一种高可靠锁紧释放机构的制作方法

1.本发明属于空间机构技术领域，具体涉及一种空间有效载荷使用的高可靠锁紧释放机构。


背景技术：

2.对于连续旋转的卫星有效载荷，在卫星发射及地面试验时要承受较大的加速度过载，为了保证有效载荷能承受发射段内的过载，需要设计锁紧释放机构将载荷转动部分与固定部分连接，并保证一定的锁紧刚度。在卫星入轨后，锁紧释放机构转动部分与固定部分需要可靠分离一定空间，保证载荷360度转动时转动部分与固定部分不会发生运动干涉。同时，由于有效载荷通常转速较高(每分钟几十转)，且转动部分重量较重(上百kg)，在地面会进行动平衡试验进行配平，保证有效载荷转动部分质心位置在旋转轴上，避免高速转动对卫星姿态产生影响，因此需要保证锁紧释放机构转动部分每次展开后的位置重复精度。
3.现有航天用一次性锁紧释放机构一般都采用爆炸螺栓、分离螺母或者其他火工品解锁装置控制，针对有效载荷锁紧释放一般都采用弹开式或翻转式的构型进行位置避让。现有有效载荷翻转式锁紧释放机构存在释放时容易发生卡滞、重复锁紧精度不高等技术不足。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种高可靠锁紧释放机构，解决现有有效载荷翻转式锁紧释放机构容易发生卡滞、重复锁紧精度不高等技术不足。
5.为了达到上述的目的，本发明提供一种高可靠锁紧释放机构，包括火工品装置、头套、支架、扭簧、锥销、底座、柱销、压紧杆、导向套、压紧弹簧、转轴、第一锁紧弹簧和第二锁紧弹簧；所述支架通过所述转轴及套设在所述转轴上的所述扭簧与所述底座连接；所述第一锁紧弹簧和所述锥销安装于所述底座的一侧，所述第二锁紧弹簧和所述柱销安装于所述底座的另一侧；对应地，所述支架一侧设有带导向滑槽的锥孔，与所述锥销配合，所述支架另一侧设有锁紧槽，与所述柱销配合；所述头套与所述支架连接；所述压紧杆、所述导向套和所述压紧弹簧设置于所述头套内；所述压紧杆设置于所述导向套内且与所述导向套连接；锁紧状态时，所述压紧杆的一端与所述火工品装置连接，所述导向套对所述压紧弹簧施力，使所述压紧弹簧收缩；所述导向套与所述头套具有配合精度，在所述导向套与所述头套之间采取润滑措施；所述分离螺母与有效载荷固定部分相连，所述底座与有效载荷转动部分相连。
6.上述一种高可靠锁紧释放机构，其中，所述底座设有硬限位面。
7.上述一种高可靠锁紧释放机构，其中，所述高可靠锁紧释放机构还包括压紧套，所述压紧套设置于所述头套内；所述压紧套与所述支架连接且位于所述所述导向套下方；锁紧状态时，所述导向套紧压在所述压紧套上。
8.上述一种高可靠锁紧释放机构，其中，锁紧状态时，有效载荷转动部分所受的负载
通过底座、支架、分离螺母传递到有效载荷固定部分，所述高可靠锁紧释放机构具有一定的锁定刚度。
9.上述一种高可靠锁紧释放机构，其中，锁紧状态时，所述扭簧处于收拢状态，所述第一锁紧弹簧、所述第二锁紧弹簧和所述压紧弹簧均处于压缩状态。
10.上述一种高可靠锁紧释放机构，其中，在轨解锁时，火工品装置起爆点火后，约束解除并释放压紧杆；导向套在压紧弹簧的作用下带动压紧杆从火工品装置中抽出，弹至头套顶部；同时支架在扭簧作用下展开到机械锁紧角度范围内；在支架展开过程中，锥销在第一锁紧弹簧的作用下通过导向滑槽与锥孔实现精确配合锁定。在支架展开到一定设计角度时，柱销在第二锁紧弹簧作用下插入锁紧槽中，实现反弹限位功能。
11.上述一种高可靠锁紧释放机构，其中，为防止展开时柱销无法限位的情况，底座上设计硬限位面，硬限位面用于限制支架展开角度过大；机械硬限位与柱销限位同时作用，使支架在机械锁紧角度范围内来回碰撞几次后速度快速衰减，最终在扭簧的作用下，通过锥销与锥孔的精确配合来实现支架的精确锁定，保证了重复锁定精度。
12.上述一种高可靠锁紧释放机构，其中，所述火工品装置为分离螺母、切割器或爆炸螺栓。
13.与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：
14.(1)导向套与头套具有一定的配合精度，并采取润滑措施，同时对锁紧杆的长度进行专门的设计，确保解锁展开时不会发生干涉及卡滞；(2)机械硬限位与柱销限位同时作用，防止出现展开未到位或者反弹的情况，确保支架锁定在设计范围内；(3)锥销与锥孔、导向滑槽的设计，可将锁紧支架最终精确锁定在设计角度。以上三点设计克服了现有翻转式锁紧释放机构容易发生卡滞、锁紧精度不高等技术不足。
附图说明
15.本发明的高可靠锁紧释放机构由以下的实施例及附图给出。
16.图1为本发明较佳实施例的高可靠锁紧释放机构锁紧状态示意图。
17.图2为本发明较佳实施例的高可靠锁紧释放机构锁紧状态示意图。
18.图3为本发明较佳实施例的高可靠锁紧释放机构释放展开锁定状态示意图。
具体实施方式
19.以下将结合图1～图3对本发明的高可靠锁紧释放机构作进一步的详细描述。
20.图1所示为本发明较佳实施例的高可靠锁紧释放机构锁紧状态示意图；图2所示为本发明较佳实施例的高可靠锁紧释放机构锁紧状态示意图；图3所示为本发明较佳实施例的高可靠锁紧释放机构释放展开锁定状态示意图。
21.参见图1至图3，本实施例的高可靠锁紧释放机构包括分离螺母1、头套2、支架3、扭簧4、锥销6、底座7、柱销9、压紧杆11、导向套12、压紧套13、压紧弹簧14、转轴15、第一锁紧弹簧16和第二锁紧弹簧17；
22.所述支架3通过所述转轴15及套设在所述转轴15上的所述扭簧4与所述底座7连接；本实施例的高可靠锁紧释放机构处于锁紧状态时，所述扭簧4处于收拢状态；
23.所述第一锁紧弹簧16和所述锥销6安装于所述底座7的一侧，所述第二锁紧弹簧17
和所述柱销9安装于所述底座7的另一侧；对应地，所述支架3一侧设有带导向滑槽的锥孔5，与所述锥销6配合，所述支架3另一侧设有锁紧槽10，与所述柱销9配合；
24.所述头套2与所述支架3连接；
25.所述压紧杆11、所述导向套12、所述压紧套13和所述压紧弹簧14设置于所述头套2内；所述压紧杆11设置于所述导向套12内且与所述导向套12连接；所述压紧套13与所述支架3连接且位于所述所述导向套12下方；所述压紧弹簧14设置于所述压紧套13内，本实施例的高可靠锁紧释放机构处于锁紧状态时，所述压紧杆11的一端与所述分离螺母1连接，所述导向套12对所述压紧弹簧14施力，使所述压紧弹簧14收缩，所述导向套12紧压在所述压紧套13上；
26.所述底座7设有硬限位面8；
27.所述分离螺母1与有效载荷固定部分相连，所述底座7与有效载荷转动部分相连，使发射阶段有效载荷转动部分处于锁紧状态。
28.本实施例的高可靠锁紧释放机构处于锁紧状态时，有效载荷转动部分所受的负载通过底座7、支架3、分离螺母1传递到有效载荷固定部分，锁紧释放机构具有一定的锁定刚度。
29.本实施例的高可靠锁紧释放机构在轨解锁时，分离螺母1起爆点火后，约束解除并释放压紧杆11；导向套12在压紧弹簧14的作用下带动压紧杆11从分离螺母1中抽出，压紧杆11在压紧弹簧14的作用下弹至头套2顶部，压紧杆11进行专门的设计，以确保运动过程中不会与其他零部件产生干涉，导向套12与头套2具有一定的配合精度并采取润滑措施，保证运动过程中不产生卡滞；同时支架3在扭簧4作用下展开到机械锁紧角度范围内；在支架3展开过程中，锥销6在第一锁紧弹簧16的作用下通过导向滑槽与锥孔5实现精确配合锁定。在支架3展开到一定设计角度时，柱销9在第二锁紧弹簧17作用下插入锁紧槽10中，实现反弹限位功能；为防止展开时柱销9无法限位的情况，底座7上设计硬限位面8，硬限位面8用于限制支架3展开角度过大；机械硬限位与柱销限位同时作用，使支架3在机械锁紧角度范围内来回碰撞几次后速度快速衰减，最终在扭簧4的作用下，通过锥销6与锥孔5的精确配合来实现支架3的精确锁定，保证了重复锁定精度。展开后锁定状态如图3所示。
30.本实施例的高可靠锁紧释放机构，在发射阶段锁紧有效载荷并具备一定的锁紧刚度；入轨后可实现解锁，将压紧杆顺利从分离螺母中抽出，支架展开到位后进行精确锁定。
31.除分离螺母外，还可利用切割器、爆炸螺栓等火工品装置实现压紧杆约束。
32.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。