CN116176864A - 一种在轨可拆卸大型太阳翼压紧释放机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在轨可拆卸大型太阳翼压紧释放机构，属于压紧释放机构技术领域；该机构包括外套筒、内套筒、顶盖、滑块、承力碗、不脱出紧固装置、压紧杆组件、小头套、弹簧套管、压缩弹簧等；该压紧释放机构在入轨前通过压紧杆装置和火工品分离螺母连接实现太阳翼压紧锁定，通过预紧力加载螺母可以实现压紧力调节，入轨后通电解锁实现太阳翼释放展开，当太阳翼需维修时，拧出不脱出紧固装置的螺钉，抽出小头套使压紧杆组件抽出，实现太阳翼再折叠。本发明机构灵巧结构紧凑，可靠性高，可实现压紧释放功能并通过压紧杆拆卸实现大型太阳翼在轨维修；本发明机构灵巧，可靠性高，可实现传统的压紧释放功能并通过压紧杆拆卸实现大型太阳翼在轨维修。

Description

一种在轨可拆卸大型太阳翼压紧释放机构

技术领域

本发明属于压紧释放机构技术领域，涉及一种在轨可拆卸大型太阳翼压紧释放机构。

背景技术

随着航天技术的飞速发展，可维修性技术对于提高航天器寿命，降低制造成本具有重要意义，在轨可维修性逐渐成为评价航天器效能的重要指标。太阳翼作为航天器主要的能量来源装置，在发射时处于折叠状态，入轨后压紧释放机构解锁，太阳翼展开并对准太阳，从而为航天器提供能源。

由于太阳翼尺寸大，刚度小，经过发射时的冲击振动，入轨后可能会出现故障，对于传统的压紧释放机构，一经解锁太阳翼就无法再次折叠，任务成本高，任务可靠性低，航天器寿命短。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种在轨可拆卸大型太阳翼压紧释放机构，本发明机构灵巧，可靠性高，可实现传统的压紧释放功能并通过压紧杆拆卸实现大型太阳翼在轨维修。

本发明解决技术的方案是：

一种在轨可拆卸大型太阳翼压紧释放机构，包括外套筒、内套筒、外壳、螺钉、弹出弹簧、压紧套、太阳翼、压紧杆、火工品分离螺母、压缩弹簧、弹簧套管、滑块、承力碗、加载螺母、小头套、蜂窝板、顶盖和锁定片簧；

压紧套固连于末位太阳翼，火工品分离螺母固连于航天器本体，压紧帽外套筒固连于末位太阳翼，内套筒放置于外套筒内，两侧伸出段从外套筒的镂空处伸出，内套筒可在外套筒内自由滑动；

顶盖和锁定片簧对内套筒起到限位作用，顶盖在内套筒安装到外套筒之后通过4个螺钉固定外套筒顶部，锁定片簧通过2个螺钉安装在外套筒上；脱出紧固装置的外壳通过紧固螺钉固定在内套筒上，螺钉穿过内套筒，不拆卸情况下将不脱出紧固装置固定于外套筒上；弹出弹簧套装在螺钉的外壁；外套筒通过4个螺钉固定在压紧套上，压紧套固定在太阳翼上；

压紧杆下端固定在火工分离螺母上，航天器入轨后可起爆分离释放，压紧杆上端穿过承力碗，承力碗放置于滑块的配合槽中，上方通过加载螺母压紧，滑块和小头套固连；蜂窝板位于小头套的上方；压缩弹簧套在弹簧套管上，上方被滑块压紧，弹簧套管下端置于压紧套之中。

在上述的一种在轨可拆卸大型太阳翼压紧释放机构，压紧释放机构的工作过程包括压紧状态、解锁状态、拆卸压紧杆状态。

在上述的一种在轨可拆卸大型太阳翼压紧释放机构，当压紧释放机构处于压紧状态时，压紧杆下端固定在火工分离螺母上，通过加载螺母将承力碗、滑块及压缩弹簧、弹簧套管固定在压紧套的空腔中；压紧套固定在太阳翼上。

在上述的一种在轨可拆卸大型太阳翼压紧释放机构，当压紧释放机构处于解锁状态时，在航天器上的火工分离螺母通电解锁，压紧杆和火工分离螺母配合失效；在压缩弹簧的作用下滑块、加载螺母、紧承力碗以及压紧杆沿着内套筒向上运动，直至小头套顶到蜂窝板，蜂窝板通过变形吸收运动部件的冲击能量，此时弹簧力不足以解除锁定片簧的限位；至此完成压紧杆的释放过程，太阳翼随后完成后续展开动作。

在上述的一种在轨可拆卸大型太阳翼压紧释放机构，当压紧释放机构处于拆卸压紧杆状态时，航天员需拧开内套筒两侧的不脱出紧固装置的螺钉，当螺钉的螺纹从外套筒上的螺纹孔中拧出后，在弹簧的作用下螺钉向上弹起，由于外壳的保护，螺钉被限制在外壳内；从而使内套筒与外套筒分离，然后通过小头套施加拉力，解除锁定片簧的限制，锁定片簧由于受到内套筒的向上运动的推力而发生变形，在小头套的带动下，与之相连的内套筒、滑块、承力碗、加载螺母、压紧杆均向上运动，直至内套筒两个凸耳顶到顶盖，此时锁定片簧滑入内套筒底部的楔形孔内，完成内套筒的锁定；从而将压紧杆从太阳翼压紧套中抽出，完成压紧释放机构的在轨拆卸工作。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明应用于大型太阳翼压紧释放机构，该机构方便拆卸，结构简单紧凑，符合人体工程学，可避免压紧杆和太阳翼板干涉，实现大型太阳翼收拢，从而实现在轨维修；

(2)本发明的一种在轨可拆卸大型太阳翼压紧释放机构可通过拆卸压紧杆，避免太阳翼和压紧杆之间的干涉，实现太阳翼的再次收拢，从而使太阳翼在轨可修；

(3)本发明的在轨可拆卸大型太阳翼压紧释放机构结构紧凑，符合人机工程学，操作简单，航天员在轨拧开两个螺钉即可拆卸压紧杆，收拢太阳翼；

(4)本发明的在轨可拆卸大型太阳翼压紧释放机构可靠性好，设计了一种不脱出的紧固装置，方便在轨操作，且不存在遗失零件的风险。

附图说明

图1为本发明压紧释放机构压紧状态示意图；

图2为本发明压紧释放机构解锁状态示意图；

图3为本发明压紧释放机构拆卸压紧杆状态示意图；

图4为本发明压紧释放机构外套筒结构示意图；

图5为本发明压紧释放机构内套筒的结构示意图；

图6为本发明压紧释放机构在轨拆卸全流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

本发明提供了一种在轨可拆卸大型太阳翼压紧释放机构，该机构能够在入轨前实现太阳翼压紧锁定，入轨后解锁实现太阳翼释放展开，当太阳翼需维修时，可拆卸压紧杆使太阳翼二次收拢进行维修。

可拆卸大型太阳翼压紧释放机构，如图1所示，具体包括外套筒1、内套筒2、外壳3、螺钉4、弹出弹簧5、压紧套6、太阳翼7、压紧杆8、火工品分离螺母9、压缩弹簧10、弹簧套管11、滑块12、承力碗13、加载螺母14、小头套15、蜂窝板16、顶盖17和锁定片簧18。

本发明在轨可拆卸大型太阳翼压紧释放机构的具体结构为：压紧套6固连于末位太阳翼7，火工品分离螺母9固连于航天器本体，压紧帽外套筒1固连于末位太阳翼7，内套筒2放置于外套筒1内，两侧伸出段从外套筒1的镂空处伸出，内套筒可在外套筒内自由滑动。外套筒1的结构如图4所示，内套筒2的结构如图5所示。顶盖17和锁定片簧18对内套筒2起到限位作用，顶盖17在内套筒2安装到外套筒1之后通过4个螺钉固定外套筒1顶部，锁定片簧18通过2个螺钉安装在外套筒1上；脱出紧固装置的外壳3通过紧固螺钉固定在内套筒2上，螺钉4穿过内套筒2，不拆卸情况下将不脱出紧固装置固定于外套筒1上；弹出弹簧5套装在螺钉4的外壁；外套筒1通过4个螺钉固定在压紧套6上，压紧套6固定在太阳翼7上；压紧杆8下端固定在火工分离螺母9上，航天器入轨后可起爆分离释放，压紧杆8上端穿过承力碗13，承力碗13放置于滑块12的配合槽中，上方通过加载螺母14压紧，滑块12和小头套15固连；蜂窝板16位于小头套15的上方；压缩弹簧10套在弹簧套管11上，上方被滑块12压紧，弹簧套管11下端置于压紧套6之中。

压紧释放机构的工作过程包括压紧状态、解锁状态、拆卸压紧杆状态。

当压紧释放机构处于压紧状态时，压紧杆8下端固定在火工分离螺母9上，通过加载螺母14将承力碗13、滑块12及压缩弹簧10、弹簧套管11固定在压紧套6的空腔中；压紧套6固定在太阳翼7上。

如图2所示，当压紧释放机构处于解锁状态时，在航天器上的火工分离螺母9通电解锁，压紧杆8和火工分离螺母9配合失效；在压缩弹簧10的作用下滑块12、加载螺母14、紧承力碗13以及压紧杆8沿着内套筒2向上运动，直至小头套15顶到蜂窝板16，蜂窝板16通过变形吸收运动部件的冲击能量，此时弹簧力不足以解除锁定片簧18的限位；至此完成压紧杆的释放过程，太阳翼随后完成后续展开动作。

如图3所示，当压紧释放机构处于拆卸压紧杆状态时，航天员需拧开内套筒2两侧的不脱出紧固装置的螺钉4，当螺钉4的螺纹从外套筒1上的螺纹孔中拧出后，在弹簧5的作用下螺钉4向上弹起，由于外壳3的保护，螺钉4被限制在外壳3内；从而使内套筒2与外套筒1分离，然后通过小头套15施加拉力，解除锁定片簧18的限制，锁定片簧18由于受到内套筒2的向上运动的推力而发生变形，在小头套15的带动下，与之相连的内套筒2、滑块12、承力碗13、加载螺母14、压紧杆8均向上运动，直至内套筒2两个凸耳顶到顶盖17，此时锁定片簧18滑入内套筒2底部的楔形孔内，完成内套筒2的锁定；从而将压紧杆8从太阳翼压紧套中抽出，完成压紧释放机构的在轨拆卸工作。

本发明压紧释放机构在轨拆卸全流程如图6所示。

可拆卸大型太阳翼压紧释放机构，包括外套筒1、内套筒2、不脱出紧固装置其中包括外壳3、弹簧5、螺钉4、压紧套6、太阳翼7、压紧杆8、火工品分离螺母9、压缩弹簧10、弹簧套管11、滑块12、承力碗13、加载螺母14、小头套15、蜂窝板16、顶盖17，锁定片簧18。

压紧帽组件由外套筒1、内套筒2、压缩弹簧10、弹簧套管11、滑块12、承力碗13、小头套15、蜂窝板16、顶盖17以及锁定片簧18组成。压紧杆组件由压紧杆8、加载螺母14组成。不脱出紧固装置由外壳3、弹簧5、螺钉4以及垫片，弹簧垫圈组成。

太阳翼的压紧力通过加载螺母14调节；当航天器入轨后火工品分离螺母9通电解锁，在压缩弹簧10作用下，滑块12可在内套筒2内侧滑动。

承力碗13放置于滑块12中心，上方通过加载螺母14压紧。

太阳翼展开过程中，承力碗13承受来自各方向的力，且可在与滑块12的接触球面上滑动，解决展开过程中套筒对承力杆的限制问题；太阳翼释放展开后，通过锁定片簧18的限制可防止内套筒2滑出。

进行在轨维修时，拧开不脱出紧固装置的螺钉4，使得外套筒1和内套筒2分离，外壳3防止螺钉4脱出；拧开两侧的不脱出紧固装置的螺钉4后，航天员可握住小头套解除锁定片簧18限制，从而将整个压紧杆组件从太阳翼压紧套中取出。

外套筒1和内套筒2为四个方向的镂空结构，如图4、图5所示。

压紧套6固连于末位太阳翼7，火工品分离螺母9固连于航天器本体，压紧帽外套筒1固连于末位太阳翼7，内套筒2放置于外套筒1内，两侧伸出段从外套筒1的镂空处伸出，内套筒可在外套筒内自由滑动。

顶盖17和锁定片簧18对内套筒2起到限位作用，顶盖17在内套筒2安装到外套筒1之后通过4个螺钉固定外套筒1顶部，锁定片簧18通过2个螺钉安装在外套筒1上。脱出紧固装置的外壳3通过紧固螺钉固定在内套筒2上，螺钉4穿过内套筒2，不拆卸情况下将不脱出紧固装置固定于外套筒1上，外套筒1通过4个螺钉固定在压紧套6上，压紧套6固定在太阳翼7上。

压紧杆8下端固定在火工分离螺母9上，航天器入轨后可起爆分离释放，压紧杆8上端穿过承力碗13，承力碗13放置于滑块12的配合槽中，上方通过加载螺母14压紧，滑块12和小头套15固连，压缩弹簧10套在弹簧套管11上，上方被滑块12压紧，弹簧套管11下端置于压紧套6之中。

本发明虽然已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，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种在轨可拆卸大型太阳翼压紧释放机构，其特征在于：包括外套筒(1)、内套筒(2)、外壳(3)、螺钉(4)、弹出弹簧(5)、压紧套(6)、太阳翼(7)、压紧杆(8)、火工品分离螺母(9)、压缩弹簧(10)、弹簧套管(11)、滑块(12)、承力碗(13)、加载螺母(14)、小头套(15)、蜂窝板(16)、顶盖(17)和锁定片簧(18)；

压紧套(6)固连于末位太阳翼(7)，火工品分离螺母(9)固连于航天器本体，压紧帽外套筒(1)固连于末位太阳翼(7)，内套筒(2)放置于外套筒(1)内，两侧伸出段从外套筒(1)的镂空处伸出，内套筒可在外套筒内自由滑动；

顶盖(17)和锁定片簧(18)对内套筒(2)起到限位作用，顶盖(17)在内套筒(2)安装到外套筒(1)之后通过4个螺钉固定外套筒(1)顶部，锁定片簧(18)通过2个螺钉安装在外套筒(1)上；脱出紧固装置的外壳(3)通过紧固螺钉固定在内套筒(2)上，螺钉(4)穿过内套筒(2)，不拆卸情况下将不脱出紧固装置固定于外套筒(1)上；弹出弹簧(5)套装在螺钉(4)的外壁；外套筒(1)通过4个螺钉固定在压紧套(6)上，压紧套(6)固定在太阳翼(7)上；

压紧杆(8)下端固定在火工分离螺母(9)上，航天器入轨后可起爆分离释放，压紧杆(8)上端穿过承力碗(13)，承力碗(13)放置于滑块(12)的配合槽中，上方通过加载螺母(14)压紧，滑块(12)和小头套(15)固连；蜂窝板(16)位于小头套(15)的上方；压缩弹簧(10)套在弹簧套管(11)上，上方被滑块(12)压紧，弹簧套管(11)下端置于压紧套(6)之中。

2.根据权利要求1所述的一种在轨可拆卸大型太阳翼压紧释放机构，其特征在于：压紧释放机构的工作过程包括压紧状态、解锁状态、拆卸压紧杆状态。

3.根据权利要求2所述的一种在轨可拆卸大型太阳翼压紧释放机构，其特征在于：当压紧释放机构处于压紧状态时，压紧杆(8)下端固定在火工分离螺母(9)上，通过加载螺母(14)将承力碗(13)、滑块(12)及压缩弹簧(10)、弹簧套管(11)固定在压紧套(6)的空腔中；压紧套(6)固定在太阳翼(7)上。

4.根据权利要求2所述的一种在轨可拆卸大型太阳翼压紧释放机构，其特征在于：当压紧释放机构处于解锁状态时，在航天器上的火工分离螺母(9)通电解锁，压紧杆(8)和火工分离螺母(9)配合失效；在压缩弹簧(10)的作用下滑块(12)、加载螺母(14)、紧承力碗(13)以及压紧杆(8)沿着内套筒(2)向上运动，直至小头套(15)顶到蜂窝板(16)，蜂窝板(16)通过变形吸收运动部件的冲击能量，此时弹簧力不足以解除锁定片簧(18)的限位；至此完成压紧杆的释放过程，太阳翼随后完成后续展开动作。

5.根据权利要求2所述的一种在轨可拆卸大型太阳翼压紧释放机构，其特征在于：当压紧释放机构处于拆卸压紧杆状态时，航天员需拧开内套筒(2)两侧的不脱出紧固装置的螺钉(4)，当螺钉(4)的螺纹从外套筒(1)上的螺纹孔中拧出后，在弹簧(5)的作用下螺钉(4)向上弹起，由于外壳(3)的保护，螺钉(4)被限制在外壳(3)内；从而使内套筒(2)与外套筒(1)分离，然后通过小头套(15)施加拉力，解除锁定片簧(18)的限制，锁定片簧(18)由于受到内套筒(2)的向上运动的推力而发生变形，在小头套(15)的带动下，与之相连的内套筒(2)、滑块(12)、承力碗(13)、加载螺母(14)、压紧杆(8)均向上运动，直至内套筒(2)两个凸耳顶到顶盖(17)，此时锁定片簧(18)滑入内套筒(2)底部的楔形孔内，完成内套筒(2)的锁定；从而将压紧杆(8)从太阳翼压紧套中抽出，完成压紧释放机构的在轨拆卸工作。

6.根据权利要求4所述的一种在轨可拆卸大型太阳翼压紧释放机构，其特征在于：太阳翼的压紧力通过加载螺母(14)调节；当航天器入轨后火工品分离螺母(9)通电解锁，在压缩弹簧(10)作用下，滑块(12)可在内套筒(2)内侧滑动。

7.根据权利要求1所述的一种在轨可拆卸大型太阳翼压紧释放机构，其特征在于：承力碗(13)放置于滑块(12)中心，上方通过加载螺母(14)压紧。

8.根据权利要求4所述的一种在轨可拆卸大型太阳翼压紧释放机构，其特征在于：太阳翼展开过程中，承力碗(13)承受来自各方向的力，且可在与滑块(12)的接触球面上滑动，解决展开过程中套筒对承力杆的限制问题；太阳翼释放展开后，通过锁定片簧(18)的限制可防止内套筒(2)滑出。

9.根据权利要求5所述的一种在轨可拆卸大型太阳翼压紧释放机构，其特征在于：进行在轨维修时，拧开不脱出紧固装置的螺钉(4)，使得外套筒(1)和内套筒(2)分离，外壳(3)防止螺钉(4)脱出；拧开两侧的不脱出紧固装置的螺钉(4)后，航天员可握住小头套解除锁定片簧(18)限制，从而将整个压紧杆组件从太阳翼压紧套中取出。

10.根据权利要求1所述的一种在轨可拆卸大型太阳翼压紧释放机构，其特征在于：外套筒(1)和内套筒(2)为四个方向的镂空结构。

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