一种弹性补偿式拉绳锁紧机构的制作方法

本发明涉及航天器锁紧技术领域，尤其涉及一种弹性补偿式拉绳锁紧机构。

背景技术：

目前，航天器太阳帆板、折叠天线等可展开式部件的收拢锁紧一般通过螺栓、插销等进行直接刚性连接，该类传统锁紧机构具有可靠性高、连接刚度高等优点，普遍用于较大型航天器上相关部件的可解锁连接。但该类锁紧机构所对应的解锁机构原理与结构比较复杂，且具有制造成本高、解锁冲击大甚至可能产生污染物等缺点。随着当今航天器小型化、轻量化发展趋势，特别是微小卫星制造、应用领域的快速发展，该类锁紧机构已经明显不能满足领域技术发展的需求。小型航天器特别是微小卫星太阳帆板、折叠天性等可展开式部件对锁紧机构的提出了新的要求，其中包括结构简单紧凑且重量小、制造成本低、连接可靠、解锁冲击小、无污染等。

现有的凯夫拉、高强度聚乙烯等纤维绳因其具有抗拉强度高、空间环境稳定性好等突出优点在航天器中广泛使用。而且，该类纤维绳锁紧机构可设置满足结构紧凑、重量小、成本低、解锁冲击小等要求的小型解锁机构，满足当今及以后在小型航天器特别是微小卫星上的应用要求。然而，由于凯夫拉、高强度聚乙烯等纤维绳难以控制的蠕变产生的拉力衰减，使其在要求较大受载条件下长期保持稳定的锁紧机构中应用受限。

因此，解决凯夫拉、高强度聚乙烯等纤维绳在较大受载条件下长期稳定的问题，对其使用范围的扩展具有现实的意义。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了提供一种弹性补偿式拉绳锁紧机构，解决了凯夫拉、高强度聚乙烯等纤维绳在直接应用于太阳帆板、折叠天线等可展开式部件受载锁紧时因拉绳蠕变存在的锁紧困难、拉力衰减快等问题，且能给拉绳提供适合用于热切割的张紧力，使纤维类拉绳在锁紧释放机构中的较大受载应用成为可能。本发明具体通过如下技术方案实现：

一种弹性补偿式拉绳锁紧机构，所述锁紧机构包括：安装底座、压缩弹簧、t形滑套、调整螺钉、导向收集套、拉绳、紧定螺钉；所述安装底座的底面中心设置通孔，用于拉绳的通过与退出，所述安装底座的侧面设置一定深度的外螺纹，用于压缩弹簧的预加载以及导向收集套的安装；所述t形滑套、调整螺钉安装于所述导向收集套内，所述t形滑套中心设置足够长度的螺纹，以提供调整螺钉足够的调整范围；所述导向收集套一端设置环形顶面，以保证在解锁后t形滑套能够被阻挡并收集、调整螺钉能够保留足够的后退行程；所述导向收集套的侧面留有一定宽度圆柱面，以保证压缩弹簧-t形滑套组件受载后的径向稳定。

作为本发明的进一步改进，所述导向收集套设置一定深度的内螺纹，以保证其与安装底座的连接固定，侧面设置足够大的孔，以观察、测量压缩弹簧锁紧后的状态和压缩量。

作为本发明的进一步改进，所述t形滑套设置足够长度的导向段，以维持压缩弹簧在受压和释放动作的稳定性。

作为本发明的进一步改进，所述调整螺钉的外侧设置足够长度的螺纹，以保证其足够的调整范围，所述调整螺钉中心设置通孔，以供拉绳通过和轴向活动，顶端设置限位锥孔，以限制拉绳锁紧后的径向和轴向移动。

作为本发明的进一步改进，所述压缩弹簧设置与拉绳加载与形变相关的刚度与压缩量，以使其弹性补偿性能达到最优水平。

作为本发明的进一步改进，所述拉绳设定长度两端设置固化点，并进行复合固化处理以提高其刚度和承载能力。

作为本发明的进一步改进，所述紧定螺钉顶端设置凹槽，以供工具旋紧固定；末端设置一定深度沉孔，以供所述拉绳末端限位并固化。

作为本发明的进一步改进，所述锁紧机构锁紧时，所述拉绳一端通过紧定螺钉被紧固定位，其另一自由端依次通过安装底座、压缩弹簧、t形滑套、调整螺钉，并在调整螺钉顶面被紧固；通过旋转调整螺钉调节压缩弹簧的压缩量以达到调整拉绳设定拉力的目的；导向收集套旋入安装底座侧面螺纹，其内侧面与形滑套3配合提供径向限位；其侧面孔可供对压缩弹簧进行观察和测量。

作为本发明的进一步改进，所述锁紧机构解锁时，恒定受载的拉绳被割断，压缩弹簧瞬间释放被压缩位移并推动t形滑套-调整螺钉组件沿导向收集套内侧轴向运动，确保拉绳被完全切断且断裂端及时退出切割区域；最后，t形滑套顶面运动至导向收集套底面并被收集于此。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的弹性补偿锁紧机构优势在于：结构简单，动作可靠，容易实现批量制造及推广应用；机构锁紧力可调节，剩余锁紧力可测量；解决了纤维类拉绳在直接受载过程中因蠕变产生的拉力衰减过快的问题；降低了拉绳系统弹性系数，提高了其在振动、高低温变化等使用环境中的抗干扰能力。

附图说明

图1是本发明的弹性补偿锁紧机构的结构示意图；

图2是本发明的安装底座示意图；

图3是本发明的t形滑套示意图；

图4是本发明的调整螺钉示意图；

图5是本发明的导向收集套示意图；

图6是处理后拉绳示意图；

图7是本发明的紧定螺钉示意图；

图8是本发明的锁紧机构锁紧时示意图；

图9是本发明的锁紧机构解锁时示意图；

图10是图9沿正中线的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示，本发明的小型弹性补偿锁紧机构，包括安装底座1、压缩弹簧2、t形滑套3、调整螺钉4、导向收集套5、拉绳6、紧定螺钉7。

如图2所示，所述安装底座1的底面中心设置通孔8，用于拉绳的通过与退出。侧面设置一定深度的外螺纹9，用于压缩弹簧2的预加载以及导向收集套5的安装。

所述压缩弹簧2设置与拉绳6加载与形变相关的刚度与压缩量，以使其弹性补偿性能达到最优水平。

如图3所示，所述t形滑套3设置足够长度的导向段10，以维持压缩弹簧2在受压和释放动作的稳定性。中心设置足够长度的螺纹11，以提供调整螺钉4足够的调整范围。

如图4所示，所述调整螺钉4的外侧设置足够长度的螺纹12，以保证其足够的调整范围。中心设置通孔13，以供拉绳通过和轴向活动。顶端设置限位锥孔14，以限制拉绳锁紧后的径向和轴向移动。

如图5所示，所述导向收集套5设置一定深度的内螺纹15，以保证其与安装底座1的连接固定。侧面设置足够大的孔16，以观察、测量压缩弹簧2锁紧后的状态和压缩量。侧面留有一定宽度圆柱面17，以保证压缩弹簧2-t形滑套3组件受载后的径向稳定。一端设置环形顶面18，以保证在解锁后t形滑套3能够被阻挡并收集、调整螺钉4能够保留足够的后退行程。

如图6所示，所述拉绳6依据受载情况可以选择不同材质、编制方式和规格，设定长度两端设置固化点19、20，并进行复合固化处理以提高其刚度和承载能力。

所述紧定螺钉7如图7所示，顶端设置“一”或“十”形凹槽21，以供工具旋紧固定。末端设置一定深度沉孔22，以供拉绳6末端限位并固化。

本发明的弹性补偿锁紧机构锁紧时，如图8所示，拉绳6一端通过紧定螺钉7嵌入沉孔22并形成固化点20，其另一自由端依次通过安装底座1中心通孔8、压缩弹簧2、t形滑套3中心通孔11、调整螺钉4中心通孔13，并在调整螺钉7顶面限位孔14内形成固化点19。其中，拉绳6的两固化点19、20应用复合材料的成型机理进行固化处理，大大提高了拉绳固定处的刚度，减少了拉伸变形。此时，压缩弹簧2被压缩、拉绳6被拉伸，两者串联组成弹性系数更小的准弹性系统，该系统输出载荷作用于太阳帆板一、二的轴向压紧；该系统具有远小于拉绳的弹性系数，因此其受载对拉绳蠕变的敏感性大大降低。

需要时，通过旋转调整螺钉4的螺纹12可以调节压缩弹簧2的压缩量以达到调节设定拉绳6承载拉力的目的。导向收集套5内螺纹15旋入安装底座1侧面外螺纹9，其圆柱面17内侧与t形滑套3配合以提供径向限位；其侧面孔16可供对压缩弹簧2的压缩量进行观察和测量。

较优化设置为：t形滑套3顶面与导向收集套5环形底面18设置足够的距离，以保证拉绳6切断后能完全退出切割区域；调整螺钉7顶面外露于导向收集套5环形底面18之外，以避免其之间产生意外的干涉；通过导向收集套5侧孔16，可以直接观察和间接测量此时压缩弹簧2的压缩量。

如图9所示，弹性补偿锁紧机构解锁时，受载的拉绳6被割断，压缩弹簧2瞬间释放被压缩位移并推动t形滑套3-调整螺钉4组件沿导向收集套5圆柱面17内侧轴向运动，确保拉绳6被完全切断且断裂端及时退出切割区域。最后，t形滑套3顶面运动至导向收集套5环形底面18并被限位于此，压缩弹簧2剩余压缩量保证t形滑套3与导向收集套5压紧配合，保证解锁后的各零件仍相对稳定。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

对于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，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。