CN211001921U - 一种可重复压紧释放机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可重复压紧释放机构，包括：底座、活塞、弹簧、档块、拉杆、锁套、上锁帽、滑块、锁紧螺母、承力碗、锁球、密封圈和尾罩；其中，底座和被连接件I连接，上锁帽与被连接件II连接；底座和被连接件I通过法兰形式连接；上锁帽和被连接件II之间通过法兰形式连接；锁套和底座之间通过螺纹固连，上锁帽和锁套之间通过锥面配合实现面内约束；弹簧和挡块能够在底座的内腔内滑动；滑块通过端面与上锁帽接触，并能够在尾罩内的内腔内滑动；拉杆的一端与锁球接触，拉杆的另一端与锁紧螺母相连接；锁球能够在锁套内运动；承力碗与滑块之间通过锥面配合。本实用新型具有重复使用、锁定和解锁便捷的优点。

Description

一种可重复压紧释放机构

技术领域

本实用新型属于航天器技术领域，尤其涉及一种可重复压紧释放机构，适用于活动组件实现发射段压紧与返回段释放的压紧释放。

背景技术

航天器需求的增大，航天器发射次数逐渐提升，节约成本成为未来航天研制任务中不可避免的环节。受限于回收难度大，诸多航天产品在完成发射任务无法再次使用造成巨大浪费。重复循环使用是节约成本的有限办法。

随着军、民用航天器功能多样化与功能性要求的日益提高，未来航天产品的尺寸和形式发生较大变化。为了满足运载包络要求和力学环境要求，航天产品通常需要在发射阶段分成多个模块相互平行收拢，待到达工作轨道再拼接成一个完整的产品。压紧释放机构的在航天器发射过程中起着重要作用，其保证航天器在发射阶段能够承受发射端的过载不至于破坏，在工作轨道能够实现释放可靠。

传统的压紧释放系统多数为串接、非封闭式压紧释放系统，常采用火工品起爆、拔销器等形式实现解锁，该形式解锁多为一次性使用难以实现重复使用，传统的压紧释放系统难以满足重复使用的任务需求。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种可重复压紧释放机构，具有重复使用、锁定和解锁便捷的优点。

本实用新型目的通过以下技术方案予以实现：一种可重复压紧释放机构，包括：底座、活塞、弹簧、档块、拉杆、锁套、上锁帽、滑块、锁紧螺母、承力碗、锁球、密封圈和尾罩；其中，所述底座和被连接件I连接，所述上锁帽与被连接件II连接；所述底座和被连接件I通过法兰形式连接；所述上锁帽和被连接件II之间通过法兰形式连接；所述锁套和所述底座之间通过螺纹固连，所述上锁帽和所述锁套之间通过锥面配合实现面内约束；所述弹簧和所述挡块能够在底座的内腔内滑动；所述滑块通过端面与所述上锁帽接触，并能够在尾罩内的内腔内滑动；所述拉杆的一端与所述锁球接触，所述拉杆的另一端与所述锁紧螺母相连接；所述锁球能够在锁套内运动；所述承力碗与所述滑块之间通过锥面配合。

上述可重复压紧释放机构中，所述底座和被连接件I接触面为任意平面结构或曲面结构。

上述可重复压紧释放机构中，所述上锁帽和被连接件II接触面为任意平面结构或曲面结构。

上述可重复压紧释放机构中，所述锁套上留有相应的安装接口，通过螺栓和底座固连。

上述可重复压紧释放机构中，所述锁套上均布圆孔，内置锁球。

上述可重复压紧释放机构中，所述活塞安装在所述底座的内腔中，两者能够发生相对运动。

上述可重复压紧释放机构中，所述活塞内安装弹簧，提供活塞和挡块的复位力。

上述可重复压紧释放机构中，所述拉杆向左运动时推动挡块运动，挡块解除对锁球约束，活塞在弹簧力的作用下向左移动锁球锁定拉杆。

上述可重复压紧释放机构中，为了实现自动锁定，弹簧力满足如下要求：

F_f＝F_密+F_球

F_s＝F_f+mg+ma

其中，Fs为弹簧力；Ff为摩擦力；mg为重力；ma为过载产生的力；F密为密封圈摩擦系数；F球为密封圈摩擦系数。

一种利用可重复压紧释放机构的解锁方法，所述方法包括如下步骤：航天器发射前利用可重复压紧释放机构将被连接件I和被连接件II相连接并调节底座和上锁套之间的预紧力；航天器到达预定的轨道以后，底座和活塞之间的进气口开始通气，推动活塞克服弹簧力向右滑动，活塞上凹槽部位到达锁球处，锁球在拉杆的推动作用下进入滑块的凹槽内解除对拉杆的约束，实现解锁；当外部展开机构带动拉杆向由右运动时，挡块随之向右运动将锁球固定在滑块的凹槽中，活塞被锁定在解锁位置。

本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本实用新型通过通气解锁，相对于其它航天器压紧释放机构(如火工品解锁)具备可重复使用和解锁冲击小的优势；

(2)本实用新型具备自动解锁的能力，本实用新型所述压紧释放机构自动锁定过程如下：拉杆向左运动时推动挡块运动，挡块解除对锁球约束，活塞在弹簧力的作用下向左移动锁球锁定拉杆，相对于其它压紧释放机构简化锁定装配过程；

(3)本实用新型相对于其它压紧释放机构具备双互锁功能，通过改变挡块、活塞以及锁球位置关系，实现压紧释放机构解锁状态下锁球锁定活塞，压紧释放机构锁定状态下限制拉杆运动。根据适用场合，可用来实现拉杆的锁定和解锁，又可实现活塞的锁定和解锁。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本实用新型实施例提供的可重复压紧释放机构的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

图1是本实用新型实施例提供的可重复压紧释放机构的结构示意图。如图 1所示，该可重复使用压紧释放机构用于连接件和被连接件之间的重复压紧和释放，包括：底座1、活塞2、弹簧3、挡块4、拉杆5、锁套6、上锁帽7、滑块8、锁紧螺母9、承力碗10、锁球11、密封圈12和尾罩13；其中，

底座1和被连接件I连接，上锁套6与被连接件II连接，通过拉杆5、锁球11、承力碗10和锁紧螺母9相互作用实现被连接物体I和被连接物体II之间的锁定。其中，

所述底座1和被连接件I通过法兰形式连接；所述上锁帽7和被连接件II 之间通过法兰形式连接；所述锁套6和所述底座1之间通过螺纹固连，所述上锁帽7和所述锁套6之间通过锥面配合实现面内约束；所述弹簧3和所述挡块 4能够在底座1的内腔内滑动；所述滑块8通过端面与所述上锁帽7接触，并能够在尾罩13内的内腔内滑动；所述拉杆5的一端与所述锁球11接触，所述拉杆5的另一端与所述锁紧螺母9相连接；所述锁球11能够在锁套6内运动；所述承力碗10与所述滑块8之间通过锥面配合。

锁定和释放是通过改变锁球11、活塞2、锁套6和拉杆5之间的位置关系实现锁定和释放。

底座1和被连接件I接触面以及上锁帽7和被连接件II接触面，为任意平面结构或曲面结构。所述锁套6上留有相应的安装接口，通过螺栓和底座1固连。所述锁套6上均布圆孔，内置锁球11。活塞2安装在所述底座1的内腔中，两者可以发生相对运动。活塞2内安装弹簧3，提供活塞2和挡块4的复位力。

解锁是通过外部气压实现解锁，底座1通气推动活塞2运动，解除锁球11 对拉杆5的约束，实现解锁。解锁功能，拉杆5被取出时，挡块4推动锁球11 锁定活塞2。此外，解锁过程中时，挡块4可以推动拉杆5向右运动，避免拉杆5抽出时发上干涉。

压紧释放机构自动锁定实现形式如下：拉杆5向左运动时推动挡块4运动，挡块4解除对锁球11约束，活塞2在弹簧力的作用下向左移动锁球11锁定拉杆5。为了实现自动锁定，弹簧力满足如下要求：

F_f＝F_密+F_球

F_s＝F_f+mg+ma

其中：F_s为弹簧力；F_f为摩擦力；mg为重力；ma为过载产生的力；F_密为密封圈摩擦系数；F_球为锁球的摩擦系数。

压紧释放机构具备双锁定功能，通过改变挡块4、活塞2以及锁球11位置关系，实现压紧释放机构解锁状态下锁球11锁定活塞2，压紧释放机构锁定状态下限制拉杆5运动。该压紧释放机构可以用来实现拉杆5的锁定和解锁，又可以用来实现活塞2的锁定和解锁。

本实施例实现活动组件发射段压紧与返回段释放的功能；所述的被连接件 I和被连接件II被连接面，可以为为任意平面结构或曲面结构，其上附有压紧释放系统安装接口，其中底座1上留有连接接口；所述的锁定和释放是通过锁球11、活塞2、锁套6和拉杆5之间的相对关系实现锁定和释放；所述的压紧释放机构可以实现自动锁定，当拉杆5向左运动时推动挡块4向左运动，锁球 11锁定拉杆5；所述的挡块4可在锁套6内运动，挡块4左端留有轴肩实现限位。在拉杆5被取出时，挡块4推动锁球11锁定活塞2；所述的压紧释放机构解锁是通过外部气压实现解锁，通过弹簧力实现锁定；所述锁帽上留有相应的安装接口，通过螺栓和底座1固连。锁帽上均布圆孔，内置锁球11；所述的活塞2安装在底座1的内筒中，两者可以发生相对运动。活塞2内安装弹簧3，提供活塞2和挡块4的复位力。

所述的可重复使用压紧释放机构使用过程为，第一步，航天器发射前将下位锁组件和连接件I相连，将上锁帽7和连接件II相连；第二步，安装拉杆5 将固体结构与活动结构进行整体连接，通过锁紧螺母9调节整体压紧力；第三步，航天器发射入轨后，解锁环节解锁；第四步，转动环节推动活动结构转开；第五步，完成释放；第六步，返回地面后，按照第一步和第二步，恢复到可发射状态。

如图1所示，上锁帽7上留有转动部件的安装接口，底座1上留有固定件的安装接口。通过上锁帽7、底座1、锁球11等零件的位置约束将转动部件锁定在固定件上，并通过锁紧螺母9施加约束力。相应的压紧力以及压紧力传递路径由上锁帽7和底座1提供。

本实用新型的全寿命工作流程如下述。航天器发射前利用压紧释放机构将被连接件I和被连接件II相连接并通过调节螺母调节底座1和上锁套6之间的预紧力。航天器到达预定的轨道以后，底座1和活塞2之间的进气口开始通气，推动活塞2克服弹簧力向右滑动。活塞2上凹槽部位到达锁球11处，锁球11 在拉杆5的推动作用下进入滑块8的凹槽内解除对拉杆5的约束，实现解锁。当外部展开机构带动拉杆5向由右运动时，挡块4随之向右运动将锁球11固定在滑块8的凹槽中，活塞2被锁定在解锁位置。当下次装配时，推杆拖动挡块 4实现快速锁定。

本实施例还提供了一种利用可重复压紧释放机构的解锁方法，该方法包括如下步骤：

航天器发射前利用可重复压紧释放机构将被连接件I和被连接件II相连接并调节底座1和上锁套6之间的预紧力；

航天器到达预定的轨道以后，底座1和活塞2之间的进气口开始通气，推动活塞2克服弹簧力向右滑动，活塞2上凹槽部位到达锁球11处，锁球11在拉杆5的推动作用下进入滑块8的凹槽内解除对拉杆5的约束，实现解锁；

当外部展开机构带动拉杆5向由右运动时，挡块4随之向右运动将锁球11 固定在滑块8的凹槽中，活塞2被锁定在解锁位置。

本实用新型具有以下有益效果，刚度高、强度高、可重复使用，且压紧结构外表面可用于航天器其他设备安装，解决了多次重复压紧问题，适用于各种航天器任务。

本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型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，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种可重复压紧释放机构，其特征在于包括：底座(1)、活塞(2)、弹簧(3)、挡块(4)、拉杆(5)、锁套(6)、上锁帽(7)、滑块(8)、锁紧螺母(9)、承力碗(10)、锁球(11)、密封圈(12)和尾罩(13)；其中，

所述底座(1)和被连接件I连接，所述上锁帽(7)与被连接件II连接；

所述底座(1)和被连接件I通过法兰形式连接；

所述上锁帽(7)和被连接件II之间通过法兰形式连接；

所述活塞(2)设置于所述底座(1)的内腔中，所述密封圈(12)设置于所述活塞(2)与所述底座(1)之间；

所述锁套(6)和所述底座(1)之间通过螺纹固连，所述上锁帽(7)和所述锁套(6)之间通过锥面配合实现面内约束；

所述弹簧(3)和所述挡块(4)能够在底座(1)的内腔内滑动；

所述滑块(8)通过端面与所述上锁帽(7)接触，并能够在尾罩(13)内的内腔内滑动；

所述拉杆(5)的一端与所述锁球(11)接触，所述拉杆(5)的另一端与所述锁紧螺母(9)相连接；

所述锁球(11)能够在锁套(6)内运动；所述承力碗(10)与所述滑块(8)之间通过锥面配合。

2.根据权利要求1所述的可重复压紧释放机构，其特征在于：所述底座(1)和被连接件I接触面为任意平面结构或曲面结构。

3.根据权利要求1所述的可重复压紧释放机构，其特征在于：所述上锁帽(7)和被连接件II接触面为任意平面结构或曲面结构。

4.根据权利要求1所述的可重复压紧释放机构，其特征在于：所述锁套(6)上留有相应的安装接口，通过螺栓和底座(1)固连。

5.根据权利要求1所述的可重复压紧释放机构，其特征在于：所述锁套(6)上均布圆孔，内置锁球(11)。

6.根据权利要求1所述的可重复压紧释放机构，其特征在于：所述活塞(2)安装在所述底座(1)的内腔中，两者能够发生相对运动。

7.根据权利要求1所述的可重复压紧释放机构，其特征在于：所述活塞(2)内安装弹簧(3)，提供活塞(2)和挡块(4)的复位力。

8.根据权利要求1所述的可重复压紧释放机构，其特征在于：所述拉杆(5)向左运动时推动挡块(4)运动，挡块(4)解除对锁球(11)约束，活塞(2)在弹簧力的作用下向左移动锁球(11)锁定拉杆(5)。

9.根据权利要求8所述的可重复压紧释放机构，其特征在于：为了实现自动锁定，弹簧力满足如下要求：

F_f＝F_密+F_球

F_s＝F_f+mg+ma

其中，F_s为弹簧力；F_f为摩擦力；mg为重力；ma为过载产生的力；F_密为密封圈摩擦系数；F_球为锁球的摩擦系数。

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