CN115230998A - 一种压紧释放装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压紧释放装置，涉及航空航天技术领域，压紧释放装置包括锁紧组件和解锁组件，锁紧组件包括锁紧绳、锁紧套筒、分瓣夹块、压紧杆和固定座，固定座与锁紧套筒滑动连接，锁紧绳用于锁紧锁紧套筒于固定座上，锁紧套筒用于套设在分瓣夹块上，分瓣夹块具有合拢状态和分离状态，当分瓣夹块处于合拢状态时，分瓣夹块夹紧压紧杆，当分瓣夹块处于分离状态时，分瓣夹块与压紧杆分离，解锁组件用于断开锁紧绳以使锁紧套筒与固定座分离。本发明通过锁紧套筒锁紧分瓣夹块，可以承受更大的预紧力，不局限于小型卫星，提高了适用性；通过解锁组件断开锁紧绳的方式，相比于火工产品的设计，更加安全环保，可以重复利用，并且减小了冲击力。

Description

一种压紧释放装置

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，具体而言，涉及一种压紧释放装置。

背景技术

压紧释放装置是用于航天器发射时实现本体与附件之间或部件之间的牢靠连接，入轨后又按规定要求解除约束的机械装置。航天器中太阳翼和展开式天线等均采用这类装置。

目前的压紧释放装置通常采用火工装置或非火工装置实现压紧释放，但由于火工装置是利用火药燃烧或爆炸产生的能量来完成释放功能，因而通常存在爆炸冲击力较大、具有安全隐患、不可循环利用等缺点，而非火工装置常采用热刀切割凯夫拉绳，虽然减小了一些冲击，但所承受的预紧力较小，应用场景也比较局限，一般仅适用于小型卫星。

发明内容

本发明解决的问题是：对于采用非火工装置的压紧释放装置而言，如何提高压紧释放装置所承受的预紧力。

为解决上述问题，本发明提供一种压紧释放装置，包括锁紧组件和解锁组件，所述锁紧组件包括锁紧绳、锁紧套筒、分瓣夹块、压紧杆和固定座，所述固定座与所述锁紧套筒滑动连接，所述锁紧绳用于锁紧所述锁紧套筒于所述固定座上，所述锁紧套筒用于套设在所述分瓣夹块上，所述分瓣夹块具有合拢状态和分离状态，当所述分瓣夹块处于合拢状态时，所述分瓣夹块夹紧所述压紧杆，当所述分瓣夹块处于分离状态时，所述分瓣夹块与所述压紧杆分离，所述解锁组件用于断开所述锁紧绳以使所述锁紧套筒与所述固定座分离。可选地，所述锁紧组件还包括第一绕线柱和第二绕线柱，所述第一绕线柱和所述第二绕线柱分别设置于所述锁紧套筒和所述固定座上，所述锁紧绳用于缠绕在所述第一绕线柱和所述第二绕线柱上，并处于拉紧状态。

可选地，所述分瓣夹块为分瓣螺母，当所述分瓣螺母处于合拢状态时，所述分瓣螺母形成螺纹孔，且所述压紧杆与所述分瓣螺母在所述螺纹孔处螺纹连接。

可选地，所述锁紧套筒上沿轴向设有相互连通的第一通孔和第二通孔，所述第二通孔的横截面面积大于所述第一通孔的横截面面积，所述第一通孔的孔壁用于在所述分瓣夹块处于合拢状态时与所述分瓣夹块抵接，所述第二通孔用于容置分离状态的所述分瓣夹块。

可选地，所述锁紧组件还包括压紧螺钉和调节螺钉，所述压紧螺钉和所述调节螺钉与所述锁紧套筒螺纹连接，所述锁紧绳的一端缠绕于所述调节螺钉上且通过所述压紧螺钉压紧于所述锁紧套筒上，另一端经所述第一绕线柱缠绕于所述第二绕线柱上。

可选地，所述固定座和所述锁紧套筒中的一个设有导向柱，另一个设有导向槽，所述导向柱与所述导向槽滑动连接。

可选地，还包括第一弹性件和第二弹性件，所述分瓣夹块包括两个夹块，所述第一弹性件的两端分别连接于所述固定座和所述锁紧套筒，所述第二弹性件的两端分别连接于两个所述夹块。

可选地，所述解锁组件包括加热丝、弹性钢片和安装座，所述弹性钢片装设于所述安装座上，所述加热丝与所述弹性钢片连接，并用于抵接于所述锁紧绳。

可选地，所述锁紧组件还包括底座，所述底座设有凸起部，所述凸起部开设有环形槽，所述分瓣夹块用于在合拢状态下形成环形凸起，所述环形凸起用于插入所述环形槽。

可选地，还包括与所述底座连接的壳体，所述壳体罩设于所述锁紧套筒和所述固定座，且所述压紧杆远离于所述分瓣夹块的一端伸出所述壳体。

本发明的压紧释放装置通过锁紧套筒套设限位分瓣夹块，使分瓣夹块保持合拢状态，并且通过锁紧绳将锁紧套筒锁紧于固定座上，进而保持分瓣夹块对于压紧杆的夹紧，实现了例如太阳翼与航天器之间的压紧锁定功能；通过解锁组件断开锁紧绳，使得锁紧套筒可以朝向远离固定座和分瓣夹块的方向运动，分瓣夹块由合拢状态切换至分离状态，进而释放压紧杆，实现例如太阳翼相对于航天器之间的解锁释放功能；本发明的压紧释放装置通过锁紧套筒套设分瓣夹块，实现压紧锁定功能，可以承受更大的预紧力，不局限于小型卫星，提高了适用性；通过解锁组件断开锁紧绳的方式，实现解锁释放功能，相比于火工产品的设计，更加安全环保，可以重复利用，并且减小了对其他零部件的冲击力。

附图说明

图1为本发明实施例的压紧释放装置在压紧锁定时的剖面示意图；

图2为本发明实施例的压紧释放装置在解锁释放时的剖面示意图；

图3为本发明实施例的压紧释放装置的拆卸壳体后的三维示意图。

附图标记说明：

1、锁紧组件；10、锁紧绳；11、锁紧套筒；111、第一通孔；112、第二通孔；12、分瓣夹块；121、环形凸起；13、底座；131、凸起部；1311、环形槽；14、压紧杆；15、固定座；16、第一绕线柱；17、第二绕线柱；18、压紧螺钉；19、调节螺钉；2、解锁组件；21、加热丝；22、弹性钢片；23、安装座；3、壳体；4、第一弹性件；5、第二弹性件。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

需要说明的是，本文提供的坐标系XYZ中，X轴正向代表的右方，X轴的反向代表左方，Y轴的正向代表后方，Y轴的反向代表前方，Z轴的正向代表上方，Z轴的反向代表下方。同时，要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

本发明实施例提供一种压紧释放装置，包括锁紧组件1和解锁组件2，所述锁紧组件1包括锁紧绳10、锁紧套筒11、分瓣夹块12、压紧杆14和固定座15，所述固定座15与所述锁紧套筒11滑动连接，所述锁紧绳10用于锁紧所述锁紧套筒11于所述固定座15上，所述锁紧套筒11用于套设在所述分瓣夹块12上，所述分瓣夹块12具有合拢状态和分离状态，当所述分瓣夹块12处于合拢状态时，所述分瓣夹块12夹紧所述压紧杆14，当所述分瓣夹块12处于分离状态时，所述分瓣夹块12与所述压紧杆14分离，所述解锁组件2用于断开所述锁紧绳10以使所述锁紧套筒11与所述固定座15分离。

需要说明的是，压紧杆14通常可以用来连接需要展开释放的附件(例如太阳翼或者展开式天线等)，分瓣夹块12也可以用来直接连接主体装置(例如航天器或者飞行器等)，以实现附件和主体装置之间的压紧释放功能，后文中虽然仅以太阳翼和航天器之间的压紧释放作为示例，但是对于其他需要实现压紧释放功能的结构或附件，其同样可以采用该压紧释放装置，例如展开式遮光板等，在此不作具体限制。

具体地，结合图1至图3所示，锁紧组件1的锁紧套筒11在自身的中心轴线处(即图中Z轴)开设有通孔，分瓣夹块12可以由两个及两个以上的夹块形成，通过将分瓣夹块12合拢形成插槽结构，以使压紧杆14插入插槽结构中被夹紧限位，合拢状态的分瓣夹块12可以插入锁紧套筒11的通孔中受到锁紧套筒11的套设限位，固定座15通过紧固件连接于相应的附件或者底座13(将于后文介绍)上，锁紧绳10可以采用凯夫拉绳。

示例性地，该压紧释放装置实现太阳翼的压紧释放(即压紧杆14连接太阳翼，底座13连接航天器)的过程如下：通过分瓣夹块12夹紧压紧杆14，并将锁紧套筒11套设于合拢状态的分瓣夹块12，通过拉紧锁紧绳10并缠绕锁紧套筒11于固定座15上实现锁紧，锁紧套筒11相对于分瓣夹块12的运动受到限制，因此分瓣夹块12可以保持合拢状态，实现了太阳翼相对于航天器的压紧锁定；解锁组件2可以采用机械切割等方式断开锁紧绳10，使锁紧套筒11可以远离固定座15(锁紧套筒11和固定座15之间相互远离的动力可以通过电磁力等方式实现)，进而使合拢状态的分瓣夹块12不再受到锁紧套筒11限位，分瓣夹块12处于分离状态(分瓣夹块12在合拢状态和分离状态之间切换的动力可以通过电磁力等方式实现)，不再夹紧压紧杆14，实现了连接于压紧杆14的例如太阳翼相对于航天器的解锁释放。

需要说明的是，分瓣夹块12所具有的合拢状态和分离状态分别指的是，分瓣夹块12的各个相邻的夹块之间相互聚拢抵接和相互远离分开。通常至少两个夹块通过聚拢，可以形成孔槽结构，压紧杆14和底座13可以在分瓣夹块12分离状态下放置于孔槽结构中，再使分瓣夹块12处于合拢状态以实现夹紧功能；在夹块相互远离而使分瓣夹块12处于分离状态时，孔槽结构失效，使得压紧杆14不再受到夹紧，实现释放功能。而在此基础上，于孔槽结构中设置凹凸结构或者螺纹等则可以实现更好的夹紧效果，在此不作具体限制；另外，分瓣夹块12的夹块数量可以根据具体需求进行设计，在此不作具体限制。

本发明的压紧释放装置通过锁紧套筒11套设限位分瓣夹块12，使分瓣夹块12保持合拢状态，并且通过锁紧绳10将锁紧套筒11锁紧于固定座15上，进而保持分瓣夹块12对于压紧杆14的夹紧，实现了例如太阳翼与航天器之间的压紧锁定功能；通过解锁组件2断开锁紧绳10，使得锁紧套筒11可以朝向远离固定座15和分瓣夹块12的方向运动，分瓣夹块12由合拢状态切换至分离状态，进而释放压紧杆14，实现例如太阳翼相对于航天器之间的解锁释放功能；本发明的压紧释放装置通过锁紧套筒11套设分瓣夹块12，实现压紧锁定功能，可以承受更大的预紧力，不局限于小型卫星，提高了适用性；通过解锁组件2断开锁紧绳10的方式，实现解锁释放功能，相比于火工产品的设计，更加安全环保，可以重复利用，并且减小了对其他零部件的冲击力。

可选地，所述锁紧组件1还包括第一绕线柱16和第二绕线柱17，所述第一绕线柱16和所述第二绕线柱17分别设置于所述锁紧套筒11和所述固定座15上，所述锁紧绳10用于缠绕在所述第一绕线柱16和所述第二绕线柱17上，并处于拉紧状态。

具体地，结合图1所示，两个第二绕线柱17螺纹连接于固定座15沿图中X轴正反方向的两侧，两个第一绕线柱16螺纹连接于锁紧套筒11沿图中X轴正反方向的两侧，锁紧绳10和解锁组件2皆设有两个，其中一个锁紧绳10通过绕设于其中一侧的第一绕线柱16和第二绕线柱17以将锁紧套筒11和固定座15之间拉紧，且锁紧绳10的两个端部固定于同侧的一个解锁组件2；另一侧的第一绕线柱16和第二绕线柱17通过另一个锁紧绳10拉紧，且该锁紧绳10的两端固定于同侧的一个解锁组件2，解锁组件2可以采用夹爪夹紧和松开绳端的方式来实现锁定和释放。这样，通过对称设置于两侧的锁紧绳10固定锁紧套筒11，在压紧锁定和解锁释放的过程中，可以避免锁紧套筒11受力不均匀而卡死。(本方案中的锁紧绳10未在图中示出)

如此，便于通过锁紧绳10与第一绕线柱16和第二绕线柱17缠绕，以使锁紧套筒11锁紧于固定座15上，实现更稳固地压紧锁定效果。

可选地，所述分瓣夹块12为分瓣螺母，当所述分瓣螺母处于合拢状态时，所述分瓣螺母形成螺纹孔，且所述压紧杆14与所述分瓣螺母在所述螺纹孔处螺纹连接。

具体地，结合图1和图2所示，分瓣夹块12的上端(沿图中Z轴正方向的一端)设有螺纹孔，即分瓣夹块12为分瓣螺母。当分瓣螺母处于分离状态，压紧杆14无法与分瓣螺母实现螺纹连接，即实现了压紧杆14的释放；当分瓣螺母处于合拢状态，压紧杆14与分瓣螺母螺纹连接，即实现了压紧杆14的夹紧。

如此，通过分瓣螺母与压紧杆14之间的螺纹连接，一定程度上使得例如太阳翼与航天器之间的连接更加稳定。

可选地，所述锁紧套筒11上沿轴向设有相互连通的第一通孔111和第二通孔112，所述第二通孔112的横截面面积大于所述第一通孔111的横截面面积，所述第一通孔111的孔壁用于在所述分瓣夹块12处于合拢状态时与所述分瓣夹块12抵接，所述第二通孔112用于容置分离状态的所述分瓣夹块12。

具体地，结合图1和图2所示，第一通孔111和横截面面积大于第二通孔112，且两者相互连通形成一个通孔结构，即形成了沿图中Z轴上窄下宽的阶梯孔结构，第一通孔111刚好可以套设于合拢状态下的分瓣夹块12，而当锁紧绳10断开，锁紧套筒11相对于分瓣夹块12沿Z轴正方向运动，使得分瓣夹块12进入第二通孔112中，分瓣夹块12进入分离状态释放压紧杆14，分瓣夹块12可以容置于第二通孔112中(分瓣夹块12也可以直接抵接于第二通孔112的孔壁)，另外，合拢状态下的分瓣夹块12也可以形成对应的阶梯轴的结构。

如此，可以通过设计不同的第一通孔111和第二通孔112的长度，改变分瓣夹块12解锁的时间，例如通过缩短第一通孔111的长度，使分瓣夹块12由合拢状态进入分离状态的时间缩短，加快压紧释放装置实现解锁释放的速度；同时，分离状态的分瓣夹块12容置于第二通孔112中，避免分瓣夹块12抛入外部环境中。

可选地，所述锁紧组件1还包括压紧螺钉18和调节螺钉19，所述压紧螺钉18和所述调节螺钉19与所述锁紧套筒11螺纹连接，所述锁紧绳10的一端缠绕于所述调节螺钉19上且通过所述压紧螺钉18压紧于所述锁紧套筒11上，另一端经所述第一绕线柱16缠绕于所述第二绕线柱17上。

具体地，结合图3所示，锁紧套筒11的沿图中Z轴正方向的一端开设有相应的螺纹孔，锁紧绳10的端部被压紧螺钉18碾入对应的螺纹孔中实现压紧固定，接着锁紧绳10绕设于调节螺钉19，然后再绕设第二绕线柱17和第一绕线柱16。

如此，通过压紧螺钉18使锁紧绳10两端的固定更加稳固，并且可以通过调整调节螺钉19的预紧力或者锁紧绳10绕设于调节螺钉19处的圈数，进而调整锁紧绳10的预紧力，使该压紧释放装置适用于对预紧力要求不同的场合。

可选地，所述固定座15和所述锁紧套筒11中的一个设有导向柱，另一个设有导向槽，所述导向柱与所述导向槽滑动连接。

具体地，结合图1和图2所示，所述固定座15设有竖直向上(即沿图中Z轴向正方向)的导向柱，锁紧套筒11开设有导向槽，导向柱插入导向槽中进而实现滑动连接。

如此，通过导向柱和导向槽使得锁紧套筒11远离固定座15的运动受到导向，避免锁紧套筒11可能发生的倾斜卡死的问题。

可选地，还包括第一弹性件4和第二弹性件5，所述分瓣夹块12包括两个夹块，所述第一弹性件4的两端分别连接于所述固定座15和所述锁紧套筒11，所述第二弹性件5的两端分别连接于两个所述夹块。

具体地，结合图1和图2所示，两个夹块形成的分瓣夹块12，其中两个夹块之间设有弹簧作为第二弹性件5，固定座15和锁紧套筒11之间设有弹簧作为第一弹性件4。

如此，第二弹性件5可以将势能转化为动能以驱动分瓣夹块12从合拢状态进入分离状态，第一弹性件4可以将势能转化为动能以驱动锁紧套筒11远离固定座15运动，使得压紧释放装置在断开锁紧绳10后顺利地自动解锁释放。

可选地，所述解锁组件2包括加热丝21、弹性钢片22和安装座23，所述弹性钢片22装设于所述安装座23上，所述加热丝21与所述弹性钢片22连接，并用于抵接于所述锁紧绳10。

具体地，结合图3所示，两个弹性钢片22通过安装座23装设于底座13(将于后文介绍)，加热丝21的两端分别连接于弹性钢片22，并且抵接于锁紧绳10，加热丝21采用了热刀原理，通电后加热丝21可以熔断锁紧绳10。

需要理解的是，安装座23也可以根据需要装设于例如航天器等其他零部件，只要能够在压紧锁定时抵接于锁紧绳10即可。

如此，相比于机械切割，通过加热丝21(即热刀)熔断锁紧绳10，更适用于一些可承受较大预紧力的、不易切割的锁紧绳10，并且相对于火工产品减少了冲击力。

可选地，所述锁紧组件1还包括底座13，所述底座13设有凸起部131，所述凸起部131开设有环形槽1311，所述分瓣夹块12用于在合拢状态下形成环形凸起121，所述环形凸起121用于插入所述环形槽1311。

具体地，结合图1和图2所示，底座13朝向图中Z轴正方向设有圆柱体结构的凸起部131，凸起部131上设有环形槽1311，分瓣夹块12的下端在合拢状态时形成孔槽结构，分瓣夹块12上设有环形凸起121位于该孔槽结构中，环形凸起121插入环形槽1311后，分瓣夹块12受到锁紧套筒11套设而夹紧压紧杆14和底座13。

如此，分瓣夹块12可以通过环形凸起121插入底座13的环形槽1311，使压紧杆14与底座13之间实现压紧锁定，可以通过压紧杆14连接例如太阳翼，通过底座13连接例如航天器等，提高压紧锁定的稳固性。

可选地，还包括与所述底座13连接的壳体3，所述壳体3罩设于所述锁紧套筒11和所述固定座15，且所述压紧杆14远离于所述分瓣夹块12的一端伸出所述壳体3。

具体地，结合图1和图2所示，壳体3罩设于锁紧套筒11和固定座15并与底座13通过紧固件连接，壳体3通过装设于底座13，进而与固定座15连接，壳体3的上端设有开口以供压紧杆14穿过，壳体3沿图中X轴正反方向的两侧镂空，以便第一绕线柱16和第二绕线柱17之间的相对运动。

如此，通过壳体3可以对压紧释放装置的零部件起到保护作用，可以避免部分零部件进入外部环境中。

可选地，所述锁紧绳10为大力马绳。

具体地，锁紧绳10采用图3中所示的方式绕设拉紧，且锁紧绳10采用性能稳定、强度高的大力马绳。

如此，通过大力马绳作为锁紧绳10相比于凯夫拉绳可以承受更大的预紧力，更适用于大型卫星等对预紧力要求较高的场景。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种压紧释放装置，其特征在于，包括锁紧组件(1)和解锁组件(2)，所述锁紧组件(1)包括锁紧绳(10)、锁紧套筒(11)、分瓣夹块(12)、压紧杆(14)和固定座(15)，所述固定座(15)与所述锁紧套筒(11)滑动连接，所述锁紧绳(10)用于锁紧所述锁紧套筒(11)于所述固定座(15)上，所述锁紧套筒(11)用于套设在所述分瓣夹块(12)上，所述分瓣夹块(12)具有合拢状态和分离状态，当所述分瓣夹块(12)处于合拢状态时，所述分瓣夹块(12)夹紧所述压紧杆(14)，当所述分瓣夹块(12)处于分离状态时，所述分瓣夹块(12)与所述压紧杆(14)分离，所述解锁组件(2)用于断开所述锁紧绳(10)以使所述锁紧套筒(11)与所述固定座(15)分离。

2.根据权利要求1所述的压紧释放装置，其特征在于，所述锁紧组件(1)还包括第一绕线柱(16)和第二绕线柱(17)，所述第一绕线柱(16)和所述第二绕线柱(17)分别设置于所述锁紧套筒(11)和所述固定座(15)上，所述锁紧绳(10)用于缠绕在所述第一绕线柱(16)和所述第二绕线柱(17)上，并处于拉紧状态。

3.根据权利要求1所述的压紧释放装置，其特征在于，所述分瓣夹块(12)为分瓣螺母，当所述分瓣螺母处于合拢状态时，所述分瓣螺母形成螺纹孔，且所述压紧杆(14)与所述分瓣螺母在所述螺纹孔处螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的压紧释放装置，其特征在于，所述锁紧套筒(11)上沿轴向设有相互连通的第一通孔(111)和第二通孔(112)，所述第二通孔(112)的横截面面积大于所述第一通孔(111)的横截面面积，所述第一通孔(111)的孔壁用于在所述分瓣夹块(12)处于合拢状态时与所述分瓣夹块(12)抵接，所述第二通孔(112)用于容置分离状态的所述分瓣夹块(12)。

5.根据权利要求2所述的压紧释放装置，其特征在于，所述锁紧组件(1)还包括压紧螺钉(18)和调节螺钉(19)，所述压紧螺钉(18)和所述调节螺钉(19)与所述锁紧套筒(11)螺纹连接，所述锁紧绳(10)的一端缠绕于所述调节螺钉(19)上且通过所述压紧螺钉(18)压紧于所述锁紧套筒(11)上，另一端经所述第一绕线柱(16)缠绕于所述第二绕线柱(17)上。

6.根据权利要求1所述的压紧释放装置，其特征在于，所述固定座(15)和所述锁紧套筒(11)中的一个设有导向柱，另一个设有导向槽，所述导向柱与所述导向槽滑动连接。

7.根据权利要求1所述的压紧释放装置，其特征在于，还包括第一弹性件(4)和第二弹性件(5)，所述分瓣夹块(12)包括两个夹块，所述第一弹性件(4)的两端分别连接于所述固定座(15)和所述锁紧套筒(11)，所述第二弹性件(5)的两端分别连接于两个所述夹块。

8.根据权利要求1所述的压紧释放装置，其特征在于，所述解锁组件(2)包括加热丝(21)、弹性钢片(22)和安装座(23)，所述弹性钢片(22)装设于所述安装座(23)上，所述加热丝(21)与所述弹性钢片(22)连接，并用于抵接于所述锁紧绳(10)。

9.根据权利要求1所述的压紧释放装置，其特征在于，所述锁紧组件(1)还包括底座(13)，所述底座(13)设有凸起部(131)，所述凸起部(131)开设有环形槽(1311)，所述分瓣夹块(12)用于在合拢状态下形成环形凸起(121)，所述环形凸起(121)用于插入所述环形槽(1311)。

10.根据权利要求9所述的压紧释放装置，其特征在于，还包括与所述底座(13)连接的壳体(3)，所述壳体(3)罩设于所述锁紧套筒(11)和所述固定座(15)，且所述压紧杆(14)远离于所述分瓣夹块(12)的一端伸出所述壳体(3)。

Images