一种空间载荷展收装置

1.本发明涉及空间站科学实验相关技术领域，具体涉及一种空间载荷展收装置。


背景技术：

2.随着空间科学、空间技术的发展以及人类对宇宙空间的不断探索，需要进行的空间实验越来越多。尤其随着空间站的建成、卫星发射数量爆发式增长，空间科学实验载荷需要依托的空间运动装置种类朝着多样化、基础化、长寿命、可扩展方向发展。航天发射任务具有对发射体积、发射重量、供电、通信资源紧缺的特点，空间环境具有高低温交变、高真空、强辐射、空间碎片冲击等环境特点，复杂的任务需求和环境特点，对空间运动装置的种类和形式提出了较高要求。
3.空间运动装置设计需着重考虑空间环境与地面环境不同引起的差异，空间环境与地面环境主要差异有微重力、压力差、辐射传热、黏着与冷焊、真空出气、空间碎片与微流星、冷黑环境、太阳辐照等，设计空间运动装置时需要尽可能简化设计，从冗余、润滑、高裕度、热防护、密封设计、静电防护并结合可靠性试验提高运动装置的可靠性。
4.设计一种本体尺寸小、体积小，在轨展开尺寸大，便于科学载荷实验，为科学试验载荷的安装提供支持，成为亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明为了解决现有技术问题中的一种或几种，提供了一种空间载荷展收装置。
6.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种空间载荷展收装置，包括展收驱动机构、锁紧机构以及至少两个依次通过铰链铰接的展开平台，所述展收驱动机构的动力部安装在相邻两个展开平台的其中一个展开平台上，所述展收驱动机构的传动齿轮转动连接在相邻两个展开平台的铰链上，并与另一个展开平台相连接；所述锁紧机构包括锁闩和锁紧组件，所述锁闩和锁紧组件分别安装在相邻的两个所述展开平台上；
7.所述展收驱动机构的动力部与所述传动齿轮传动连接并驱动传动齿轮绕所述铰链转动，进而带动另一个展开平台绕所述铰链转动；相邻两个所述展开平台在所述展收驱动机构的驱动下完全收拢，所述锁紧组件与所述锁闩适配卡接；相邻两个所述展开平台在所述展收驱动机构的驱动下完全展开，形成直线型支撑平台。
8.本发明的有益效果是：本发明的空间载荷展收装置，通过展收驱动机构的动力部驱动传动齿轮运动，并带动与传动齿轮连接的展开平台运动，使相邻两个展开平台收拢或展开，并利用锁紧组件与锁闩配合对展开后的两个展开平台进行锁紧定位，有利于相邻两个展开平台相对运动的稳定可靠性，克服空间的特殊环境，环境适应性强，便于多种空间科学实验装置安装，便于各科学载荷在轨更换的长期服役。而且各个机构在轨更换方便，使空间载荷展收装置具有较好的维修性，有效延长展开平台的工作时间，节约资源和成本。本发明的空间载荷展收装置可以实现展开平台在地面收拢状态时具有较小尺寸，便于地面存放、运输、试验和发射；在轨展开状态时具有较大尺寸，在有限的空间内使其在轨展开为较
大的空间，展开平台能够提供辅助运动装置安装对应试验设备的运动装置，在轨大尺寸的展开平台便于尽可能多的进行科学实验，在有限的空间内获取更多的科学实验数据。
9.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
10.进一步，所述锁紧组件包括锁舌座、拉簧以及锁舌，所述锁舌中部转动连接在所述锁舌座上，所述锁舌一端通过拉簧与锁舌座连接，所述锁舌另一端伸出锁舌座，并当相邻两个所述展开平台完全收拢时与所述锁闩适配卡接。
11.采用上述进一步方案的有益效果是：将锁舌中部转动连接在锁舌座上，并利用拉簧可以为锁舌卡入锁闩提供复原作用力。
12.进一步，所述锁舌的一侧设有卡槽，所述锁闩包括锁闩座和锁闩轴，所述锁闩座中具有卡接间隔，所述锁闩轴连接在所述卡接间隔中，所述锁闩轴上设有与所述锁舌上卡槽适配的卡接轴承。
13.采用上述进一步方案的有益效果是：通过在锁舌一侧设置卡槽，并在锁闩轴上设置卡接轴承，当锁舌与锁闩适配卡接的时候，锁舌在运动的过程中，锁舌的一侧可以抵接卡接轴承，锁舌的一端拉动拉簧，卡接轴承在锁舌的摩擦力作用下转动，当锁舌的卡槽运动到卡接轴承位置时，可在拉簧复原力作用下，使卡接轴承卡入到卡槽内，整个卡接过程流畅稳定，受空间环境影响小。
14.进一步，所述锁闩座包括两个上下间隔布置的锁闩板，所述锁闩轴位于两个锁闩板之间的卡接间隔中，且两端分别与两个锁闩板连接。
15.采用上述进一步方案的有益效果是：采用间隔布置的锁闩板，可为锁舌的运动以及锁舌与卡接轴承的卡接提供运动间隙。
16.进一步，所述锁舌座上开设有拉簧槽和锁舌槽，所述拉簧装配在所述拉簧槽内，所述锁舌转动装配在所述锁舌槽内，所述拉簧槽与所述锁舌槽相互连通且成v型排布。
17.采用上述进一步方案的有益效果是：采用v型排布的拉簧槽和锁舌槽，可为拉簧以及锁舌的装配提供结构支撑。
18.进一步，所述锁舌槽的一侧槽壁为靠近所述拉簧槽的限位槽壁，所述限位槽壁包括相互连接且成角度布置的第一限位段和第二限位段；所述锁舌通过转轴转动连接在所述锁舌槽内，且以所述转轴为界分为锁定段和连接段，所述连接段的自由端与所述拉簧连接，所述锁定段与所述锁闩适配卡接；当所述锁舌与所述锁闩适配卡接时，所述第一限位段与所述锁舌的锁定段适配；当所述锁舌与所述锁闩解除卡接时，所述第二限位段与所述锁舌的连接段适配。
19.采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置第一限位段，当锁舌与所述锁闩适配卡接时，可以对锁舌进行限位支撑；通过设置第二限位段，当锁舌未与所述锁闩适配卡接时，可以对锁舌进行限位支撑，避免锁舌在拉簧作用下运动过量。
20.进一步，所述锁舌座靠近所述锁舌的位置开设有限位槽，所述限位槽与所述卡槽合围形成对所述锁闩进行限位卡接的限位卡接槽。
21.采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置限位槽，可与锁舌上的卡槽配合对锁闩进行限位，锁定结构更加稳定可靠。
22.进一步，所述展收驱动机构的动力部包括驱动电机，所述驱动电机的输出端连接有驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述传动齿轮传动连接；相邻两个所述展开平台通过两个或
两个以上铰链进行铰接，所述传动齿轮转动连接在其中一个所述铰链上；相邻两个所述展开平台中的其中一个展开平台的侧壁上设有展开到位传感器。
23.采用上述进一步方案的有益效果是：利用两个或两个以上铰链将相邻两个展开平台进行铰接，使展收过程更加稳定可靠。
24.进一步，还包括载荷本体，每个所述展开平台的上侧均安装有所述载荷本体；所述展开平台顶部设有第一阶梯结构，所述载荷本体底部设有与所述第一阶梯结构适配的第二阶梯结构，所述载荷本体通过所述第二阶梯结构与所述第一阶梯结构对接，实现与展开平台的装配。
25.采用上述进一步方案的有益效果是：空间载荷展收装置可以对载荷本体进行展收，实现载荷本体不同尺寸的变化。通过设置阶梯结构来进行装配，便于设置其他功能部件，也有利于载荷本体在展开平台上的稳定装配。
26.进一步，所述展开平台的铰接处上端设有装配槽，所述锁闩和所述锁紧组件分别安装在对应的装配槽内，所述载荷本体的底部一部分与所述展开平台的铰接处上端端面适配，并将所述锁闩或所述锁紧组件隐藏在所述展开平台内。
27.采用上述进一步方案的有益效果是：整体组装结构稳定紧凑，有利于地面小尺寸存放、运输、试验和发射，也便于在轨展开后获得大尺寸的展开平台和更大面积的载荷本体。
附图说明
28.图1为本发明空间载荷展收装置的立体结构示意图一；
29.图2为图1中a部的放大结构示意图；
30.图3为本发明空间载荷展收装置的立体结构示意图二；
31.图4为图3中b部的放大结构示意图；
32.图5为本发明展开平台与载荷本体装配的立体爆炸结构示意图。
33.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
34.100、展开平台；101、驱动电机；103、中间齿轮；104、传动齿轮；105、电机减速器；106、锁舌座；107、拉簧；108、锁舌；109、锁闩座；110、锁闩轴；111、卡槽；112、卡接轴承；113、锁闩板；115、拉簧槽；116、锁舌槽；117、第一限位段；118、第二限位段；119、锁定段；120、连接段；121、限位槽；122、铰链；123、展开到位传感器；124、第一阶梯结构；125、锁闩；126、锁紧组件；127、转轴；128、导向柱；129、装配槽；
35.200、载荷本体；201、第二阶梯结构。
具体实施方式
36.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
37.如图1～图4所示，本实施例的一种空间载荷展收装置，包括展收驱动机构、锁紧机构以及至少两个依次通过铰链122铰接的展开平台100，所述展收驱动机构的动力部安装在相邻两个展开平台100的其中一个展开平台100上，所述展收驱动机构的传动齿轮104转动连接在相邻两个展开平台100的铰链122上，并与另一个展开平台100相连接；所述锁紧机构
包括锁闩125和锁紧组件，所述锁闩125和锁紧组件126分别安装在相邻的两个所述展开平台100上。
38.其中，如图1和图3所示，给出了两个通过铰链122铰接的展开平台100。当两个以上的展开平台100进行铰接时，各个展开平台100可以采用z字型折叠方式进行折展。
39.如图2和图4所示，所述展收驱动机构的动力部与所述传动齿轮104传动连接并驱动传动齿轮104绕所述铰链122转动，进而带动另一个展开平台100绕所述铰链122转动；相邻两个所述展开平台100在所述展收驱动机构的驱动下完全收拢，所述锁紧组件126与所述锁闩125适配卡接；相邻两个所述展开平台100在所述展收驱动机构的驱动下完全展开，形成直线型支撑平台。
40.如图2和图4所示，本实施例的锁紧组件126的一个具体方案为，所述锁紧组件126包括锁舌座106、拉簧107以及锁舌108，所述锁舌108中部转动连接在所述锁舌座106上，所述锁舌108一端通过拉簧107与锁舌座106连接，所述锁舌108另一端伸出锁舌座106，并当相邻两个所述展开平台100完全收拢时与所述锁闩125适配卡接。将锁舌中部转动连接在锁舌座上，并利用拉簧可以为锁舌卡入锁闩提供复原作用力。
41.如图2和图4所示，本实施例的一个优选方案为，所述锁舌108的一侧设有卡槽111，所述锁闩125包括锁闩座109和锁闩轴110，所述锁闩座109中具有卡接间隔，所述锁闩轴110连接在所述卡接间隔中，所述锁闩轴110上设有与所述锁舌108上卡槽111适配的卡接轴承112。通过在锁舌一侧设置卡槽，并在锁闩轴上设置卡接轴承，当锁舌与锁闩适配卡接的时候，锁舌在运动的过程中，锁舌的一侧可以抵接卡接轴承，锁舌的一端拉动拉簧，卡接轴承在锁舌的摩擦力作用下转动，当锁舌的卡槽运动到卡接轴承位置时，可在拉簧复原力作用下，使卡接轴承卡入到卡槽内，整个卡接过程流畅稳定，受空间环境影响小。
42.如图2和图4所示，本实施例的一个可选方案为，所述锁闩座109包括两个上下间隔布置的锁闩板113，所述锁闩轴110位于两个锁闩板113之间的卡接间隔中，且两端分别与两个锁闩板113连接。采用间隔布置的锁闩板，可为锁舌的运动以及锁舌与卡接轴承的卡接提供运动间隙。另外，所述锁闩座109也可以直接采用侧放的u型结构，将锁闩轴110安装在所述u型结构的开口一端内侧。
43.如图2和图4所示，本实施例的一个优选方案为，所述锁舌座106上开设有拉簧槽115和锁舌槽116，所述拉簧107装配在所述拉簧槽115内，所述锁舌108转动装配在所述锁舌槽116内，所述拉簧槽115与所述锁舌槽116相互连通且成v型排布。采用v型排布的拉簧槽和锁舌槽，可为拉簧以及锁舌的装配提供结构支撑。
44.如图2和图4所示，本实施例的一个进一步方案为，所述锁舌槽116的一侧槽壁为靠近所述拉簧槽115的限位槽壁，所述限位槽壁包括相互连接且成角度布置的第一限位段117和第二限位段118；所述锁舌108通过转轴127转动连接在所述锁舌槽116内，且以所述转轴127为界分为锁定段119和连接段120，所述连接段120的自由端与所述拉簧107连接，所述锁定段119与所述锁闩125适配卡接；当所述锁舌108与所述锁闩125适配卡接时，所述第一限位段117与所述锁舌108的锁定段119适配；当所述锁舌108与所述锁闩125解除卡接时，所述第二限位段118与所述锁舌108的连接段120适配。通过设置第一限位段，当锁舌与所述锁闩适配卡接时，可以对锁舌进行限位支撑；通过设置第二限位段，当锁舌未与所述锁闩适配卡接时，可以对锁舌进行限位支撑，避免锁舌在拉簧作用下运动过量。
45.如图2和图4所示，本实施例的一个优选方案为，所述锁舌座106靠近所述锁舌108的位置开设有限位槽121，所述限位槽121与所述卡槽111合围形成对所述锁闩125进行限位卡接的限位卡接槽。通过设置限位槽，可与锁舌上的卡槽配合对锁闩进行限位，锁定结构更加稳定可靠。
46.如图1～图4所示，本实施例的一个具体方案为，所述展收驱动机构的动力部包括驱动电机101，所述驱动电机101的输出端连接有驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述传动齿轮104传动连接，具体的，所述驱动齿轮通过中间齿轮103与传动齿轮104传动连接；相邻两个所述展开平台100通过两个或两个以上铰链122进行铰接，所述传动齿轮104转动连接在其中一个所述铰链122上；相邻两个所述展开平台100中的其中一个展开平台100的侧壁上设有展开到位传感器123。利用两个或两个以上铰链将相邻两个展开平台进行铰接，使展收过程更加稳定可靠。如图2和图4所示，可在展开平台100靠近顶部的位置以及靠近底部的位置分别设置一个铰链122，使相邻两个展开平台100的展收运动更加稳定可靠。
47.具体的，所述驱动电机104连接有电机减速器105，电机减速器105正反转带动驱动齿轮、中间齿轮103以及传动齿轮104运行，并带动与传动齿轮104连接的铰链122的展开或闭合，最终实现展开平台的展开或关闭。可将电机减速器105固定于安装法兰上，然后再固定安装在展开平台的一侧，安装法兰与展开平台可以通过松不脱螺钉安装，其安装位置便于实现电极减速器的在轨更换，可以使展开驱动机构具有较好的维修性，有效延长展开平台的工作时间，节约资源和成本。
48.如图5所示，本实施例的一个进一步方案为，所述空间载荷展收装置还包括载荷本体200，每个所述展开平台100的上侧均安装有所述载荷本体200。本实施例的空间载荷展收装置，可以对载荷本体进行展收，实现载荷本体不同尺寸的变化。
49.如图5所示，本实施例的所述展开平台100顶部设有第一阶梯结构124，所述载荷本体200底部设有与所述第一阶梯结构124适配的第二阶梯结构201，所述载荷本体200通过所述第二阶梯结构201与所述第一阶梯结构124对接，实现与展开平台100的装配。所述展开平台100的第一阶梯结构124的水平阶梯面上设有导向柱128，所述载荷本体200底部的第二阶梯结构201的水平阶梯面上设有导向孔，在装配载荷本体200的时候，可以先将载荷本体200的导向孔与展开平台100上的导向柱128对应，利用导向柱128的导向，来进行载荷本体200的装配，有利于载荷本体在展开平台上的稳定装配。
50.如图2和图4所示，本实施例的所述展开平台100的铰接处上端设有装配槽129，所述锁闩125和所述锁紧组件126分别安装在对应的装配槽129内，所述载荷本体200的底部一部分与所述展开平台100的铰接处上端端面适配，并将所述锁闩125或所述锁紧组件126隐藏在所述展开平台100内。整体组装结构稳定紧凑，有利于地面小尺寸存放、运输、试验和发射，也便于在轨展开后获得大尺寸的展开平台和更大面积的载荷本体。
51.本实施例的空间载荷展收装置的工作过程为，相邻两个展开平台100展开时，利用驱动电机101驱动与之连接的电机减速器105和驱动齿轮运行，驱动齿轮驱动传动齿轮104转动，由于传动齿轮104的中心轴是与铰链122连接的，而相邻两个展开平台100的其中一个展开平台100是固定在传动齿轮104的端面上的，因此，当传动齿轮104转动时，可以带动与之固定的一个展开平台100展开。随着相邻两个展开平台100逐渐展开，当接近对接的时候，锁舌108的锁定段119接触锁闩125的卡接轴承112，并在卡接轴承112的滚动挤压下，使锁定
段119绕转轴127摆动，使连接段120也随之摆动并拉动拉簧107。当相邻两个展开平台100完全对接后，卡接轴承112在拉簧107的作用下适配卡入到锁舌108上的卡槽111内；此时，拉簧拉紧锁舌，最终将力传递到锁闩的卡接轴承上，即通过拉簧锁紧展开平台。锁舌座106一端的限位槽121可与卡槽111共同对卡接轴承112进行限位。展开平台在锁紧到最终位置前，会触碰到其中一个展开平台一侧的展开到位传感器123，反馈展开到位状态。
52.本实施例的空间载荷展收装置，通过展收驱动机构的动力部驱动传动齿轮运动，并带动与传动齿轮连接的展开平台运动，使相邻两个展开平台收拢或展开，并利用锁紧组件与锁闩配合对展开后的两个展开平台进行锁紧定位，有利于相邻两个展开平台相对运动的稳定可靠性，克服空间的特殊环境，环境适应性强。而且各个机构在轨更换方便，使空间载荷展收装置具有较好的维修性，有效延长展开平台的工作时间，节约资源和成本。本发明的空间载荷展收装置可以实现展开平台在地面收拢状态时具有较小尺寸，便于地面存放、运输、试验和发射；在轨展开状态时具有较大尺寸，在有限的空间内使其在轨展开为较大的空间，在轨大尺寸的展开平台便于尽可能多的进行科学实验，在有限的空间内获取更多的科学实验数据。
53.本发明的空间载荷展收装置可安装于空间站、卫星、月球探测器、火星探测器等飞行器上，有助于科学实验载荷的安装以及在轨实验，获取空间载荷科学实验数据。
54.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
55.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
56.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
57.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
58.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
59.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。