CN115973451A - 用于星上长距离单折展开臂在轨振动抑制的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于星上长距离单折展开臂在轨振动抑制的装置，包括展开臂的一端与展开机构转动连接，限幅直臂的一端和展开机构通过旋转支撑轴转动连接，限幅直臂的另一端和展开臂通过旋转支撑轴转动连接；限幅直臂与展开机构的转动连接处、限幅直臂与展开臂的转动连接处均设置有限位组件，限位组件包括限位孔、销轴以及压缩弹簧；限位孔设置在旋转支撑轴上，销轴和压缩弹簧二者均设置在限幅直臂上。通过限幅直臂使其随着展开臂展开过程联动，展开臂锁定到位时，压缩弹簧推动销轴进入限位孔，在展开臂受环境干扰在其端部产生小幅振动时，限幅装置将在展开臂振动过程中通过自身特性，对展开臂多个方向的小幅振动进行抑制和消减，起到限幅作用。

Description

用于星上长距离单折展开臂在轨振动抑制的装置

技术领域

本发明涉及航天器技术领域，具体地，涉及一种用于星上长距离单折展开臂在轨振动抑制的装置。

背景技术

随着航天技术的快速发展，现代卫星正在向构型大型化、配套复杂化、星上设备精密化方向发展。由于航天器系统构型的大型化的需要，越来越多的精密设备(如高精密可展天线、高精度光学设备等)通过伸展臂展开到远离卫星星体的的空间中。这些精密设备连同伸展臂可视作卫星的挠性附件，存在着基频较低、低频密集、易受扰动的特点。卫星在轨飞行期间姿态控制执行部件、活动部件运动等往往成为这些挠性附件的扰动源，易与挠性附件产生耦合和共振现象，从而对这些精密设备的工作可靠性和稳定性产生不良影响。

原展开机构各部件之间存在着一定的间隙，间隙是必须存在的，否则会导致展开机构展开过程中卡滞甚至卡死。卫星入轨后，展开机构展开锁定后，一旦卫星在轨进行机动或者其他振源导致的振动，存在间隙的展开机构就会被激发起来振动。

为保证这些通过伸展臂展开至空间中的精密设备稳定性，需要采用有效的手段，对这种长距离伸展臂的挠性附件挠性进行增强，使其在展开臂受环境干扰在其端部产生小幅振动时，限幅装置将在展开臂振动过程中通过自身特性，对展开臂的小幅振动进行抑制和消减，起到限幅作用，具有紧迫的工程应用价值。

现有公开号CN103241389A的中国专利文献，其公开了一种用于航天器挠性附件的在轨增频机构，包括驱动元件、减速装置、支撑架、拉绳织带、接口支座、过渡轴段、单向轴承以及绕线筒，所述驱动元件、减速装置、接口支座、过渡轴段、单向轴承以及绕线筒分别安装在支撑架上，所述拉绳织带缠绕在绕线筒上，所述驱动元件的驱动通过减速装置、过渡轴段和单向轴承传递到达绕线筒，所述绕线筒转动带动绳织带张紧和松弛，所述拉绳织带的端部通过接口支座与挠性附件相连接。

现有技术通过柔性的拉绳对展开机构进行限幅，柔性拉绳仅能承受拉力，仅能对沿着拉绳的拉伸方向进行振动抑制和振幅限幅，不能对多个方向进行振动抑制和振幅限幅。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于星上长距离单折展开臂在轨振动抑制的装置。

根据本发明提供的一种用于星上长距离单折展开臂在轨振动抑制的装置,包括展开机构、展开臂以及限幅直臂；所述展开臂的一端与展开机构转动连接，所述限幅直臂的一端和展开机构通过旋转支撑轴转动连接，所述限幅直臂的另一端和展开臂通过旋转支撑轴转动连接；任一所述旋转支撑轴与展开机构或展开臂紧固连接，任一所述旋转支撑轴均与限幅直臂转动连接；所述限幅直臂与展开机构的转动连接处、限幅直臂与展开臂的转动连接处均设置有限位组件，限位组件包括限位孔、销轴以及压缩弹簧；所述限位孔设置在旋转支撑轴上，所述销轴和压缩弹簧二者均设置在限幅直臂上，所述销轴的一端与压缩弹簧抵接，所述销轴的另一端与旋转支撑轴的外壁抵接或伸入限位孔内；当所述销轴远离压缩弹簧的一端与旋转支撑轴的外壁抵接时，所述压缩弹簧处于压缩状态。

优选地，所述展开臂与展开机构的转动轴线与展开机构上的旋转支撑轴的轴线共线。

优选地，所述限幅直臂与展开臂的转动轴线、所述展开机构与限幅直臂的转动轴线二者位于同一平面内。

优选地，所述旋转支撑轴与限幅直臂的连接段的形状包括圆柱形，且所述旋转支撑轴与限幅直臂间隙配合；所述限位孔包括半球形沉孔。

优选地，所述限幅直臂的内部设置有圆柱形深孔，所述圆柱形深孔的轴线与旋转支撑轴的轴线相互垂直；所述销轴和压缩弹簧二者设置在圆柱形深孔内，所述压缩弹簧的一端与圆柱形深孔远离旋转支撑轴的底壁抵接，所述压缩弹簧的另一端与销轴抵接；所述圆柱形深孔允许销轴探出或缩回。

优选地，所述销轴包括销套段和销头段，所述压缩弹簧伸入销套段内，所述销头段与限位孔插接配合。

优选地，所述限幅直臂上开设有矩形开孔，所述矩形开孔连接圆柱形深孔与外部环境，且所述矩形开孔的长度方向与圆柱形深孔的轴向平行；所述销轴上开设有通孔，所述通孔的轴线与圆柱形深孔的轴线相互垂直，所述通孔与矩形开孔连通。

优选地，所述限幅直臂在展开臂的两侧分别设置有一个。

优选地，位于所述展开臂两侧的限幅直臂与展开臂的转动轴线共线，位于所述展开臂两侧的限幅直臂与展开机构的转动轴线共线。

优选地，当展开臂展开到位后，任一位于所述限幅直臂与展开机构的转动连接处、任一位于限幅直臂与展开臂的转动连接处的限位组件中的销轴均插接入限位孔内。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明巧妙的通过刚性的限幅直臂内部的限位组件实现振动抑制，即是限幅直臂使其随着展开臂展开过程联动，展开臂锁定到位时，限位组件中的压缩弹簧推动销轴进入旋转支撑轴上的限位孔，当展开臂受环境干扰在其端部产生小幅振动时，限幅装置将在展开臂振动过程中通过自身特性，对展开臂多个方向的小幅振动进行抑制和消减，起到限幅作用，与现有采用拉绳等方式有本质区别。

2、本发明通过将销轴和压缩弹簧二者安装在限幅直臂首端和末端内部的圆柱形深孔中，属于隐藏式安装组件；销轴上开设有通孔，配合限幅直臂首端和末端侧面的矩形开孔，为限位组件的工艺安装提供便利，而且在常规展开机构和限幅直臂之外不再增加其他包络空间占用，有利于在星上紧凑的布局空间约束下采用。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明主要体现振动抑制装置整体结构的俯视图；

图2为图1中D处的剖面示意图，为本发明主要体现展开臂与限幅直臂的转动结构示意图；

图3为图1中E处的剖面示意图，为本发明主要体现展开机构与限幅直臂的转动结构示意图；

图4为发明主要体现振动抑制装置整体结构侧面的剖视图；

图5为发明主要体现展开机构与限幅直臂的转动结构的外部示意图；

图6为发明主要体现展开臂与限幅直臂的转动结构的外部示意图；

图7为发明主要体现旋转支撑轴整体结构的示意图；

图8为发明主要体现限幅直臂整体结构的示意图。

图中所示：

展开机构1                       限位组件5

展开臂2                         限位孔51

限幅直臂3                       销轴52

圆柱形深孔31                    压缩弹簧53

矩形开孔32                      通孔6

旋转支撑轴4

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例一

如图1、图2、图3以及图4所示，根据本发明提供的一种用于星上长距离单折展开臂在轨振动抑制的装置，包括展开机构1、展开臂2以及限幅直臂3。展开臂2的一端与展开机构1转动连接，限幅直臂3的一端和展开机构1通过旋转支撑轴4转动连接，限幅直臂3的另一端和展开臂2通过旋转支撑轴4转动连接。任一旋转支撑轴4与展开机构1或展开臂2紧固连接，任一旋转支撑轴4均与限幅直臂3转动连接。

具体地，限幅直臂3具有一定的刚性，展开臂2与展开机构1的转动轴线与展开机构1上的旋转支撑轴4的轴线共线。限幅直臂3与展开臂2的转动轴线、展开机构1与限幅直臂3的转动轴线二者位于同一平面内。

限幅直臂3与展开机构1的转动连接处、限幅直臂3与展开臂2的转动连接处均设置有限位组件5，由于限幅直臂3与展开机构1转动连接处的限位组件5、限幅直臂3与展开臂2的转动连接处的限位组件5的结构、安装方式以及工作原理均相同，先以一组限位组件5为例进行阐述。

限位组件5包括限位孔51、销轴52以及压缩弹簧53。限位孔51设置在旋转支撑轴4上，销轴52和压缩弹簧53二者均设置在限幅直臂3上，销轴52的一端与压缩弹簧53抵接，销轴52的另一端与旋转支撑轴4的外壁抵接或伸入限位孔51内。当销轴52远离压缩弹簧53的一端与旋转支撑轴4的外壁抵接时，压缩弹簧53处于压缩状态。

如图4、图5、图6、图7以及图8所示，具体地，旋转支撑轴4与限幅直臂3的连接段的形状包括圆柱形，且旋转支撑轴4与限幅直臂3间隙配合，从而保证旋转支撑轴4与限幅直臂3的转动连接。更进一步地，限幅直臂3的两端均设置有轴套，轴套同轴套设旋转支撑轴4，且轴套与旋转支撑轴4的连接面进行润滑处理，以便实现，旋转支撑轴4与轴套的转动配合。

限幅直臂3的内部开设有圆柱形深孔31，圆柱形深孔31的轴线与旋转支撑轴4的轴线相互垂直。销轴52和压缩弹簧53二者设置在圆柱形深孔31内，压缩弹簧53的一端与圆柱形深孔31远离旋转支撑轴4的底壁抵接，压缩弹簧53的另一端与销轴52抵接。圆柱形深孔31允许销轴52探出或缩回。

限位孔51包括半球形沉孔，限位孔51与销轴52插接配合。销轴52和压缩弹簧53二者设置在圆柱形深孔31内，属于隐藏式安装组件。

更为具体地，销轴52包括销套段和销头段，压缩弹簧53伸入销套段内，销头段与限位孔51插接配合。限幅直臂3上开设有矩形开孔32，矩形开孔32连接圆柱形深孔31与外部环境。销轴52上开设有通孔6，通孔6的轴线与圆柱形深孔31的轴线相互垂直，通孔6与矩形开孔32连通。圆柱形深孔31配合矩形开孔32能够为销套和压缩弹簧53的安装提供便利。装配过程中，压缩弹簧53装入销套段，通过工装贯穿限幅直臂3侧面矩形开孔32和销套上的通孔6，对压缩弹簧53进行压缩。

工作中，随着展开臂2展开过程，销套的销头段绕旋转支撑轴4承转动，此时压缩弹簧53处于压缩状态。展开臂2展开锁定到位后，压缩弹簧53推动销套进入旋转支撑轴4上的半球形限位孔51内，实现对限幅直臂3的首端和末端的限幅。

优选例一

如图1所示，基于实施例一，根据本发明提供的一种用于星上长距离单折展开臂2在轨振动抑制的装置，限幅直臂3在展开臂2的两侧分别设置有一个。位于展开臂2两侧的限幅直臂3与展开臂2的转动轴线共线，位于展开臂2两侧的限幅直臂3与展开机构1的转动轴线共线。

当展开臂2展开到位后，任一位于限幅直臂3与展开机构1的转动连接处、任一位于限幅直臂3与展开臂2的转动连接处的限位组件5中的销轴52均插接入限位孔51内。

利用位于展开臂2两侧的限幅直臂3同时作用于展开臂2，能够实现力的平衡，进一步地保证对展开臂2在轨振动的抑制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种用于星上长距离单折展开臂在轨振动抑制的装置，其特征在于，包括展开机构(1)、展开臂(2)以及限幅直臂(3)；

所述展开臂(2)的一端与展开机构(1)转动连接，所述限幅直臂(3)的一端和展开机构(1)通过旋转支撑轴(4)转动连接，所述限幅直臂(3)的另一端和展开臂(2)通过旋转支撑轴(4)转动连接；

任一所述旋转支撑轴(4)与展开机构(1)或展开臂(2)紧固连接，任一所述旋转支撑轴(4)均与限幅直臂(3)转动连接；

所述限幅直臂(3)与展开机构(1)的转动连接处、限幅直臂(3)与展开臂(2)的转动连接处均设置有限位组件(5)，限位组件(5)包括限位孔(51)、销轴(52)以及压缩弹簧(53)；

所述限位孔(51)设置在旋转支撑轴(4)上，所述销轴(52)和压缩弹簧(53)二者均设置在限幅直臂(3)上，所述销轴(52)的一端与压缩弹簧(53)抵接，所述销轴(52)的另一端与旋转支撑轴(4)的外壁抵接或伸入限位孔(51)内；

当所述销轴(52)远离压缩弹簧(53)的一端与旋转支撑轴(4)的外壁抵接时，所述压缩弹簧(53)处于压缩状态。

2.如权利要求1所述的用于星上长距离单折展开臂在轨振动抑制的装置，其特征在于，所述展开臂(2)与展开机构(1)的转动轴线与展开机构(1)上的旋转支撑轴(4)的轴线共线。

3.如权利要求1所述的用于星上长距离单折展开臂在轨振动抑制的装置，其特征在于，所述限幅直臂(3)与展开臂(2)的转动轴线、所述展开机构(1)与限幅直臂(3)的转动轴线二者位于同一平面内。

4.如权利要求1所述的用于星上长距离单折展开臂在轨振动抑制的装置，其特征在于，所述旋转支撑轴(4)与限幅直臂(3)的连接段的形状包括圆柱形，且所述旋转支撑轴(4)与限幅直臂(3)间隙配合；

所述限位孔(51)包括半球形沉孔。

5.如权利要求1所述的用于星上长距离单折展开臂在轨振动抑制的装置，其特征在于，所述限幅直臂(3)的内部设置有圆柱形深孔(31)，所述圆柱形深孔(31)的轴线与旋转支撑轴(4)的轴线相互垂直；

所述销轴(52)和压缩弹簧(53)二者设置在圆柱形深孔(31)内，所述压缩弹簧(53)的一端与圆柱形深孔(31)远离旋转支撑轴(4)的底壁抵接，所述压缩弹簧(53)的另一端与销轴(52)抵接；

所述圆柱形深孔(31)允许销轴(52)探出或缩回。

6.如权利要求5所述的用于星上长距离单折展开臂在轨振动抑制的装置，其特征在于，所述销轴(52)包括销套段和销头段，所述压缩弹簧(53)伸入销套段内，所述销头段与限位孔(51)插接配合。

7.如权利要求5所述的用于星上长距离单折展开臂在轨振动抑制的装置，其特征在于，所述限幅直臂(3)上开设有矩形开孔(32)，所述矩形开孔(32)连接圆柱形深孔(31)与外部环境，且所述矩形开孔(32)的长度方向与圆柱形深孔(31)的轴向平行；

所述销轴(52)上开设有通孔(6)，所述通孔(6)的轴线与圆柱形深孔(31)的轴线相互垂直，所述通孔(6)与矩形开孔(32)连通。

8.如权利要求1所述的用于星上长距离单折展开臂在轨振动抑制的装置，其特征在于，所述限幅直臂(3)在展开臂(2)的两侧分别设置有一个。

9.如权利要求8所述的用于星上长距离单折展开臂在轨振动抑制的装置，其特征在于，位于所述展开臂(2)两侧的限幅直臂(3)与展开臂(2)的转动轴线共线，位于所述展开臂(2)两侧的限幅直臂(3)与展开机构(1)的转动轴线共线。

10.如权利要求1所述的用于星上长距离单折展开臂在轨振动抑制的装置，其特征在于，当展开臂(2)展开到位后，任一位于所述限幅直臂(3)与展开机构(1)的转动连接处、任一位于限幅直臂(3)与展开臂(2)的转动连接处的限位组件(5)中的销轴(52)均插接入限位孔(51)内。

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