CN115649447A - 一种多绳等力矩驱动发射伸缩装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种多绳等力矩驱动发射伸缩装置，包括由内向外依次套接的多个伸缩套筒，任意相邻的三个伸缩套筒之间设有互锁装置，相邻的三个伸缩套筒从内到外依次为内侧伸缩套筒、中间伸缩套筒、外侧伸缩套筒；互锁装置包括锁定销、弹性件、设于内侧伸缩套筒的互锁槽、设于外侧伸缩套的锁定销孔，中间伸缩套筒设有通孔，锁定销通过通孔连接于中间伸缩套筒，弹性件给锁定销向外向伸缩套筒移动的推力，锁定销一端设有用于插入锁定销孔内的锁定端、另一端设有与互锁槽配合互锁的互锁端。解决了多级绳驱动伸缩装置难以实现自动顺次展开与收拢的问题，使用等力矩多绳驱动装置作为驱动，解决了多绳偏载导致的单绳承力过大的问题，提高了驱动的承载能力。

Description

一种多绳等力矩驱动发射伸缩装置

技术领域

本申请涉及涉及一种多绳伸缩装置，尤其设计一种多绳等力矩驱动发射伸缩装置，属于航行器载荷释放领域。

背景技术

航行器载荷在从运载平台释放时，需要自身动力或机载动力将载荷推出运载平台，承载力大、体积小的释放系统能够为载荷发射提供有效地保障。目前，载荷释放的主要动力方式有载荷自身高压燃气、安装于运载平台使用高压燃气驱动的多节杆、以及柔性绳驱动的发射台等。利用高压燃气发射的方式多为一次性使用，且一般对承载燃气压力的容器有较高的密封要求，适用于一次性载荷运载平台，柔性绳驱动的发射台为电力驱动，可重复使用。柔性绳驱动的发射台主要使用卷线辊牵拉柔性绳收放，从而驱动发射台将载荷顶出。传统的柔性绳驱动系统使用单根或两根绳进行驱动。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种级间自锁与互锁装置，解决了多级绳驱动伸缩装置难以实现自动顺次展开与收拢的问题；使用等力矩多绳驱动装置作为驱动，解决了多绳偏载导致的单绳承力过大的问题，提高了驱动的承载能力；一体化驱动装置与简洁的自锁与互锁装置使得伸缩装置具备集成度高、展收比大的优点。

本发明的技术解决方案是：

一种多绳等力矩驱动发射伸缩装置，包括由内向外依次套接的多个伸缩套筒，任意相邻的三个伸缩套筒之间设有互锁装置，相邻的三个伸缩套筒从内到外依次为内侧伸缩套筒、中间伸缩套筒、外侧伸缩套筒；

互锁装置包括锁定销、互锁槽、锁定销孔、弹性件，

锁定销孔开设于外侧伸缩套筒，

互锁槽设置于内侧伸缩套筒，

中间伸缩套筒开设有通孔，锁定销通过通孔连接于中间伸缩套筒，弹性件给锁定销向外侧伸缩套筒移动的推力，锁定销的一端设有用于插入锁定销孔内的锁定端、另一端设有与互锁槽配合互锁的互锁端，

互锁槽包括沿着伸缩套筒展开方向依次连通的并与第一槽道、第二槽道，

锁定端未正对锁定销孔时，第一槽道对锁定端限位，使互锁端位于互锁槽内；

锁定端正对锁定销孔时，弹性件推动锁定端插入锁定销孔内，内侧伸缩套筒伸出时，互锁端可与互锁槽脱离；内侧伸缩套筒缩回时，互锁端进入第一槽道，然后在第二槽道的引导下，互锁端带动锁定端移动直到脱离锁定销孔。

所述锁定端和互锁端之间为连接段，互锁端的外径大于连接端的外径，

内侧伸缩套筒外壁连接有互联部，互锁槽还包括伸入槽，伸入槽的宽度与连接段的外径配合，伸入槽顺着伸缩套筒的伸出方向的一端为封闭端、逆着伸缩套筒的伸出方向的一端为开放端，以使连接端能够插入伸入槽且互锁端能够进入第一槽道。

所述互锁端设有第一锥形部和第二锥形部，从连接段的端部开始、沿着朝向内侧伸缩套筒的方向、第一锥形部的外径逐渐增大，从第一锥形部朝向内侧伸缩套筒的一端开始、沿着朝向内侧伸缩套筒的方向、第二锥形部的外径逐渐减小，第二锥形部的最大外径小于第一锥形部的最大外径。

所述第二槽道沿着伸缩套筒的伸出方向、逐渐向靠近内侧伸缩套筒的方向倾斜没形成斜坡槽。

所述互锁槽还包括第三槽道，第三槽道为与第二槽道背离第一槽道的一端相接的平直槽，以使互锁端稳定位于第三槽道内。

所述锁定端包括法兰和插入部，法兰外径不大于通孔内径，插入部用于插入锁定销孔内，法兰的外径大于插入部的外径，用于对锁定端在锁定销孔内的插入深度进行限位，弹性件一端抵压在通孔的侧壁、一端抵压在法兰朝向内侧伸缩套筒的一端。

所述插入部为沿着远离内侧伸缩套筒轴线方向直径逐渐减小的锥形。

由内向外依次套接的所述多个伸缩套筒，包括最内侧的顶级伸缩套筒、最外侧的末级伸缩套筒、顶级伸缩套筒和末级伸缩套筒之间的中间级伸缩套筒，末级伸缩套筒顶部转动连接有末级顶部线轮，中间级伸缩套筒底部转动连接有中间级底部线轮、顶部转动连接有中间级顶部线轮，顶级伸缩套筒的底部转动连接有顶级底部线轮；

从伸缩驱动装置伸出的柔性绳从末级顶部线轮绕过、然后依次绕过中间级底部线轮、中间级顶部线轮，最后连接于顶级伸缩套筒的顶部。

所述伸缩驱动装置为等力矩多绳驱动装置。

所述伸缩驱动装置位于末级伸缩套筒内侧，且末级伸缩套筒的底部与伸缩去定装置的底座连接。

综上所述，本申请至少包括以下有益技术效果：

(1)提出了一种小体积、结构简洁的级间自锁与互锁装置，解决了多级绳驱动伸缩装置难以实现自动顺次展开与收拢的问题，小体积可多个布置，提高了级间连接刚度；

(2)使用等力矩多绳驱动装置作为驱动，解决了多绳偏载导致的单绳承力过大的问题，提高了驱动的承载能力；

(3)一体化驱动装置与简洁的自锁与互锁装置使得伸缩装置具备集成度高、展收比大的优点。

附图说明

图1为本发明实施例中的系统整体组成正视图；

图2为本发明实施例中的卷线辊组成俯视图；

图3为本发明实施例中的第一级与力矩分配器正视图；

图4为本发明实施例中的第一级与力矩分配器俯视图；

图5为本发明实施例中的中间级正视图；

图6为本发明实施例中实施例中旨在体现中间级导轨的中间级伸缩套筒的截面图；

图7为本发明实施例中的中间级俯视图；

图8为本发明实施例中的中间级底视图；

图9为本发明实施例中的中间级锁定销组件视图；

图10为本发明实施例中的中间级俯视图；

图11为本发明实施例中的中间级锁定销组件图；

图12为本发明实施例中的中间级自锁与互锁槽图；

图13a为本发明的为展开过程中级间互锁图；

图13b为本发明的为展开过程中级间锁定图；

图14a为本发明的为收拢过程中级间脱锁图；

图14b为本发明的为收拢过程中级间锁定图。

图中：

图1：A、伸缩驱动装置；B、末级伸缩套筒；C、第一中间级伸缩套筒；D、第二中间级伸缩套筒；E、第三中间级伸缩套筒；F、顶级伸缩套筒；

C-1、中间级底部法兰；C-2、中间级底部线轮；C-3、中间级底部线轮导轮；C-4、中间级中部法兰；C-5、互锁装置；C-6、互锁槽；C-7、中间级导轨；C-8、中间级顶部法兰；C-9、中间级顶部法兰；C-10、中间级顶部法兰；C-5-1、互锁端；C-5-2、锁定端；C-5-3、适配盒；C-5-4、弹簧；

F-1、顶级底部法兰；F-2、顶级底部线轮；F-3、顶级底部导轮；F-4、顶级中部法兰；F-7、顶级顶部法兰；F-8、顶级顶部缓冲装置；F-9、顶级底部缓冲装置；

1、内侧伸缩套筒；2、中间伸缩套筒；3、外侧伸缩套筒；

41、伸入槽；42、第一槽道；43、第二槽道；44、第三槽道；

5、锁定销；

521、法兰；522、插入部；

C-5-5、连接段；

511、第一锥形部；512、第二锥形部。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细的描述：

本申请实施例公开一种级间自锁与互锁装置，解决了多级绳驱动伸缩装置难以实现自动顺次展开与收拢的问题；使用等力矩多绳驱动装置作为驱动，解决了多绳偏载导致的单绳承力过大的问题，提高了驱动的承载能力；一体化驱动装置与简洁的互锁装置使得伸缩装置具备集成度高、展收比大的优点。

一种级间自锁与互锁装置C-5，如图1所示，包括伸缩驱动装置A、伸缩结构本体、互锁装置C-5、柔性绳。

如图1-图5所示，伸缩结构本体包括由内向外依次套接的多个伸缩套筒，本实施例中，结构本体由顶级伸缩套筒F、三级中间级伸缩套筒(C\D\E)、末级伸缩套筒B共轴线依次套接而成，末级伸缩套筒B套设于伸缩驱动装置A的外侧，末级伸缩套筒BB设有末级底部法兰、末级底部法兰线轮、末级顶部线轮，末级伸缩套筒BB的底部通过末级底部法兰与伸缩驱动装置A的底部连接，末级底部法兰线轮转动连接于末级伸缩套筒B底部，末级顶部线轮转动连接于末级伸缩套筒B顶部，如图5所示，中间级伸缩套筒设有中间级底部法兰C-1、中间级顶部法兰C-9、中间级底部线轮C-2、中间级底部导轮、中间级顶部线轮、中间级顶部导轮，顶级伸缩套筒F设有顶级底部法兰F-1、顶级底部线轮F-2、顶级底部导轮F-3、顶级中部法兰F-4、顶级顶部法兰F-7、顶级顶部缓冲装置F-8、顶级底部缓冲装置F-9，伸缩套筒的底部线轮安装于底部法兰上，顶部线轮安装于顶部线轮顶部法兰上，各伸缩套筒除顶部伸缩套筒外，在靠近顶部的位置有锁定销孔。

任意相邻的两个伸缩套筒中，内侧的伸缩套筒的外壁设置有中间级导轨C-7，外侧的伸缩套筒的顶部法兰连接有与中间级导轨C-7配合的凹槽，保证了伸缩套筒之间不会相对转动。

如图1和图3所示，伸缩驱动装置A为基于差动轮系的多绳等力矩驱动装置，包含回拉换向导轮组、回拉卷线器、动力分配齿轮组、差动轮系力矩分配器、电机、发射卷线器、发射换向导轮组，回拉换向导轮组与壳体固定连接，回拉卷线器与动力分配齿轮组上的回拉动力输出齿轮固定连接、与壳体通过转动副连接，动力分配齿轮组分别与回拉卷线器及差动轮系力矩分配器固定连接，与电机上的齿轮形成两个齿轮副，电机与壳体固定连接，三个发射卷线器周向均匀布置、与壳体通过转动副连接、与差动轮系力矩分配器分别通过不同的齿轮副连接，发射换向导轮组与壳体固定连接，回拉柔性绳通过回拉换向导轮组换向卷放在回拉卷线器上，发射柔性绳通过发射卷线器换向卷放在回拉卷线器上，回拉柔性绳固定在顶级伸缩套筒F底部的缓冲装置上，发射柔性绳固定在顶级伸缩套筒F顶部的缓冲装置上。伸缩驱动装置A位于末级伸缩套筒B内侧，且末级伸缩套筒B的底部与伸缩去定装置的底座连接。

伸缩驱动装置还可以为：多个电机分别连接发射卷线器进行单独驱动，依靠控制算法实现等力矩驱动。

如图6和图7所示，任意相邻的三个伸缩套筒之间设有互锁装置C-5，相邻的三个伸缩套筒从内到外依次为内侧伸缩套筒1、中间伸缩套筒2、外侧伸缩套筒3。互锁装置C-5包括锁定销5、互锁槽C-6、锁定销孔、弹性件；锁定销孔开设于外侧伸缩套筒3；互锁槽C-6设置于内侧伸缩套筒1；中间伸缩套筒2连接有有适配盒C-5-3，适配盒C-5-3开设有通孔，锁定销5通过通孔连接于中间伸缩套筒2，弹性件给锁定销5向外向伸缩套筒移动的推力，锁定销5的一端设有用于插入锁定销孔内的锁定端C-5-2、另一端设有与互锁槽C-6配合互锁的互锁端C-5-1；互锁槽C-6包括沿着伸缩套筒展开方向依次连通的并与第一槽道42、第二槽道43、第三槽道44。

如图9和图11-图14所示，内侧伸缩套筒1外壁连接有互联部，互锁槽C-6还包括伸入槽41，伸入槽41开设于互联部，伸入槽41的宽度与连接段C-5-5的外径配合，伸入槽41顺着伸缩套筒的伸出方向的一端为封闭端、逆着伸缩套筒的伸出方向的一端为开放端，以使连接端能够插入伸入槽41且互锁端C-5-1能够进入第一槽道42。

第一槽道42正对伸入槽41的内壁为倾斜设置，倾斜方向为：沿着伸缩套筒的伸出方向、逐渐向靠近内侧伸缩套筒1的方向倾斜。第二槽道43沿着伸缩套筒的伸出方向、逐渐向靠近内侧伸缩套筒1的方向倾斜没形成斜坡槽。第三槽道44为与第二槽道43背离第一槽道42的一端相接的平直槽，以使互锁端C-5-1稳定位于第三槽道44内。

如图8和图9所示，锁定销5有以下结构：锁定端C-5-2为圆柱形带法兰斜锥销形状、互锁端C-5-1为底部相对双锥形状、中间为圆柱形，互锁槽C-6具有以下结构：下半段为斜坡槽，上半段为平直槽，互锁槽C-6出口位置略高，弹簧C-5-4同轴放置在锁定销5圆柱段外侧。

具体的，锁定端C-5-2和互锁端C-5-1之间为连接段C-5-5，连接段C-5-5即为圆柱段，互锁端C-5-1的外径大于连接端的外径，互锁端C-5-1设有第一锥形部511和第二锥形部512，从连接段C-5-5的端部开始、沿着朝向内侧伸缩套筒1的方向、第一锥形部511的外径逐渐增大，从第一锥形部511朝向内侧伸缩套筒1的一端开始、沿着朝向内侧伸缩套筒1的方向、第二锥形部512的外径逐渐减小，第二锥形部512的最大外径小于第一锥形部511的最大外径。锁定端C-5-2包括法兰521和插入部522，法兰521外径不大于通孔内径，插入部522用于插入锁定销孔内，法兰521的外径大于插入部522的外径，用于对锁定端C-5-2在锁定销孔内的插入深度进行限位，弹性件一端抵压在通孔的侧壁、一端抵压在法兰朝向内侧伸缩套筒1的一端。插入部522为沿着远离内侧伸缩套筒1轴线方向直径逐渐减小的锥形。

如图1所示，柔性绳有以下绕线顺序：发射柔性绳一端连接在伸缩驱动装置A上，然后按照末级顶部线轮、第一中间级底部线轮C-2、第一中间级顶部线轮、第二中间级底部线轮C-2、第二中间级顶部线轮、第三中间级底部线轮C-2、第三中间级顶部线轮的顺序绕在线轮上，发射柔性绳另一端固定在顶级伸缩套筒F顶部的缓冲装置上，回拉柔性绳一端接在伸缩驱动装置A上，另一端固定在顶级伸缩套筒F底部的缓冲装置上。

多绳等力矩驱动发射伸缩装置，能够实现单自由度输入多绳等力矩驱动下的多级伸缩套筒反复顺次展开与收拢功能，其工作过程为：初始状态下，伸缩装置处于收拢状态，此时除末级与第一中间级之间没有相互互锁外，其余相邻两级之间都通过安装于中间级的锁定销5与内级互锁槽C-6配合进行互锁，使得两者不能在轴向随意滑动，展开过程中，电机带动线辊开始收线，除末级伸缩套筒B外，其他伸缩套筒都相互锁定，因此第一中间级至顶级伸缩套筒F一起伸出，第一中间级伸缩套筒C运动到锁销与锁孔重合的位置时，弹簧C-5-4推动锁销沿套筒径向向外运动，锁销落到锁孔内，并从第二中间伸缩套筒2的互锁槽C-6中脱落，从而完成与上一级的锁定及下一级的互锁解除，类似地，下一级继续伸出，直到完全伸出。

互锁过程描述为：中间伸缩套筒2上安装有互锁销，压缩弹簧C-5-4将互锁销向外侧伸缩套筒3的一侧压紧，但由于外侧伸缩套筒3的筒壁限制，互锁销无法滑动，此时互锁销的另一端在内侧伸缩套筒的互锁槽C-6中，此时，第一槽道42竖直方向上对互锁销进行限位，使得内侧伸缩套筒1上移时、通过第一槽道42和互锁销带动中间伸缩套筒2上移，从而实现互锁；

锁定端C-5-2刚开始被挤压在互锁槽内，由于弹簧C-5-4力的作用，当内侧伸缩套筒1向上运动至锁定销孔与锁定销5正对时，锁定销5被弹簧弹出插入到锁定销孔内，从而实现锁定。互锁槽C-6出口位置略高，使得锁定销5在插入锁定销孔前无法越过此位置，从而保证只有一级可以伸出，防止收拢时各级脱开或伸出时次序错乱。反之，当外侧伸缩套筒3向下运动时，锁定销5的锥面与互锁槽C-6的斜坡槽(即第二槽道43)配合，向左拔出锁定销5，并最终使锁定销5停留在互锁槽C-6的平直段(即第三槽道44)。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此，本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种多绳等力矩驱动发射伸缩装置，其特征在于：包括由内向外依次套接的多个伸缩套筒，任意相邻的三个伸缩套筒之间设有互锁装置，相邻的三个伸缩套筒从内到外依次为内侧伸缩套筒(1)、中间伸缩套筒(2)、外侧伸缩套筒(3)；

互锁装置包括锁定销(5)、互锁槽(C-6)、锁定销孔、弹性件，

锁定销孔开设于外侧伸缩套筒(3)，

互锁槽(C-6)设置于内侧伸缩套筒(1)，

中间伸缩套筒(2)开设有通孔，锁定销(5)通过通孔连接于中间伸缩套筒(2)，弹性件给锁定销(5)向外侧伸缩套筒移动的推力，锁定销(5)的一端设有用于插入锁定销孔内的锁定端(C-5-2)、另一端设有与互锁槽(C-6)配合互锁的互锁端(C-5-1)，互锁槽(C-6)包括沿着伸缩套筒展开方向依次连通的并与第一槽道(42)、第二槽道(43)，

锁定端(C-5-2)未正对锁定销孔时，第一槽道(42)对锁定端(C-5-2)限位，使互锁端(C-5-1)位于互锁槽(C-6)内；

锁定端(C-5-2)正对锁定销孔时，弹性件推动锁定端(C-5-2)插入锁定销孔内，内侧伸缩套筒(1)伸出时，互锁端(C-5-1)可与互锁槽(C-6)脱离；内侧伸缩套筒(1)缩回时，互锁端(C-5-1)进入第一槽道(42)，然后在第二槽道(43)的引导下，互锁端(C-5-1)带动锁定端(C-5-2)移动直到脱离锁定销孔。

2.根据权利要求1所述的一种多绳等力矩驱动发射伸缩装置，其特征在于：所述锁定端(C-5-2)和互锁端(C-5-1)之间为连接段(C-5-5)，互锁端(C-5-1)的外径大于连接端的外径，

互锁槽(C-6)还包括伸入槽(41)，伸入槽(41)的宽度与连接段(C-5-5)的外径配合，伸入槽(41)顺着伸缩套筒的伸出方向的一端为封闭端、逆着伸缩套筒的伸出方向的一端为开放端，以使连接端能够插入伸入槽(41)且互锁端(C-5-1)能够进入第一槽道(42)。

3.根据权利要求2所述的一种多绳等力矩驱动发射伸缩装置，其特征在于：所述互锁端(C-5-1)设有第一锥形部(511)和第二锥形部(512)，从连接段(C-5-5)的端部开始、沿着朝向内侧伸缩套筒(1)的方向、第一锥形部(511)的外径逐渐增大，从第一锥形部(511)朝向内侧伸缩套筒(1)的一端开始、沿着朝向内侧伸缩套筒(1)的方向、第二锥形部(512)的外径逐渐减小，第二锥形部(512)的最大外径小于第一锥形部(511)的最大外径。

4.根据权利要求1所述的一种多绳等力矩驱动发射伸缩装置，其特征在于：所述第二槽道(43)沿着伸缩套筒的伸出方向、逐渐向靠近内侧伸缩套筒(1)的方向倾斜没形成斜坡槽。

5.根据权利要求1所述的一种多绳等力矩驱动发射伸缩装置，其特征在于：所述互锁槽(C-6)还包括第三槽道(44)，第三槽道(44)为与第二槽道(43)背离第一槽道(42)的一端相接的平直槽，以使互锁端(C-5-1)稳定位于第三槽道(44)内。

6.根据权利要求1所述的一种多绳等力矩驱动发射伸缩装置，其特征在于：所述锁定端(C-5-2)包括法兰(521)和插入部(522)，法兰(521)外径不大于通孔内径，插入部(522)用于插入锁定销孔内，法兰(521)的外径大于插入部(522)的外径，用于对锁定端(C-5-2)在锁定销孔内的插入深度进行限位，弹性件一端抵压在通孔的侧壁、一端抵压在法兰(521)朝向内侧伸缩套筒(1)的一端。

7.根据权利要求1所述的一种多绳等力矩驱动发射伸缩装置，其特征在于：所述插入部(522)为沿着远离内侧伸缩套筒(1)轴线方向直径逐渐减小的锥形。

8.根据权利要求1所述的一种多绳等力矩驱动发射伸缩装置，其特征在于：由内向外依次套接的所述多个伸缩套筒，包括最内侧的顶级伸缩套筒(F)、最外侧的末级伸缩套筒(B)、顶级伸缩套筒(F)和末级伸缩套筒(B)之间的中间级伸缩套筒，末级伸缩套筒(B)顶部转动连接有末级顶部线轮，中间级伸缩套筒底部转动连接有中间级底部线轮(C-2)、顶部转动连接有中间级顶部线轮，顶级伸缩套筒(F)的底部转动连接有顶级底部线轮(F-2)；

从伸缩驱动装置(A)伸出的柔性绳从末级顶部线轮绕过、然后依次绕过中间级底部线轮(C-2)、中间级顶部线轮，最后连接于顶级伸缩套筒(F)的顶部。

9.根据权利要求8所述的一种多绳等力矩驱动发射伸缩装置，其特征在于：所述伸缩驱动装置(A)为等力矩多绳驱动装置。

10.根据权利要求8所述的一种多绳等力矩驱动发射伸缩装置，其特征在于：所述伸缩驱动装置(A)位于末级伸缩套筒(B)内侧，且末级伸缩套筒(B)的底部与伸缩去定装置的底座连接。

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