CN115070684A - 一种航天器舱外螺钉拆卸工具与方法 - Google Patents

Abstract

一种航天器舱外螺钉拆卸工具与方法；利用拆卸工具可对齐压紧座轴线，将工具推入操作位置时可自动锁紧压紧座，避免工具在操作过程中脱离，完成后可解锁。具有对称设置的取放把手和对位把手，利用对位把手和标识，依次定位压紧座沿圆周分布的螺钉。有一对旋拧把手，通过旋拧把手施加逆时针扭矩可将定位后的螺钉拆除。采用本发明所公开的方案拆卸压紧座法兰，可快速定位锁紧压紧座，通过把手和标识可依次拆卸螺钉，提高了操作效率和成功率。

Description

一种航天器舱外螺钉拆卸工具与方法

技术领域

本发明涉及一种航天器舱外螺钉拆卸工具与方法，适用于载人航天器舱外螺钉的拆卸，属于载人航天飞行器领域。

背景技术

压紧释放装置是航天器发射段常用的机械连接方式，入轨后通过火工品起爆进行解除。当航天器入轨后火工品出现故障未能解除机械连接，则需要航天员出舱拆除压紧释放装置法兰上的紧固螺钉，手动实现机械连接的解除。

由于单个螺钉定位要求较高(通常在1mm以下)，且视线受遮挡，再加上需要拆卸多个螺钉，航天员使用传统的内六角扳手拆卸压紧座法兰存在极大的困难。

针对此问题，设计了一种自锁定位的舱外螺钉拆卸工具，可利用压紧释放装置的特征进行导向定位锁紧，以适应航天员失重状态下灵活度降低，手部感知能力降低，操作力变大等问题，降低航天员操作难度和操作风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自锁定位的舱外螺钉拆卸工具，可利用压紧座法兰的特征进行导向定位，避免需要多次使用扳手对准螺钉，能够满足航天员在轨操作的工效学要求。

为解决上述问题，本发明提供一种自锁定位的舱外螺钉拆卸工具，包括：三叉导向、定位套筒、锁钩、固定轴、滑动组件、内六角扳手、弹簧、取放把手、对位把手、旋拧把手；

所述三叉导向和定位套筒固定于所述固定轴底部，用于校正工具与压紧座法兰的位姿偏差；所述锁钩安装在定位套筒内部，用于锁紧与所述定位套筒连接的压紧座头套，避免工具松脱；所述滑动组件安装在所述固定轴上且能够绕所述固定轴转动，内六角扳手穿过滑动组件，并能够沿所述滑动组件直线运动；取放把手、对位把手安装在所述滑动组件上侧，所述旋拧把手安装在所述内六角扳手上侧，由对位把手带动内六角扳手转动到位，由旋拧把手带动内六角扳手实现对舱外螺钉的拆卸；所述弹簧套装在内六角扳手上，用于提供内六角扳手工作与待拆卸螺钉之间的预紧力。

优选的，所述三叉导向中其中两个叉具有两个相对的平面，另外一叉内表面为圆弧面。

优选的，所述锁钩安装在定位套筒内部，当用所述定位套筒套入压紧座头套时，所述锁钩被推开，弹簧压缩，套装到位后在弹簧力作用下锁钩自动复位并锁紧压紧座头套。

优选的，所述锁钩通过在锁钩根部设置的杠杆结构安装在定位套筒内，弹簧与锁钩安装在所述杠杆结构同一侧的上下两端，当对杠杆结构的一端施加向下的压力时，由于杠杆原理，锁钩向外旋转并压缩弹簧。

优选的，锁钩的数量至少3个且周向均布。

优选的，还包括解锁机构，所述的解锁机构包括解锁开关、解锁凸轮、T形驱动轴和解锁头；

所述解锁头位于固定轴的下端，解锁头通过传动轴连接上端的T形驱动轴，T性驱动轴的T形上端设置与解锁凸轮配合的曲面，通过解锁开关带动解锁凸轮转动，转化为T形传动轴和解锁头的向下平动，解锁头同时按下所有锁钩的杠杆结构的一端，完成锁钩打开。

优选的，取放把手，对位把手和两个旋拧把手均折叠且间隔分布，所述对位把手打开后才能打开所述取放把手。

优选的，还包括转动定位工具，所述转动定位工具包括螺钉分度标识和内六角扳手标识；内六角扳手标识安装在固定轴上，该固定轴与压紧座头套轴线重合，螺钉分度标识安装在固定轴上，当内六角扳手绕固定轴转动时依次定位螺钉的位置，当内六角扳手标识线与螺钉分度标识线对齐时，表示内六角扳手在某一个螺钉的正上方。

优选的，所述内六角扳手标识为指针式结构，置于螺钉分度标识的上方，所述螺钉分度标识为圆盘式结构，标识位置与数量与待拆卸螺钉位置数量一致。

一种舱外螺钉拆卸方法，包括

(1)打开权利要求1所述工具中的对位把手，完成所属工具与压紧座头套定位与锁紧，工具自动锁紧后，依次打开工具的取放把手和旋拧把手；

(2)转动公转轴，将内六角扳手定位至螺钉上方；

(3)下压旋拧把手，内六角扳手插入被拆卸螺钉六角孔内，逆时针转动旋拧把手拆卸螺钉；

(4)按步骤(2)(3)所述依次拆卸完所有螺钉；

(5)旋拧把手折叠收回到工具两侧；

(6)利用解锁机构将工具与压紧座分离；

(7)依次折叠收回取放把手和对位把手，将工具放回舱外操作台。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1)航天员多次对准单个螺钉进行拆卸要求较高，本发明可利用压紧座法兰的特征进行定位锁紧，可解决螺钉定位要求高的问题；

2)本发明具有多个功能明确的可折叠的把手，可解决航天员施力困难的问题；

3)通过工具顶部的标识线可辅助航天员将扳手定位到螺钉正上方，可降低螺钉的定位要求，解决视线被遮挡的问题。

附图说明

图1是本发明的舱外螺钉拆卸工具的示意图；

图2是本发明的工具导向与锁紧的示意图；

图3是本发明的工具解锁示意图。

图4是本发明的工具把手折叠与打开示意图。

图5是本发明的工具标识与定位示意图。

图6是本发明的工具使用方法的流程框图示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

以下结合附图，详细说明本发明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。

如图1所示，本发明的舱外螺钉拆卸工具，包括：三叉导向11、定位套筒12、锁钩13、固定轴14、滑动组件15、内六角扳手16、弹簧17、取放把手18、对位把手19、旋拧把手110、解锁开关111、定位标识112。

在本实例中，三叉导向11和定位套筒12固定于固定轴14底部，用于校正工具与压紧座法兰的位姿偏差；锁钩13安装在定位套筒12内部，用于锁紧与定位套筒12连接的压紧座头套，避免工具松脱；滑动组件15安装在固定轴上且能够绕固定轴14转动，内六角扳手16穿过滑动组件15，可沿滑动组件15轴向运动；取放把手18、对位把手19安装在滑动组件15上侧，旋拧把手110安装在内六角扳手16上侧，由对位把手19带动内六角扳手16转动到位，由旋拧把手110带动内六角扳手16实现对舱外螺钉的拆卸；弹簧17套装在内六角扳手16上，用于提供内六角扳手工作与待拆卸螺钉之间的预紧力。

在本实例中，滑动组件15两端套装在固定轴上，两端之间设置便于转动的把手，该把手同时可以作为取放把手、对位把手折叠时的限位机构；滑动组件的两端外向设置凸起，用于安装内六角扳手，两端凸起之间安装弹簧17。

如图2所示，本发明通过三叉导向11、定位套筒12校正工具与压紧座法兰的位姿偏差，并通过锁钩13锁紧压紧座头套，避免工具松脱。

在本实例中，三叉导向11由两个相对的平面113和一个圆弧面114组成。

在本实例中，定位套筒12推入的过程中，锁钩13与头套接触后可被推开，之后在弹簧力作用下自动复位，实现锁紧压紧座头套的功能。

如图3所示，本发明的工具的解锁通过工具顶部的解锁开关111、解锁凸轮116、T形驱动轴117、工具底部的解锁头118和固定轴14内部的传动轴119实现。

在本实例中，通过解锁开关111带动解锁凸轮116转动90°，转化为T形传动轴117和解锁头118向下的平动，解锁头118同时按下4个锁钩13，使锁钩13打开。

如图4所示，本发明的取放把手18、对位把手19、旋拧把手110均可折叠或打开。

在本实例中，取放把手18和对位把手19可分别向两侧打开150°，旋拧把手110可分别向两侧打开90°。

如图5所示，转动定位工具分别有一个公转轴141和自转轴161，公转轴141与固定轴14同轴，自转轴161与内六角扳手16同轴，螺钉位置主要由8个螺钉分度标识120和内六角扳手标识121确定。

在本实例中，公转轴141与压紧座头套轴线重合，当内六角扳手16绕公转轴141转动时可依次定位螺钉的位置。当内六角扳手标识线121与螺钉分度标识线120对齐时，表示内六角扳手16在某一个螺钉的正上方。

请参阅图6，本发明的工具使用方法流程框图，具体实施步骤如下：

(1)航天员单手握住取放把手18将工具从舱外操作台上取下，另一只手握住对位把手19向下拉并转动90°打开，航天员手握对位把手19，利用三叉导向11完成工具与压紧座定位，工具自动锁紧后，依次向下拉并转动90°打开取放把手18和2个旋拧把手110；

(2)航天员两手分别握住取放把手18和对位把手19驱动公转轴15绕固定轴14转动，利用定位标识112将内六角扳手16定位至螺钉上方；

(3)航天员下压旋拧把手110，内六角扳手16在航天员和弹簧17共同作用下插入被拆卸螺钉六角孔内，逆时针转动旋拧把手110施加力矩拆卸螺钉；

(4)航天员按步骤(2)(3)所述依次拆卸完所有螺钉；

(5)航天员分别将2个旋拧把手110往外拉出并向内折90°固定在工具两侧；

(6)航天员用手指握住工具解锁开关111向外转动转动90°，锁钩13脱开压紧座腰形孔，通过对位把手19或解锁开关111向外拉将工具与压紧座分离；

(7)航天员依次将工具的取放把手18和对位把手19往外拉出并向内折90°固定在工具两侧，航天员单手握住取放把手18将工具放回舱外操作台。

本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种可自锁定位的舱外螺钉拆卸工具，其特征在于，包括：三叉导向、定位套筒、锁钩、固定轴、滑动组件、内六角扳手、弹簧、取放把手、对位把手、旋拧把手；

所述三叉导向和定位套筒固定于所述固定轴底部，用于校正工具与压紧座法兰的位姿偏差；所述锁钩安装在定位套筒内部，用于锁紧与所述定位套筒连接的压紧座头套，避免工具松脱；所述滑动组件安装在所述固定轴上且能够绕所述固定轴转动，内六角扳手穿过滑动组件，并能够沿所述滑动组件直线运动；取放把手、对位把手安装在所述滑动组件上侧，所述旋拧把手安装在所述内六角扳手上侧，由对位把手带动内六角扳手转动到位，由旋拧把手带动内六角扳手实现对舱外螺钉的拆卸；所述弹簧套装在内六角扳手上，用于提供内六角扳手工作与待拆卸螺钉之间的预紧力。

2.根据权利要求1所述的工具，其特征在于：所述三叉导向中其中两个叉具有两个相对的平面，另外一叉内表面为圆弧面。

3.根据权利要求1所述的工具，其特征在于：所述锁钩安装在定位套筒内部，当用所述定位套筒套入压紧座头套时，所述锁钩被推开，弹簧压缩，套装到位后在弹簧力作用下锁钩自动复位并锁紧压紧座头套。

4.根据权利要求3所述的工具，其特征在于：所述锁钩通过在锁钩根部设置的杠杆结构安装在定位套筒内，弹簧与锁钩安装在所述杠杆结构同一侧的上下两端，当对杠杆结构的一端施加向下的压力时，由于杠杆原理，锁钩向外旋转并压缩弹簧。

5.根据权利要求3或4所述的工具，其特征在于：锁钩的数量至少3个且周向均布。

6.根据权利要求4所述的工具，其特征在于：还包括解锁机构，所述的解锁机构包括解锁开关、解锁凸轮、T形驱动轴和解锁头；

所述解锁头位于固定轴的下端，解锁头通过传动轴连接上端的T形驱动轴，T性驱动轴的T形上端设置与解锁凸轮配合的曲面，通过解锁开关带动解锁凸轮转动，转化为T形传动轴和解锁头的向下平动，解锁头同时按下所有锁钩的杠杆结构的一端，完成锁钩打开。

7.根据权利要求1所述的工具，其特征在于：取放把手，对位把手和两个旋拧把手均折叠且间隔分布，所述对位把手打开后才能打开所述取放把手。

8.根据权利要求1所述的工具，其特征在于：还包括转动定位工具，所述转动定位工具包括螺钉分度标识和内六角扳手标识；内六角扳手标识安装在固定轴上，该固定轴与压紧座头套轴线重合，螺钉分度标识安装在固定轴上，当内六角扳手绕固定轴转动时依次定位螺钉的位置，当内六角扳手标识线与螺钉分度标识线对齐时，表示内六角扳手在某一个螺钉的正上方。

9.根据权利要求1所述的工具，其特征在于：所述内六角扳手标识为指针式结构，置于螺钉分度标识的上方，所述螺钉分度标识为圆盘式结构，标识位置与数量与待拆卸螺钉位置数量一致。

10.一种舱外螺钉拆卸方法，其特征在于：包括

(1)打开权利要求1所述工具中的对位把手，完成所属工具与压紧座头套定位与锁紧，工具自动锁紧后，依次打开工具的取放把手和旋拧把手；

(2)转动公转轴，将内六角扳手定位至螺钉上方；

(3)下压旋拧把手，内六角扳手插入被拆卸螺钉六角孔内，逆时针转动旋拧把手拆卸螺钉；

(4)按步骤(2)(3)所述依次拆卸完所有螺钉；

(5)旋拧把手折叠收回到工具两侧；

(6)利用解锁机构将工具与压紧座分离；

(7)依次折叠收回取放把手和对位把手，将工具放回舱外操作台。

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