一种面向空间光学载荷的折展锁紧机构

1.本发明涉及空间光学载荷技术领域，尤其涉及一种面向空间光学载荷的折展锁紧机构。


背景技术：

2.大口径、长焦距是空间光学载荷的一个重要发展方向。对于传统空间光学载荷而言，大口径、长焦距往往意味着体积的大幅度升高。随着空间光学技术的发展，火箭运载的包络体积正逐渐成为限制超大型空间光学载荷发展的主要因素之一。为了突破火箭运载体积的限制，国内外学者提出了在轨展开这一技术概念，即空间光学载荷以折叠状态进行发射，进入预定轨道后各模块化单元在轨展开，并实现各单元间的锁紧。在轨展开这一技术概念已经成为解决超大型空间光学载荷发射问题的重要方法之一。超大型空间光学载荷的在轨展开涉及到折展锁紧机构。因此，一种面向空间光学载荷的折展锁紧机构具有重要的工程实用意义。
3.面向空间光学载荷的折展锁紧机构通过折展机构控制各模块单元的折叠与展开，通过锁紧机构实现模块单元间的锁紧。目前，面向空间光学载荷的折展机构与锁紧机构彼此独立，二者配合使用实现模块单元间的折叠、展开、锁紧。但此类结构集成化程度较低，结构体积和质量较大。无法满足一些对体积和质量要求严格场合的需求。


技术实现要素：

4.本发明为解决上述问题，提供一种能够将折展机构与锁紧机构融合为一体的面向空间光学载荷的折展锁紧机构。
5.本发明提供一种面向空间光学载荷的折展锁紧机构，所述折展锁紧机构包括传动机构、锁紧机构、主动端基座、从动端基座；所述从动端基座通过所述传动机构与所述主动端基座连接；所述锁紧机构包括螺杆组件与浮动螺母组件，所述螺杆组件安装在所述主动端基座上，所述浮动螺母组件安装在所述从动端基座上；
6.所述从动端基座通过所述传动机构绕所述主动端基座转动；所述锁紧机构用于实现所述折展锁紧机构在展开状态时的锁紧。
7.优选的，所述传动机构包括驱动电机、蜗杆、蜗轮以及转轴；所述驱动电机、所述蜗杆和所述转轴均安装在所述主动端基座上，所述驱动电机的动力输出轴与所述蜗杆连接，所述蜗轮固定安装在所述转轴上，所述转轴与所述从动端基座连接；所述蜗轮与所述蜗杆形成蜗轮蜗杆传动，相互配合运动。
8.优选的，所述主动端基座上设有驱动电机安装架、蜗杆安装架以及转轴安装架；所述从动端基座上设有转轴固定接口；
9.所述驱动电机通过所述驱动电机安装架安装在所述主动端基座上；所述驱动电机的动力输出轴通过联轴器与所述蜗杆连接；所述蜗杆安装在所述蜗杆安装架内，所述转轴安装在所述转轴安装架内；所述转轴通过所述转轴固定接口实现与所述从动端基座的固定
连接。
10.优选的，所述螺杆组件包括锁紧螺杆、行星齿轮减速器以及锁紧电机；所述浮动螺母组件包括压缩弹簧和浮动螺母；即所述锁紧机构包括压缩弹簧、浮动螺母、锁紧螺杆、行星齿轮减速器以及锁紧电机。
11.优选的，所述锁紧电机经所述行星齿轮减速器带动所述锁紧螺杆旋转；所述压缩弹簧设置在所述浮动螺母的端面，用于顶压所述浮动螺母；所述浮动螺母可在所述从动端基座上滑动。
12.优选的，所述锁紧电机安装在所述行星齿轮减速器上，所述行星齿轮减速器与所述锁紧螺杆均安装在所述主动端基座上的锁紧螺杆安装座内；所述行星齿轮减速器的输出轴与所述锁紧螺杆连接；所述浮动螺母布置在所述从动端基座上的浮动螺母安装座内，所述浮动螺母可沿所述浮动螺母安装座的滑槽运动。
13.优选的，所述主动端基座上设有第一锁紧对接面和第一折叠限位块；所述第一折叠限位块用于限制所述折展锁紧机构在折叠状态的极限位置；所述第二锁紧对接面用于在所述折展锁紧机构展开时，提供对接锁紧接触平面。
14.优选的，所述从动端基座上设有第二折叠限位块和第二锁紧对接面；所述第二折叠限位块用于限制所述折展锁紧机构在折叠状态的极限位置；所述第二锁紧对接面用于在所述折展锁紧机构展开时，提供对接锁紧接触平面。
15.本发明提供的折展锁紧机构，能够将折展机构与锁紧机构融合为一体，代替分立的折展机构与锁紧机构，解决了后者结构体积和质量较大的问题，使其可以适应一些对体积和质量要求严格的特定场合；与分立的折展机构与锁紧机构相比，本发明提供的折展锁紧机构具有集成性高、通用性强、结构稳定性强等特点。
附图说明
16.图1是本发明具体实施方式中面向空间光学载荷的折展锁紧机构折叠状态结构示意图；
17.图2为本发明具体实施方式中面向空间光学载荷的折展锁紧机构展开状态结构示意图；
18.图3为本发明具体实施方式中传动机构结构示意图；
19.图4为本发明具体实施方式中锁紧机构结构示意图；
20.图5为本发明具体实施方式中主动端基座结构示意图；
21.图6为本发明具体实施方式中从动端基座结构示意图。
22.附图标记
23.传动机构1、锁紧机构2、主动端基座3、从动端基座4、驱动电机11、驱动电机安装架12、联轴器13、蜗杆14、蜗轮15、转轴16压缩弹簧21、浮动螺母22、锁紧螺杆23、行星齿轮减速器24、锁紧电机25、第一锁紧对接面31、蜗杆安装架32、转轴安装架33、第一折叠限位块34、锁紧螺杆安装座35、第二折叠限位块41、浮动螺母安装座42、转轴固定接口43、第二锁紧对接面44。
具体实施方式
24.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
25.应当理解，尽管在本发明具体实施方式中可能采用术语第一、第二、第三等来描述，但这些不应限于这些术语。这些术语仅用来将区分开。例如，在不脱离本发明具体实施方式范围的情况下，第一也可以被称为第二，类似地，第二也可以被称为第一。
26.本发明具体实施方式中，提供一种面向空间光学载荷的折展锁紧机构，如图1和图2所示，分别为本发明具体实施方式中面向空间光学载荷的折展锁紧机构折叠状态结构示意图和展开状态结构示意图，从图中可以看出，折展锁紧机构包括传动机构1、锁紧机构2、主动端基座3、从动端基座4；所述从动端基座4通过所述传动机构1与主动端基座3连接；锁紧机构2包括螺杆组件与浮动螺母组件，螺杆组件安装在主动端基座3上，所述浮动螺母组件安装在色散从动端基座4上；所述从动端基座4通过传动机构1绕主动端基座3转动；所述锁紧机构2可在折展锁紧机构处于展开状态时提供可靠锁紧力，确保机构具有足够的稳定性，用于实现折展锁紧机构展开状态时的锁紧。
27.具体的实施方式中，如图3所示，本发明具体实施方式中传动机构结构示意图，从图中可以看出，传动机构1包括驱动电机11、驱动电机安装架12、联轴器13、蜗杆14、蜗轮15、转轴16。驱动电机11通过驱动电机安装架12安装在主动端基座3上，驱动电机安装架12固定连接在主动端基座3上。驱动电机11的动力输出轴通过联轴器13与蜗杆14连接，联轴器13用于传递旋转运动。蜗杆14安装在主动端基座3上的蜗杆安装架32内；转轴16通过从动端基座4上的转轴固定接口43实现与从动端基座4的固定连接，转轴16安装主动端基座3上的转轴安装架33内，在蜗轮15固定安装在转轴16上。蜗轮15、蜗杆14形成蜗轮蜗杆传动，相互配合运动。
28.具体的实施方式中，如图4所示，本发明具体实施方式中锁紧机构结构示意图，从图中可以看出，锁紧机构2的螺杆组件包括锁紧螺杆23、行星齿轮减速器24以及锁紧电机25；浮动螺母组件包括压缩弹簧21和浮动螺母22；即锁紧机构2包括压缩弹簧21、浮动螺母22、锁紧螺杆23、行星齿轮减速器24、锁紧电机25。锁紧电机25、行星齿轮减速器24、锁紧螺杆23安装在主动端基座3上的锁紧螺杆安装座35内。锁紧电机25经行星减速器24带动锁紧螺杆23旋转，锁紧螺杆23旋入浮动螺母22内，拉动浮动螺母22运动，带动浮动螺母22在从动端基座4上滑动。浮动螺母22布置在从动端基座4上的浮动螺母安装座42内，可沿浮动螺母安装座42的滑槽运动。压缩弹簧21设置在浮动螺母22的端面，顶压浮动螺母22。
29.具体的实施方式中，如图5所示，本发明具体实施方式中主动端基座结构示意图，从图中可以看出，主动端基座3上设置第一锁紧对接面31、蜗杆安装架32、转轴安装架33、第一折叠限位块34、锁紧螺杆安装座35。转轴安装架33用于提供与传动机构1中转轴16的安装接口；蜗杆安装架32用于提供与传动机构1中蜗杆14的安装接口；锁紧螺杆安装座35用于提供与锁紧机构2中锁紧螺杆23、锁紧电机25、行星齿轮减速器24的安装接口。第一折叠限位块34用于限制折展锁紧机构的折叠状态极限位置。第一锁紧对接面31用于在折展锁紧机构展开时提供稳定可靠的对接锁紧接触平面。
30.具体的实施方式中，如图6所示，本发明具体实施方式中从动端基座结构示意图，
从图中可以看出，从动端基座4上设置第二折叠限位块41、浮动螺母安装座42、转轴固定接口43、第二锁紧对接面44。转轴固定接口43用于与转轴16的固定安装。浮动螺母安装座42用于安装浮动螺母22。第二折叠限位块41用于限制折展锁紧机构的折叠状态极限位置。第二锁紧对接面44用于在折展锁紧机构展开时提供稳定可靠的对接锁紧接触平面。
31.本发明具体实施方式中所提供的面向空间光学载荷的折展锁紧机构的具体工作原理如下：
32.卫星发射时，折展锁紧机构处于折叠状态，第一折叠限位块34与第二折叠限位块41处于接触状态，依靠蜗轮15、蜗杆14的自锁性及第一折叠限位块34与第二限位块41实现折展锁紧机构的单向自锁定，确保发射过程中折展锁紧机构不发生运动。
33.空间光学载荷入轨后，驱动电机11经蜗轮15、蜗杆14一级减速，带动转轴16转动。转轴16通过从动端基座4上的转轴固定接口43带动与之固连的从动端基座4转动。锁紧螺杆23进入浮动螺母22安装座42内部后从动端基座4继续转动，锁紧螺杆23碰触并顶压浮动螺母22，浮动螺母22沿浮动螺母安装座42上的滑槽运动。当主动端基座3与从动端基座4上的第一锁紧对接面31和第二锁紧对接面44相互重合后，驱动电机11停止转动，折展锁紧机构的展开运动完成。
34.锁紧电机25启动，经行星齿轮减速器24带动锁紧螺杆23转动，锁紧螺杆23旋入浮动螺母22的螺纹内，开始向下拉动浮动螺母22，使之向下运动；紧接着浮动螺母22与浮动螺母安装座42的下端面接触，对浮动螺母安装座42施加向下的压力。此时，主动端基座3与从动端基座4上的第一锁紧对接面31和第二锁紧对接面44产生接触压力。当压力达到一定值后，锁紧电机25停止工作，锁紧机构2将主动端基座3和从动端基座4锁紧，从而实现整个结构的展开锁紧。
35.本发明提供的折展锁紧机构，能够将折展机构与锁紧机构融合为一体，代替分立的折展机构与锁紧机构，解决了后者结构体积和质量较大的问题，使其可以适应一些对体积和质量要求严格的特定场合；与分立的折展机构与锁紧机构相比，本发明提供的折展锁紧机构具有集成性高、通用性强、结构稳定性强等特点。
36.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。
37.以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。