CN216233086U - 一种回缩避让式锁紧释放装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种回缩避让式锁紧释放装置，包括支撑单元、锁紧单元、分离单元和回缩单元四个模块。被锁紧结构通过转接板支撑在旋转支撑座的花瓣结构上，旋转支撑座花瓣结构下缘支撑在外壳的楔形结构上，锁紧单元依次压紧脱开弹簧、转接板和旋转支撑座；解锁时，分瓣螺母分离，锁紧螺栓失去限位而被脱开弹簧弹出，旋转拉簧拉动滑动栓运动，进而拨动旋转支撑座旋转，旋转一定角度后，旋转支撑座在回缩弹簧作用下缩回外壳内，释放完成。在轨运行过程中，旋转拉簧会持续拉紧旋转支撑座，避免其发生转动。该装置可在被锁紧的结构和旋转支撑座之间产生可控间隙，避让被锁紧结构的工作行程，该装置结构紧凑、空间利用率高、装配简便、包容性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及航天器结构与机构的技术领域，特别涉及一种空间锁紧释放装置。
背景技术
航天器需要多种解锁装置实现两个结构之间的连接、锁紧与可控解锁功能，现有技术中的锁紧释放装置大多针对的是两个结构处于不同的安装基体，需要完全分离才能正常工作的场合，这种情况下，被锁紧结构在解锁之后成为两个独立运动的物体，例如多级运载火箭的分离、卫星与运载火箭之间的分离等。而对于航天器上的旋转类结构，发射阶段需要对其进行锁紧，保证结构能够承受发射力学环境，入轨解锁之后，被锁紧结构仍然连接在同一基体上，且工作中彼此之间存在相对运动。这就需要锁紧释放装置不仅能够可靠锁紧、可控解锁，还能在不增加其他辅助结构的前提下，使释放后的被锁紧结构之间产生足够的间隙，避免可能的摩擦或碰撞，确保航天器正常工作。
发明内容
本实用新型针对旋转类结构的锁紧分离需求，解决现有锁紧释放技术中存在的分离后间隙不受控、碰撞风险高、结构复杂等问题，提供一种结构紧凑、连接可靠、释放后间隙可控的锁紧释放装置。
本实用新型采用的技术方案为：一种回缩避让式锁紧释放装置，其包括支撑单元、锁紧单元、分离单元和回缩单元四个模块。
其中，支撑单元包括旋转支撑座、外壳和转接板；旋转支撑座上端和外壳内侧沿周向分别设有多个花瓣结构和楔形结构，连接时，被锁紧结构通过转接板支撑在旋转支撑座的花瓣结构上，旋转支撑座花瓣结构下缘支撑在外壳的楔形结构上，外壳底端固定在航天器舱板上。
其中，锁紧单元包括锁紧螺栓、加载螺母和分瓣螺母；锁紧螺栓顶部固定有弹簧压盖，预压缩的脱开弹簧安装在弹簧压盖和转接板之间；连接时经加载螺母向锁紧螺栓施加预紧载荷，从而向下压紧脱开弹簧、转接板和旋转支撑座，锁紧螺栓下端与拼合的分瓣螺母配合。
其中，分离单元采用脱开弹簧为解锁时锁紧螺栓弹出提供驱动力。
其中，回缩单元包括回缩弹簧、滑动栓和旋转拉簧，预压缩的回缩弹簧安装在楔形结构和旋转支撑座的翻边之间，旋转拉簧和滑动栓设置在外壳顶端的环形槽中。
锁紧状态下，由于锁紧螺栓预紧力的作用，转接板、旋转支撑座的空间位置被固定，起承力锁紧的作用；解锁时，分瓣螺母分离从而解除对锁紧螺栓的限位，锁紧螺栓在脱开弹簧回复力作用下弹出。旋转拉簧拉动滑动栓运动，同时拨动旋转支撑座旋转；旋转支撑座旋转一定角度后，其花瓣结构与外壳的楔形结构在周向上完全错开，花瓣结构旋转到两个楔形结构之间的缺口区，旋转支撑座失去纵向的限位，进而在回缩弹簧作用下缩回外壳内，释放完成；此时被锁紧结构和旋转支撑座之间的间隙最大，可防止分离后的结构之间发生摩擦或碰撞；在轨运行过程中，旋转拉簧会持续拉紧旋转支撑座，避免其发生转动。
进一步地，所述旋转支撑座上端的花瓣结构，其内侧支撑转接板的面为圆锥面，外侧下缘与外壳楔形结构配合的面为球面。
进一步地，所述外壳顶端内侧的楔形结构，其上表面为圆锥面，用于和旋转支撑座花瓣结构外侧下缘的球面配合，从而为旋转支撑座提供支撑。
进一步地，所述外壳楔形结构圆锥面沿逆时针方向设置有凸起止动结构，用于限制旋转支撑座的转动位置。
进一步地，所述外壳内在楔形结构下方设有一个圆柱腔体，腔体内径大于回缩弹簧外径，用于安装回缩弹簧以及限制释放后旋转支撑座的位置。
进一步地，所述旋转支撑座的花瓣结构和所述外壳上的楔形结的个数相同，不少于2个，沿周向均布设置，旋转支撑座花瓣结构的周向角度小于外壳两个楔形结构之间的缺口区的角度。
进一步地，所述旋转支撑座的翻边设置在旋转支撑座下端，翻边的外径大于外壳楔形结构的内径和回缩弹簧的外径。
进一步地，所述旋转支撑座沿周向设有1个或多个限位孔，用于在装配时插入止动工装，从而限制其转动。
进一步地，所述外壳顶端沿周向设有限位孔，孔的个数和位置与旋转支撑座的限位孔对应，用于插入止动工装。
进一步地，所述外壳顶端设有环形槽，为滑动栓和旋转拉簧提供安装定位和运动轨道。
进一步地，所述滑动栓为弧形结构，能够在外壳的环形槽中滑动；滑动栓纵向设有腰形孔，孔内设有止动螺钉，用于限制滑动栓的运动行程；滑动栓内侧面上固定有旋转拨杆，用于拨动旋转支撑座转动。
进一步地，所述转接板下端为球面，用于和旋转支撑座花瓣结构的圆锥面配合。
进一步地，该装置的加载螺母经球面垫片与转接板配合，降低锁紧螺栓安装过程的对中性要求。
进一步地，该装置还设有螺栓收纳罩，能够限制脱开弹簧的回复长度，防止释放后脱开弹簧和锁紧螺栓失控飞出。
进一步地，所述脱开弹簧设置在转接板和弹簧压盖之间，弹簧压盖固定在锁紧螺栓顶端，装置一旦解锁，脱开弹簧能迅速将锁紧螺栓弹起，并持续将锁紧螺栓限制在螺栓收纳罩内，避免其再次落回，提高锁紧螺栓弹出和收纳的可靠性。
本实用新型与现有的锁紧分离技术相比，具有分离后间隙可控、结构紧凑、结构包容性好等优点，具体表现在以下几个方面：
(1)本实用新型所采用的回缩单元能够保证释放后旋转支撑座旋转到指定的位置，从而在被锁紧的结构和旋转支撑座之间产生可控间隙，避让被锁紧结构的工作行程，这种回缩避让式设计避免了分离之后被锁紧结构和锁紧释放装置之间产生碰撞或磨损的可能。
(2)本实用新型的锁紧释放装置结构紧凑，同时具备连接、锁紧、解锁、释放和间隙保持的功能，空间利用率高。
(3)本实用新型中转接板与旋转支撑座、旋转支撑座和外壳之间的配合面均采用球面-圆锥面配合，具有自定心效果，降低了装配难度。
(4)本实用新型的锁紧释放装置在分离后不会产生碎块或者污染物，所有零件均有可靠的收纳空间，有效防止对相关结构上的精密组件造成损坏的可能。
附图说明
图1为本实用新型的总体结构示意图，其中图1(a)为锁紧状态，图1(b)为分离状态；
图2为本实用新型旋转支撑座的结构示意图；
图3为本实用新型转接板的剖视图；
图4为本实用新型外壳的结构示意图，其中图4(a)为三维视图，图4(b)为剖视图；
图5为本实用新型回缩单元的结构示意图；
图6为本实用新型回缩功能示意图，其中图6(a)为锁紧状态，图6(b)为分离状态；
图7为旋转支撑座装配方式示意图。
附图标号说明：1.旋转支撑座；2.转接板；3.回缩弹簧；4.外壳；5.脱开弹簧；6.弹簧压盖；7.锁紧螺栓；8.加载螺母；9.球面垫片；10.螺栓收纳罩；11.滑动栓；12.旋转拉簧；13.旋转拔杆；14.止动螺钉；15.固定螺钉；16.分瓣螺母；101.旋转支撑座圆锥面；102.旋转支撑座球面；103.翻边；104.旋转支撑座限位孔；201.转接板球面；202.球窝；401.外壳圆锥面；402.环形槽；403.开槽；404.外壳限位孔；405.法兰；406.凸起；407.圆柱腔体。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。
本实用新型的总体结构如图1(a)、图1(b)所示。锁紧状态下，被锁紧结构通过转接板2支撑在旋转支撑座1上，旋转支撑座1支撑在外壳4上；锁紧螺栓7顶部固定有弹簧压盖6，预压缩的脱开弹簧5安装在弹簧压盖6和转接板2之间，连接时通过加载螺母8向锁紧螺栓7施加预紧载荷，从而压紧球面垫片9、转接板2和旋转支撑座1，锁紧螺栓7下端与拼合的分瓣螺母16配合；在锁紧螺栓7的预紧力的作用下，转接板2、旋转支撑座1的空间位置被固定。预压缩的回缩弹簧3安装在外壳4和旋转支撑座1之间，旋转拉簧12和滑动栓11设置在外壳4顶端的环形槽中。
解锁释放时，分瓣螺母16分离从而解除对锁紧螺栓7的限位，锁紧螺栓7在脱开弹簧5回复力作用下弹出，并收纳在螺栓收纳10内。旋转拉簧12拉动滑动栓11运动，同时拨动旋转支撑座1旋转；旋转支撑座1旋转一定角度后，在回缩弹簧3作用下向外壳4内缩回，分离完成。
本实用新型旋转支撑座1的结构如图2所示。其上端沿周向均匀设置有4个花瓣结构；花瓣结构内侧为圆锥面101，用于支撑转接板2；花瓣结构下端为球面102，用于和外壳4配合。旋转支撑座1下端设有翻边103，用于传递回缩弹簧3的弹性回复力；在旋转支撑座1中部，沿周向设有限位孔104，用于在装配阶段插入止动工装。
本实用新型转接板2的结构如图3所示，其为回转式平板结构，下端为球面201，用于和旋转支撑座1的圆锥面101配合，上端设有球窝202，用于放置球面垫片9，从而降低锁紧螺栓7和加载螺母8安装时的对中难度。
本实用新型外壳4的结构如图4(a)和图4(b)所示，其顶端内侧分布有4个楔形结构，楔形结构上表面为用于和旋转支撑座球面102配合的外壳圆锥面401，外壳圆锥面401逆时针端设有凸起406，用于限制旋转支撑座1的转动位置；外壳4顶端设有环形槽402，用于装配旋转拉簧12以及滑动栓11；外壳4顶端内侧沿周向对称分布有两个开槽结构403，便于旋转拨杆13的安装以及运动；外壳4顶端外侧沿周向设有与旋转支撑座限位孔104的位置对应的限位孔404；外壳4底端为法兰405，用于外壳4在航天器舱板上的固定；楔形结构下方为圆柱腔体407，用于回缩弹簧3的安装以及分离后旋转支撑座1的限位。
本实用新型的回缩单元的具体结构如图5所示，滑动栓11和旋转拉簧12安装在环形槽402内，并能沿环形槽402周向运动；旋转拉簧12一端通过固定螺钉15固定在环形槽402内，另一端连接在滑动栓11上，环形槽402内所设止动螺钉14用于限制滑动栓11周向运动的行程；旋转拨杆13固定在滑动栓11内侧面上，另一端穿过开槽403与旋转支撑座1接触(图中未画出)，从而在解锁时通过旋转拨杆13拨动旋转支撑座1旋转。
本实用新型的回缩过程如图6(a)和图6(b)所示，锁紧状态下，回缩弹簧3被旋转支撑座1的翻边103压紧，其空间位置固定；解锁释放时，旋转拨杆13拨动旋转支撑座1旋转一定角度后，旋转支撑座1的花瓣结构达到外壳上两个楔形结构中间的缺口区，旋转支撑座失去纵向的约束，回缩弹簧3的回复力推动旋转支撑座1下移，从而完成旋转支撑座1的回缩过程，避让被锁紧结构的在轨运行。
本实用新型旋转支撑座1的装配方式如图7所示，止动工装穿过外壳限位孔404插入旋转支撑座限位孔104中，从而限制旋转支撑座1的周向转动；在锁紧螺栓7预紧力施加完毕之后，旋转支撑座1的位置被锁定，此时将止动工装拔出，完成装配过程。
需要指出的是，旋转支撑座1的花瓣结构和外壳4上的楔形结构数目并不限于4个，事实上花瓣结构和楔形结构的设置仅需满足以下两点即可：一是数目不少于2个，沿周向均布设置，以确保受力平衡；二是在周向上，花瓣结构的角度应小于两个楔形结构之间的缺口区的角度，以确保释放后旋转支撑座能够顺畅回缩。
本实用新型未详细公开的部分属于本领域的公知技术，另外，可以理解，本实用新型中的回缩弹簧3、脱开弹簧5以及旋转拉簧12均为本领域标准元件。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种回缩避让式锁紧释放装置，其特征在于，包括支撑单元、锁紧单元、分离单元和回缩单元四个模块；其中，
所述支撑单元包括旋转支撑座(1)、转接板(2)和外壳(4)，旋转支撑座(1)上端和外壳(4)内侧沿周向分别设有多个花瓣结构和楔形结构，锁紧状态下，被锁紧结构通过转接板(2)支撑在旋转支撑座(1)的花瓣结构上，旋转支撑座(1)花瓣结构下缘支撑在外壳(4)的楔形结构上；
所述锁紧单元包括锁紧螺栓(7)、加载螺母(8)和分瓣螺母(16)，连接时经加载螺母(8)向锁紧螺栓(7)施加预紧载荷，压紧脱开弹簧(5)、转接板(2)和旋转支撑座(1)，锁紧螺栓(7)下端与分瓣螺母(16)配合；
所述分离单元采用脱开弹簧(5)为解锁时锁紧螺栓(7)弹出提供驱动力；
所述回缩单元包括回缩弹簧(3)、滑动栓(11)和旋转拉簧(12)，预压缩的回缩弹簧(3)安装在楔形结构和旋转支撑座(1)的翻边之间，旋转拉簧(12)和滑动栓(11)设置在外壳(4)顶端的环形槽中；
解锁时，分瓣螺母(16)分离，锁紧螺栓(7)失去限位并在脱开弹簧(5)回复力作用下弹出，旋转拉簧(12)拉动滑动栓(11)运动，进而拨动旋转支撑座(1)旋转，当旋转支撑座(1)的花瓣结构旋转到外壳(4)两个楔形结构之间的缺口区时，旋转支撑座(1)在回缩弹簧(3)作用下缩回外壳内，释放完成。
2.根据权利要求1所述的回缩避让式锁紧释放装置，其特征在于，所述旋转支撑座(1)的花瓣结构，其内侧支撑转接板(2)的面为圆锥面，外侧下缘与外壳(4)楔形结构配合的面为球面。
3.根据权利要求1所述的回缩避让式锁紧释放装置，其特征在于，所述转接板(2)下端为球面，用于和旋转支撑座(1)花瓣结构的圆锥面配合。
4.根据权利要求1所述的回缩避让式锁紧释放装置，其特征在于，所述外壳(4)楔形结构的上表面为圆锥面，用于和旋转支撑座(1)花瓣结构外侧下缘的球面配合；外壳(4)楔形结构圆锥面逆时针一端设有凸起止动结构。
5.根据权利要求1所述的回缩避让式锁紧释放装置，其特征在于，所述外壳(4)内在楔形结构下方设有圆柱腔体，腔体内径大于回缩弹簧(3)外径。
6.根据权利要求1所述的回缩避让式锁紧释放装置，其特征在于，所述旋转支撑座(1)的花瓣结构和所述外壳(4)的楔形结构的个数相同，不少于2个，沿周向均布设置，花瓣结构的周向角度小于两个楔形结构之间的缺口区的角度。
7.根据权利要求1所述的回缩避让式锁紧释放装置，其特征在于，所述旋转支撑座(1)的翻边设置在旋转支撑座(1)下端，翻边的外径大于外壳(4)楔形结构的内径和回缩弹簧(3)的外径。
8.根据权利要求1所述的回缩避让式锁紧释放装置，其特征在于，所述旋转支撑座(1)和外壳(4)上沿周向设有位置对应的限位孔，用于插入止动工装。
9.根据权利要求1所述的回缩避让式锁紧释放装置，其特征在于，所述滑动栓(11)为弧形结构，其纵向设有腰形孔，孔内设有止动螺钉(14)，用于限制滑动栓(11)的运动行程；滑动栓(11)内侧面上固定有旋转拨杆(13)，用于拨动旋转支撑座(1)转动。
10.根据权利要求1所述的回缩避让式锁紧释放装置，其特征在于，所述转接板(2)上方设有螺栓收纳罩(10)，防止释放后脱开弹簧(5)和锁紧螺栓(7)失控飞出。
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| CN202123192486.8U CN216233086U (zh) | 2021-12-19 | 2021-12-19 | 一种回缩避让式锁紧释放装置 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114194422A (zh) * | 2021-12-19 | 2022-03-18 | 北京灵翼航宇科技有限公司 | 一种回缩避让式锁紧释放装置 |
| CN116101519A (zh) * | 2023-01-09 | 2023-05-12 | 中国科学院空间应用工程与技术中心 | 一种旋转配合直线位移运动的锁紧装置及空间载荷 |
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| CN114194422B (zh) * | 2021-12-19 | 2024-06-18 | 北京灵翼航宇科技有限公司 | 一种回缩避让式锁紧释放装置 |
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| CN116101519B (zh) * | 2023-01-09 | 2023-07-25 | 中国科学院空间应用工程与技术中心 | 一种旋转配合直线位移运动的锁紧装置及空间载荷 |
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