动无放大作用；并且使卫星具备良好分离姿态的非火工品星箭解锁方式，是目前仍需解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种非火工品星箭分离解锁装置，结构简单可靠，不易发生故障；零部件较少，整体刚度强，对火箭飞行时产生的振动无放大作用，并且卫星分离姿态控制良好。

为达到上述目的，本申请提供一种非火工品星箭分离解锁装置，该装置包括：底板、推力机构、解锁控制机构、多组锁紧机构和多个卫星连接板；所述底板与火箭固定连接；所述锁紧机构和所述推力机构均固定在所述底板远离所述火箭的端面上；所述卫星连接板设置在所述锁紧机构远离所述底板的一面，且每一个所述卫星连接板与一组所述锁紧机构锁紧连接；所述卫星连接板远离所述锁紧机构的端面固定在卫星底部，在火箭与卫星分离时，所述卫星连接板跟随卫星运动；所述解锁控制机构固定在所述底板上，并与所述锁紧机构连接；所述推力机构远离所述底板的端面抵接在卫星的底部；用于为卫星与火箭分离提供推力。

如上的，其中，所述锁紧机构包括基座、锁紧钩和锁紧传动机构，所述基座固定在所述底板上，且所述基座从顶面向内开有空槽；所述锁紧钩设置在所述空槽内，并与所述基座转动连接，且所述锁紧钩一端与所述锁紧传动机构连接，另一端与所述卫星连接板锁紧连接；所述锁紧传动机构连接在所述底板上，且与所述解锁控制机构连接。

如上的，其中，所述卫星连接板包括连接台、过渡段和定位段，所述连接台与卫星固定连接，所述过渡段固定连接在所述连接台和所述定位段之间，所述定位段插入所述空槽内，所述定位段具有锁紧槽，所述锁紧钩卡入所述锁紧槽并与所述锁紧槽锁紧连接。

如上的，其中，推力机构包括推杆、弹簧和推力座，所述推力座固定在所述底座上；所述推杆伸缩连接在所述推力座内，所述弹簧套设在所述推杆和推力座的外部，且所述弹簧的一端抵接所述推杆的顶板，另一端抵接所述推力座的底板；在星箭未分离状态下，所述弹簧处于压缩状态。

如上的，其中，所述推力座包括导向孔和限位腔，所述推杆穿过所述导向孔并伸入所述限位腔，所述推杆伸入所述限位腔的一端连接有防脱部件。

如上的，其中，锁紧传动机构包括多个摆杆和一个中心锁紧控制机构；多个所述摆杆的中部枢转连接在所述底座上；每一个所述摆杆的一端分别与一个所述锁紧钩枢转连接，另一端均与所述中心锁紧控制机构枢转连接。

如上的，其中，所述中心锁紧控制机构包括：中心轴、复位弹簧和分配帽；所述中心轴沿着垂直于所述底板方向穿过所述底板；所述分配帽连接在所述中心轴的顶端；多个所述摆杆的一端与所述分配帽连接，另一端与所述锁紧钩连接，所述中心轴的底端与所述解锁控制机构连接；所述复位弹簧套设所述中心轴的外周侧，所述复位弹簧顶部抵接所述中心轴的顶端限位部；所述复位弹簧的底端抵接所述底板，所述锁紧勾与所述卫星连接板锁紧连接状态下，所述复位弹簧处于压缩状态。

如上的，其中，所述摆杆的两端沿其厚度方向分别开设有第一滑槽和第二滑槽；所述第一滑槽平行于所述第二滑槽；所述锁紧钩与所述摆杆通过第一连接轴枢转连接，所述第一连接轴滑移连接在所述第一滑槽内；所述中心锁紧控制机构与所述摆杆之间通过第二连接轴枢转连接，所述第二连接轴滑移连接在所述第二滑槽内。

如上的，其中，所述中心轴的底端开设有销孔，所述解锁控制机构包括销轴、拔销座和驱动机构，所述销轴穿入所述销孔；所述销轴固定在所述拔销座上，所述驱动机构与所述拔销座连接，所述驱动机构用于驱动所述拔销座和所述销轴向远离所述销孔的方向移动。

如上的，其中，所述锁紧钩具有：中心枢转孔、弯钩和长圆孔，所述中心枢转孔用于穿过中间轴以与底板枢转连接；所述弯钩位于所述锁紧钩的顶端，所述弯钩用于压紧在所述卫星连接板的锁紧槽内；所述长圆孔开设在所述锁紧钩的底端。

本申请实现的有益效果如下：

(1)本申请结构简单可靠，不易发生故障，零部件较少，零件强度高，整体刚度强，对火箭飞行时产生的振动无放大作用。

(2)本申请解锁力源自于机构中心，通过摆杆将解锁力分散到4个锁紧钩，所以解锁同步性好，且锁紧钩末端有长圆孔，可以对4个锁紧点的同步性进行调整，防止由于机械加工或组装造成的锁紧不同步问题出现，提高锁紧机构释放的同步性。

(3)本申请卫星与火箭分离时，定位段沿着锁紧机构的空槽内壁向外脱出，空槽内壁为定位段为卫星脱离火箭的初始阶段起到一定的导向作用，保证卫星沿着直线方向脱离锁紧机构，卫星分离姿态控制良好。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的一种非火工品星箭分离解锁装置的结构示意图。

图2为本申请实施例的卫星连接板的主视图。

图3为本申请实施例的卫星连接板的俯视图。

图4为本申请实施例的推力机构的剖视图。

图5为本申请实施例的锁紧机构的结构示意图。

图6为本申请实施例的锁紧钩的结构示意图。

附图标记：1-卫星连接板；2-推力机构；3-锁紧机构；4-底板；101-连接台；102-过渡段；103-定位段；104-锁紧槽；201-推杆；202-弹簧；203-推力座；204-限位腔；205-防脱部件；301-锁紧钩；302-中间轴；303-第一连接轴；304-摆杆；305-中转轴；306-第二连接轴；307-分配帽；308-中心轴；309-无油轴承；310-拔销座；311-基座；312-复位弹簧；313-第一滑槽；314-第二滑槽；3011-长圆孔；3012-弯钩；3013-中心枢转孔；3081-销孔。

具体实施方式

下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，本申请提供一种非火工品星箭分离解锁装置，该装置包括：底板4、推力机构2、解锁控制机构、多组锁紧机构3和多个卫星连接板1；底板4与火箭固定连接；锁紧机构3和推力机构2均固定在底板4远离火箭的端面上；卫星连接板1设置在锁紧机构3远离底板4的一面，且每一个卫星连接板1与一组锁紧机构3锁紧连接；卫星连接板1远离锁紧机构3的端面固定在卫星底部，在火箭与卫星分离时，卫星连接板1跟随卫星运动；解锁控制机构固定在底板4上，并与锁紧机构3连接；推力机构2远离底板4的端面抵接在卫星的底部；用于为卫星与火箭分离提供推力。

在星箭未分离状态下，底板4固定在火箭上，卫星连接板1固定在卫星的底部，锁紧机构3将底板4和卫星连接板1锁紧在一起，从而将卫星和火箭固定在一起，卫星和火箭一同飞行，当需要将卫星和火箭进行分离时，通过解锁控制机构控制锁紧机构3解锁，锁紧机构3与卫星连接板1分离，推力机构2提供卫星与火箭分离的推力，火箭和卫星分离，锁紧机构3跟随火箭运动，卫星连接板1跟随卫星一起运动。

优选的，锁紧机构3是四个，卫星连接板1是四个，四个卫星连接板1分别与四个锁紧机构3锁紧连接，四个锁紧机构3均匀间隔开设置，四个锁紧机构3分别设置在底板4的四个角处，推力机构2是四个；四个推力机构2固定在底板4上，并均匀设置在四个锁紧机构3之间的空隙中，四个推力机构2为卫星与火箭的分离提供推力。其中，锁紧机构3、卫星连接板1和锁紧机构3不限于四个，采用二个、三个、五个甚至更多都可以，根据实际情况进行选定。

锁紧机构3包括基座311、锁紧钩301和锁紧传动机构，基座311固定在底板4上，且基座311从顶面向内开有空槽；锁紧钩301设置在空槽内，并与基座311转动连接；且锁紧钩301一端与锁紧传动机构连接，另一端与卫星连接板1锁紧连接；锁紧传动机构连接在底板4上，且与解锁控制机构连接。解锁控制机构控制锁紧传动机构运动，锁紧传动机构控制锁紧钩301从锁紧槽104内移出，从而实现锁紧机构3与卫星连接板1分离。

如图2和图3所示，卫星连接板1包括连接台102、过渡段102和定位段103，连接台102的横截面为半圆形，连接台102通过螺栓与卫星的底面固定连接，过渡段102为锥型，过渡段102固定连接在连接台102和定位段103之间，过渡段102的倾斜面从连接台102向定位段103倾斜设置，定位段103插入空槽内，锥型的过渡段102有利于在将卫星连接板1连接至锁紧机构3的空槽内时起到导向作用，使得卫星连接板1便于插入空槽内，定位段103具有锁紧槽104，锁紧钩301在锁紧状态下卡入锁紧槽104内并与锁紧槽104锁紧连接，在未锁紧状态下，锁紧钩301从锁紧槽104内移出，从而实现锁紧机构3与卫星连接板1分离。

优选的，锁紧机构3的空槽内壁延伸方向垂直于底板4，锁紧机构3的空槽内壁与定位段103的外壁贴合连接，卫星与火箭分离时，定位段103沿着锁紧机构3的空槽内壁向外脱出，空槽内壁为定位段为卫星脱离火箭的初始阶段起到一定的导向作用，保证卫星沿着直线方向脱离锁紧机构3。

如图4所示，推力机构2包括推杆201、弹簧202和推力座203，推力座203固定在底座上；推杆201伸缩连接在推力座203内，弹簧202套设在推杆201和推力座203的外部，且弹簧202的一端抵接推杆201的顶板，另一端抵接推力座203的底板4；在星箭未分离状态下，弹簧202处于压缩状态，在星箭未分离状态下，卫星的底面压在推杆201的顶板上，顶板压住弹簧202，使得弹簧202处于压缩状态。当锁紧机构3与卫星连接板1分离时，弹簧202释放弹力，将推杆201向远离推力座203的方向推动，推杆201的顶板顶在卫星的底部，推杆201推动卫星向远离底板4的方向运动，使得卫星连接板1跟随卫星向脱离火箭的方向运动。

如图4所示，推力座203包括导向孔和限位腔204，推杆201穿过导向孔并伸入限位腔204，推杆201伸入限位腔204的一端连接有防脱部件205。导向孔203的直径小于限位腔204的直径，防脱部件205包括平垫和螺母；平垫套设在推杆201伸入限位腔204的端部，螺母螺纹连接在推杆201伸入限位腔204的端部；螺母的直径大于导向孔203的直径，螺母固定在推杆201伸入限位腔204的端部，从而防止推杆201从导向孔203内脱出。

如图5所示，锁紧传动机构包括多个摆杆304和一个中心锁紧控制机构；摆杆304的形状大体为钝角形状，摆杆304的钝角两边形成两个摆动臂，两个摆动臂为一体结构，摆杆304的钝角处枢转连接在中心轴305上，两个摆动臂从中心轴305处向远离底板4的方向延伸，多个摆杆304的中部通过中转轴305枢转连接在基座311上，基座311固定在底板4上；每一个摆杆304的一端分别与一个锁紧钩301枢转连接，另一端均与中心锁紧控制机构枢转连接，也就是说，摆杆304的一个摆动臂与锁紧钩301连接，另一个摆动臂与中心锁紧控制机构枢转连接。

作为本发明的具体实施例，多个摆杆304在中心锁紧控制机构的作用下，绕着中心轴305转动，摆杆304带动锁紧钩301活动，从而实现锁紧钩301从锁紧槽104内移出，实现锁紧机构3的解锁。本发明通过一个中心锁紧控制机构控制多个摆杆304同步运动，多个摆杆304同时实现多个锁紧钩301的解锁，解锁同步性好，星箭分离稳定可靠。

如图5所示，中心锁紧控制机构包括：中心轴308、复位弹簧312和分配帽307；中心轴308沿着垂直于底板4方向穿过底板4；中心轴308与底板4之间设置有无油轴承309，无油轴承309固定在底板4上，在无油轴承309限制下，中心轴308只能在上下方向上(即垂直于底板4的方向)运动，同时无油轴承309可减小中心轴308运动过程的摩擦力；分配帽307固定连接在中心轴308的顶端；多个摆杆304的一端与分配帽307连接，另一端与锁紧钩301连接，中心轴308的底端与解锁控制机构连接；复位弹簧312套设中心轴308的外周侧，复位弹簧312顶部抵接中心轴308的顶端限位部；复位弹簧312的底端抵接底板4，锁紧钩301与卫星连接板1锁紧连接状态下，复位弹簧312处于压缩状态。

优选的，分配帽307沿其圆周方向均匀间隔开设置四个安装块；四个安装块垂直于中心轴308的方向向外伸出，每一个安装块上均固定有第二连接轴306；每一个第二连接轴306与一个摆杆304的端部枢转连接，中心轴308沿垂直于底板4的方向移动时，带动分配帽307沿垂直于底板4的方向移动，从而带动所有与分配帽307连接的摆杆304运动，实现多个摆杆304的同步运动控制。

作为本发明的具体实施例，摆杆304设置在平行于安装块的平面内，安装块通过其上固定的第二连接轴306带动摆杆304运动。

如图5和图6所示，摆杆304的两端沿其厚度方向分别开设有第一滑槽313和第二滑槽314；第一滑槽313平行于第二滑槽314；锁紧钩301与摆杆304通过第一连接轴303枢转连接，第一连接轴303滑移连接在第一滑槽313内，且第一连接轴303固定连接在锁紧钩301的长圆孔3011内；中心锁紧控制机构与摆杆304之间通过第二连接轴306枢转连接，第二连接轴306滑移连接在第二滑槽314内，第二连接轴306固定连接在分配帽307上。

如图5所示，中心轴308的底端开设有销孔3081，解锁控制机构包括销轴、拔销座310和驱动机构，中心轴308位于底板4下方的外侧固定有限位座，限位座上开设有限位孔，销轴穿入销孔3081和限位孔；销轴固定在拔销座310上，驱动机构与拔销座310连接，驱动机构用于驱动拔销座310和销轴向远离销孔3081的方向移动，驱动机构为电动驱动器，驱动机构带动销轴直线移动，实现自动拔销的作用。

作为本发明的具体实施例，在卫星准备发射阶段，手动将销轴穿入销孔3081和限位座的限位孔，销轴穿入销孔3081状态下，中心轴308的底部被锁紧，无法移动，从而使得复位弹簧312处于压缩状态，第二连接轴306位于第二滑槽314的锁紧端；第一连接轴303位于第一滑槽313的锁紧端；锁紧钩301锁紧在锁紧槽104内，整个机构为锁紧状态。

作为本发明的具体实施例，当星箭分离时，驱动机构自动启动，实现自动拔销，销轴从销孔3081内移后，中心轴308底端无束缚力，在复位弹簧312的弹力作用下，中心轴308的顶端带动分配帽307向远离底板4的方向移动，带动摆杆304摆动，第二连接轴306沿着第二滑槽314移动到第二滑槽314的锁紧端相对的一端；第一连接轴303沿着第一滑槽313移动到第一滑槽313的锁紧端相对的一端；锁紧钩301绕中间轴302转动，锁紧钩301从锁紧槽104内移出，从而实现解锁，锁紧机构3与卫星连接板1分离。

如图6所示，锁紧钩301具有：中心枢转孔3013、弯钩3012和长圆孔3011，中心枢转孔3013用于穿过中间轴302以与底板4枢转连接；中间轴302穿入中心枢转孔3013，中间轴302固定在基座311上；弯钩3012位于锁紧钩301的顶端，弯钩3012用于压紧在卫星连接板1的锁紧槽104内；长圆孔3011开设在锁紧钩301的底端；第一连接轴303伸入长圆孔3011，长圆孔3011实现第一连接轴303在与锁紧钩301组装时可以进行调整，提高4个锁紧钩301的同步性。

作为本发明的具体实施例，中转轴305和中间轴302处均安装有无油轴承，保证锁紧钩301和摆杆304运动的润滑性。

本申请实现的有益效果如下：

(1)本申请结构简单可靠，不易发生故障，零部件较少，零件强度高，整体刚度强，对火箭飞行时产生的振动无放大作用。

(2)本申请解锁力源自于机构中心，通过摆杆将解锁力分散到4个锁紧钩，所以解锁同步性好，且锁紧钩末端有长圆孔，可以对4个锁紧点的同步性进行调整，防止由于机械加工或组装造成的锁紧不同步问题出现，提高锁紧机构释放的同步性。

(3)本申请卫星与火箭分离时，定位段沿着锁紧机构的空槽内壁向外脱出，空槽内壁为定位段为卫星脱离火箭的初始阶段起到一定的导向作用，保证卫星沿着直线方向脱离锁紧机构，卫星分离姿态控制良好。

以上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种非火工品星箭分离解锁装置，其特征在于，该装置包括：底板、推力机构、解锁控制机构、多组锁紧机构和多个卫星连接板；

所述底板与火箭固定连接；

所述锁紧机构和所述推力机构均固定在所述底板远离所述火箭的端面上；

所述卫星连接板设置在所述锁紧机构远离所述底板的一面，且每一个所述卫星连接板与一组所述锁紧机构锁紧连接；所述卫星连接板远离所述锁紧机构的端面固定在卫星底部，在火箭与卫星分离时，所述卫星连接板跟随卫星运动；

所述解锁控制机构固定在所述底板上，并与所述锁紧机构连接；

所述推力机构远离所述底板的端面抵接在卫星的底部；所述推力机构用于为卫星与火箭分离提供推力；

所述锁紧机构包括基座、锁紧钩和锁紧传动机构，所述基座固定在所述底板上，且所述基座从顶面向内开有空槽；所述锁紧钩设置在所述空槽内，并与所述基座转动连接，且所述锁紧钩一端与所述锁紧传动机构连接，另一端与所述卫星连接板锁紧连接；所述锁紧传动机构连接在所述底板上，且与所述解锁控制机构连接；

所述卫星连接板包括连接台、过渡段和定位段，所述连接台与卫星固定连接，所述过渡段固定连接在所述连接台和所述定位段之间，所述定位段插入所述空槽内，所述定位段具有锁紧槽，所述锁紧钩卡入所述锁紧槽并与所述锁紧槽锁紧连接；

推力机构包括推杆、弹簧和推力座，所述推力座固定在所述底板上；所述推杆伸缩连接在所述推力座内，所述弹簧套设在所述推杆和推力座的外部，且所述弹簧的一端抵接所述推杆的顶板，另一端抵接所述推力座的底板；在星箭未分离状态下，所述弹簧处于压缩状态。

2.根据权利要求1所述的非火工品星箭分离解锁装置，其特征在于，所述推力座包括导向孔和限位腔，所述推杆穿过所述导向孔并伸入所述限位腔，所述推杆伸入所述限位腔的一端连接有防脱部件。

3.根据权利要求1所述的非火工品星箭分离解锁装置，其特征在于，锁紧传动机构包括多个摆杆和一个中心锁紧控制机构；多个所述摆杆的中部枢转连接在所述基座上；每一个所述摆杆的一端分别与一个所述锁紧钩枢转连接，另一端均与所述中心锁紧控制机构枢转连接；

所述中心锁紧控制机构包括：中心轴、复位弹簧和分配帽；所述中心轴沿着垂直于所述底板方向穿过所述底板；所述分配帽连接在所述中心轴的顶端；多个所述摆杆的一端与所述分配帽连接，另一端与所述锁紧钩连接，所述中心轴的底端与所述解锁控制机构连接；所述复位弹簧套设所述中心轴的外周侧，所述复位弹簧顶部抵接所述中心轴的顶端限位部；所述复位弹簧的底端抵接所述底板，所述锁紧钩与所述卫星连接板锁紧连接状态下，所述复位弹簧处于压缩状态；

所述摆杆的两端沿其厚度方向分别开设有第一滑槽和第二滑槽；所述第一滑槽平行于所述第二滑槽；所述锁紧钩与所述摆杆通过第一连接轴枢转连接，所述第一连接轴滑移连接在所述第一滑槽内；所述中心锁紧控制机构与所述摆杆之间通过第二连接轴枢转连接，所述第二连接轴滑移连接在所述第二滑槽内。

4.根据权利要求3所述的非火工品星箭分离解锁装置，其特征在于，所述中心轴的底端开设有销孔，所述解锁控制机构包括销轴、拔销座和驱动机构，所述销轴穿入所述销孔；所述销轴固定在所述拔销座上，所述驱动机构与所述拔销座连接，所述驱动机构用于驱动所述拔销座和所述销轴向远离所述销孔的方向移动。

5.根据权利要求1所述的非火工品星箭分离解锁装置，其特征在于，所述锁紧钩具有：中心枢转孔、弯钩和长圆孔，所述中心枢转孔用于穿过中间轴以与底板枢转连接；所述弯钩位于所述锁紧钩的顶端，所述弯钩用于压紧在所述卫星连接板的锁紧槽内；所述长圆孔开设在所述锁紧钩的底端。