一种被动式空间锁紧释放装置的制作方法

本发明属于航空航天飞行器技术领域，涉及一种空间锁紧释放装置。

背景技术：

各舱段在轨组件或舱外试验均需使用舱外机械臂产品实现，而舱外机械臂产品在舱体发射段均需采用各种各样的压紧机构将其压紧在舱体上，一方面保证各舱段的外包络尺寸尽量小，不超过运载火箭整流罩包络；另一方面，压紧可靠的产品才可克服发射段火箭带来的各种严酷力学条件，保证产品发射过程中不损坏。舱段随火箭入轨后，机械臂等各种舱外机构类产品均需自动释放，并运动到指定位置完成后续任务。目前自动释放的产品主要有爆炸螺栓、分离螺母、火工包带、火工切割器等成熟方案与产品。但是现有产品均为一次性动作产品，无法满足地面多次试验验证工作需求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：本发明提供一种被动式空间锁紧释放装置，该装置用于锁紧与释放固定在舱体外壁的空间机械臂，保证该舱外机械臂发射段克服运载带来的力学环境载荷，保护空间机械臂发射段不发生损坏，入轨后配合被锁紧产品动作，以电动解锁作为主份释放方案，以火工品自动解锁释放作为备份释放方案。

本发明所采用的技术方案如下：一种被动式空间锁紧释放装置，包括壳体、锁钩组件、滑动销、压板、操作杆、端盖、包带组件、底罩、拉簧组件；

壳体包括法兰盘和法兰盘中心凸起的圆筒部分；在圆筒部分外侧沿周向均布用于安装锁钩的沟槽，每个沟槽内均安装一组锁钩组件；

圆筒部分的侧壁上从端口开始沿纵向对称设置若干压板滑槽，锁钩组件的锁钩一端端部设置腰形孔，腰形孔内安装滑动销，压板通过滑动销与锁钩连接，各压板在压板滑槽中滑动，形成柱销运动副；锁钩另一端从壳体的法兰盘上开设的锁钩行程槽伸出，通过钩状结构将被压设备压紧在壳体上；端盖固定安装在圆筒部分的端口，各压板通过拉簧组件与端盖连接；

若干操作杆沿周向均匀分布在包带组件上；包带组件套在锁钩组件外，包带结构上设置爆炸螺栓，通过爆炸螺栓实现解锁；底罩安装在壳体上，罩住包带组件及锁钩组件，底罩侧壁上沿纵向开有操作杆活动槽，操作杆从操作杆活动槽伸出。

锁钩组件包括锁钩销、锁钩、扭簧柱、扭簧；壳体的圆筒部分外的沟槽内均扭簧柱、扭簧、锁钩与锁钩销，扭簧套装在扭簧柱上；锁钩通过锁钩销安装在壳体外侧沟槽内，与壳体组成铰链机构；扭簧安装柄安装在锁钩中部与壳体的圆筒部分之间，保持预紧力。

拉簧组件包括拉簧、拉簧固定销与拉簧固定板；各压板上均安装有拉簧固定板，拉簧两端通过拉簧固定销分别与拉簧固定板与端盖连接，拉簧保持预紧力。

包带组件包括包带销、中间杆、连接杆、安装杆、爆炸螺栓；中间杆一端通过包带销与连接杆组成铰链机构，另外一端通过包带销与安装杆组成铰链机构，连接杆与安装杆之间分别由爆炸螺栓首尾连接，组成封闭的包带结构。

手动解锁时，手动将各锁钩向内侧按压，锁钩向内侧翻转运动，并带动压板沿压板滑槽向壳体的法兰盘方向运动，同时利用操作杆将包带组件向端盖方向拉动，使包带组件脱离锁钩外侧平面；释放锁钩后，锁钩在扭簧作用下向外翻转，压板在锁钩和拉簧共同作用下向端盖方向运动，使得锁钩进一步外翻，完成手动解锁动作。

手动恢复时，手动将锁钩向内侧按压，锁钩向内侧翻转运动，并带动压板向壳体的法兰盘方向运动，同时利用操作杆将包带组件向壳体的法兰盘方向拉动到规定位置，使包带组件与各锁钩外侧平面接触后放开锁钩，锁钩在扭簧与拉簧作用下向外翻转，压板在拉簧作用下向端盖方向运动，使得锁钩压紧在包带组件上。

火工起爆时，连接杆与安装杆之间连接被解除，在包带预紧力与锁钩翻转力作用下，连接杆、中间杆与安装杆向外侧运动，锁钩在扭簧与拉簧作用下向外翻转，释放被锁钩压紧的装置。

本发明与现有技术相比的有益效果如下：

(1)本发明的被动式空间锁紧释放装置具有地面手动重复锁紧与释放功能、火工自动释放功能，配合被锁紧的空间机械臂，具有电动锁紧与解锁功能。

(2)现有用于空间分离的成熟方案与产品有爆炸螺栓、分离螺母、火工包带、火工切割器等，均为一次性动作产品，无法满足地面多次试验验证工作需求。本发明的被动式空间锁紧释放装置提出爆炸螺栓与连杆机构高度集成，实现爆炸螺栓、扭簧、拉簧控制锁钩联动功能。解决现有一次性工作带来地面试验验证难以实现的问题。

(3)本发明的被动式空间锁紧释放装置技术特点为锁紧与解锁方式多、手动操作简单、机构集成度高、多重备份、解锁释放动作可靠等。本发明采用火工与机构相结合的方案，配合被锁紧件的主动动作，本发明具有电动解锁与释放、手动解锁与释放、双火工品互为备份的一次性火工释放的功能。具有锁紧与解锁方式多、手动操作简单、机构集成度高、多重备份、解锁释放动作可靠等特点。

附图说明

图1为本发明的被动式空间锁紧释放装置布局与结构组成示意图；

图2为本发明的被动式空间锁紧释放装置锁钩锁紧与解锁原理示意图；

图3是本发明的被动式空间锁紧释放装置包带组件原理示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

为了更好的说明本发明，下方结合附图对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明的一种被动式空间锁紧释放装置包括壳体1、锁钩销2、滑动销3、锁钩4、压板5、操作杆6、端盖7、包带销8、中间杆9、连接杆10、扭簧柱11、安装杆12、爆炸螺栓13、扭簧14、底罩15、拉簧16、拉簧固定销17与拉簧固定板18。

壳体1包括法兰盘和法兰盘中心凸起的圆筒部分；在圆筒部分外侧沿周向以90°夹角均布4个用于安装锁钩4的沟槽，每个沟槽内均安装扭簧柱11、扭簧14、锁钩4与锁钩销2，扭簧14套装在扭簧柱11上，扭簧柱11位于沟槽内靠近法兰盘的一侧；锁钩4通过锁钩销2安装在壳体1外侧沟槽内，与壳体1组成铰链机构，锁钩销2位于沟槽内靠近圆筒部分的端口一侧，扭簧安装柄安装在锁钩4中部与壳体1之间，保持一定的预紧力。圆筒部分沿纵向对称设置若干条压板滑槽，锁钩4一端端部设置腰形槽，腰形孔内安装滑动销3，压板5通过滑动销3与锁钩4连接，压板5在压板滑槽中上下运动，形成柱销运动副。压板5上安装有拉簧固定板18，拉簧固定板18上安装拉簧固定销17，端盖7固定安装在圆筒部分的端部，端盖7内侧安装拉簧固定销17，拉簧固定板18与端盖7之间安装4个拉簧16，拉簧16保持一定的预紧力。

中间杆9一端通过包带销8与连接杆10组成铰链机构，另外一端通过包带销8与安装杆12组成铰链机构，连接杆10与安装杆12之间由爆炸螺栓13首尾连接，从而组成一条封闭的包带组件，3个操作杆6分别安装在2个安装杆12与中间杆9上。包带组件套在锁钩4外；底罩15安装在壳体1上，为刚性连接，底罩15侧壁上沿纵向开有操作杆活动槽，操作杆6从操作杆活动槽伸出。

锁钩4从壳体1的法兰盘上开设的锁钩行程槽伸出，将被压产品压紧在壳体1上端面。

如图2所示，本发明的被动式空间锁紧释放装置锁钩锁紧与解锁原理示意图。锁钩4与壳体1之间为铰链机构，锁钩4可围绕壳体1向内外侧摆动，锁钩4底部与压板5之间为柱销运动副，压板5的轴向直线运动通过柱销副转换为锁钩4向内外侧摆动，因此在空载状态下，锁钩4在扭簧14与拉簧16作用下受向外翻转的力矩，从而将锁钩4压在位于锁钩4外侧的包带组件上，保持包带组件相对于壳体1的相对位置。手动解锁时，手动将4个锁钩4向内侧按压，锁钩4向内侧翻转运动，并带动压板5沿压板滑槽向壳体1的法兰盘方向运动，同时利用操作杆6将包带组件向端盖7方向拉动，使其脱离锁钩4外侧平面，手释放4个锁钩4后，锁钩4在扭簧14作用下向外翻转，压板5在锁钩4和拉簧16共同作用下向端盖7方向运动，使得锁钩4进一步外翻，完成手动解锁动作。手动恢复时，手动将4个锁钩4向内侧按压，锁钩4向内侧翻转运动，并带动压板5向壳体1的法兰盘方向运动，同时利用操作杆6将包带组件向壳体1的法兰盘方向拉动到规定位置，使其与4个锁钩4外侧平面接触后放开4个锁钩4，4个锁钩4在扭簧14与拉簧16作用下向外翻转，压板5在拉簧16作用下向端盖7方向运动，压紧在包带组件上。

4个锁钩4互为备份，其中2个锁钩4即可完成锁紧工作。4个扭簧14与4个拉簧16互为备份，单在扭簧14作用、单在拉簧16作用或扭簧14、拉簧16同时作用，均可完成解锁动作。若扭簧14与拉簧16同时故障，也可通过被锁紧的空间机械臂锥头推出，按压压板5使其到达解锁位置。

如图3是本发明的被动式空间锁紧释放装置包带组件原理示意图。中间杆9一端与安装杆12通过包带销8形成铰链机构，另外一端与连接杆10通过包带销8形成铰链机构，连接杆10与安装杆12之间采用爆炸螺栓13连接，从而组成封闭的包带组件，包带组件的2段中间杆9中部压紧在2个锁钩4上，2处连接杆10与安装杆12连接位置用于压紧另外2个锁钩4。火工起爆时，连接杆10与安装杆12之间刚性连接被解除，在包带预紧力与锁钩4翻转力作用下，连接杆10、中间杆9与安装杆12向外侧运动，锁钩4在扭簧14与拉簧16作用下向外翻转，释放被压紧的空间机械臂。

包带组件上的2个爆炸螺栓13互为备份，其中1个爆炸螺栓或2个爆炸螺栓同时起爆，均可解除锁钩4的外侧约束。

综上，本发明的被动式空间锁紧释放装置提出爆炸螺栓与连杆机构高度集成，通过2个爆炸螺栓、4个扭簧、4个拉簧控制4个锁钩联动功能。。本发明具有地面手动重复锁紧与释放功能、火工自动释放功能，配合被锁紧的空间机械臂，具有电动锁紧与解锁功能。

因此本发明的被动式空间锁紧释放装置技术特点为锁紧与解锁方式多、手动操作简单、机构集成度高、多重备份、解锁释放动作可靠等。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知技术。