一种组合分离式伸展臂互锁与解锁装置

本发明涉及航空航天，尤其涉及一种可实现一维展收机构顺序展收的装置。

背景技术：

1、作为空间可展机构的重要组成部分，空间套接式伸展臂由多级可展单元构成，可根据任务需求调整展开单元的数量与单级长度，具有长展收比、高刚度、可重复利用、便于运输和储存等特点，广泛应用于航天领域。

2、锁定、解锁与互锁装置是伸展臂实现展开到位的核心装置，其性能决定了伸展臂的展开可靠性及展开到位后的力学特性。现有的锁定机构已可实现一系列互锁、解锁、锁定功能，但其中一类采用摆臂与扭簧的组合，依靠摆臂末端的移动实现上述功能，但摆臂移动需要足够的臂长，因此需要占用较大的轴向安装空间，进而限制了伸展臂的收拢长度，难以实现更高的展收比；而另一部分采用锁定销与弹簧组合的锁定机构大多只具备锁定功能，少数具备互锁、解锁功能的锁定销需要对伸展臂原有结构进行大幅度设计，才能适应其安装要求；同时，现有的互锁方案大多只考虑了由外向内的展开顺序，而忽略了由内向外展开顺序的需求。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出一种组合分离式伸展臂互锁与解锁装置，其可利用现有空间与结构进行匹配设计，同时还可根据展开顺序的需求将锁定与互锁装置组合或分离使用。

2、本发明组合分离式伸展臂互锁与解锁装置，包括锁定组件、互锁解锁机构与锁孔。

3、锁定组件包括锁定组件a与锁定组件b，均具有可伸缩的锁舌；锁舌末端具有解锁轮。

4、互锁解锁机构包括互锁解锁机构a与互锁解锁机构b，均具有u形插口、u形插口一侧为斜面，另一侧端部具有朝向对侧的凸起，凸起与插口底面间为锁定区；

5、所述锁定组件a与互锁解锁机构a配合使用，实现伸展臂中各级可展单元间由外向内依次展开，以及由内向外依次收拢。其中，锁定组件a内嵌于伸展臂中可展单元侧壁底部安装孔内；锁舌运动路径垂直于可展单元轴向，锁舌前端安装有锁舌辊子，锁舌末端位于可展单元内侧；互锁解锁机构a插口朝下设置，底部固定安装于可展单元底端端面边缘位置；锁孔设计于可展单元顶部壁面上。

6、各级可展单元处于收拢锁定状态时，此时相邻三级可展单元间中，中级可展单元上的锁定组件a中锁舌受到内级可展收单元内壁限制缩入锁盒内，同时锁柱a末端伸出，末端挡块a两侧的互锁挡块解锁轮a分别位于内级可展单元上互锁解锁机构a两侧面的插口内，且互锁挡块解锁轮a位于锁定区a内；此时中级可展单元与内级可展单元间处于静止互锁状态；内级可展单元与中级可展单元间的锁定方式与前述相同。

7、上述锁定状态下，各级可展单元展开时，与最外级可展单元相邻的可展单元a首先展开，其上安装的锁定组件a中的锁舌辊子沿最外级可展单元内壁滚动。此过程中，由于除最外级可展单元外其余可展单元间均处于锁定状态，因此其余可展单元会一同随可展单元a同步移动，直至可展单元a中锁舌a到达最外级可展单元锁孔处，进入展开到位阶段，此时锁舌由锁孔向外弹出，使锁柱向外侧移动，进而使解锁轮离开可展单元a上互锁解锁机构a中的锁定区；此时可展单元a展开到位，与最外级可展单元间处于锁定状态，而可展单元a与其相邻的内级可展单元间处于互锁解除状态；由外向内各层可展单元重复上述过程，即可实现各级可展单元间由外向内依次顺序展开。

8、上述展开状态下，相邻各级可展单元间由内向外解锁及恢复互锁收拢状态的方式为：

9、首先最内级可展单元通过施加解锁力已解锁收拢；当最内级可展单元运动至与其相邻的内级可展单元a锁定位置时，最内级可展单元上的互锁解锁机构a中u型插口一侧斜面将与可展单元a上锁定组件a中锁柱末端解锁轮接触；随后最内级可展单元进一步回收，由u型插口一侧斜面将解锁轮铲起使解锁轮带动锁柱及与其固连的锁舌向内侧移动，逐渐脱离与可展单元a相邻的外层可展单元上锁孔的约束，直至锁舌完全退出锁孔，此时可展单元a与b间解锁；且此时解锁轮落入最内级可展单元上互锁解锁机构a中的锁定区内，最内层可展单元与可展单元a间的互锁恢复；随后，最内层可展单元进一步回收，可带动可展单元a一同同步移动；重复上述过程即可实现各级可展单元间由内向外依次收拢。

10、所述锁定组件b与互锁解锁机构b使用，实现伸展臂中各级可展单元间由内向外依次展开，以及由外向内依次收拢。其中，锁定组件b安装于伸展臂中可展单元顶端端面外缘处。锁舌运动路径垂直于可展单元轴向，锁舌前端安装有锁舌辊子，锁舌末端位于可展单元外侧；互锁解锁机构安装于锁定组件b顶部；锁孔设计于除最外级外其余可展单元底部壁面上。

11、各级可展单元处于收拢锁定状态时，此时相邻三级可展单元间中，中级可展单元上的锁定组件b中锁舌受内级可展收单元外壁限制缩入锁盒内；同时锁柱末端向外伸出。解锁轮位于外级可展单元上的互锁解锁机构b中插口内，且位于锁定区内；此时中级可展收单元与外级可展收单元间处于静止互锁状态；中级可展单元与内级可展单元间的静止互锁状态与前述相同。

12、在上述锁定状态下，各级可展单元展开时，最内级可展单元首先展开，与其相邻的外级可展单元a上安装的锁定组件b中的锁舌辊子沿最内级可展单元外壁滚动，直至可展单元a中锁舌前端到达最内级可展单元底端外壁上锁孔处，到达展开到位阶段。该阶段最内级可展单元继续展开，使可展单元a上锁定组件b中的锁舌由锁孔弹出，最内级可展单元展开到位；同时锁舌的弹出使得锁柱向内侧移动，进而使锁柱末端解锁轮离开与可展单元a相邻的外级可展单元b上互锁解锁机构b中的锁定区；此时最内级可展单元展开到位，其与可展单元a间处于展开锁定状态，而可展单元a与可展单元b间处于互锁解除状态；重复上述过程，即可实现各级可展单元间由内向外依次顺序展开。

13、上述完全展开状态下，相邻各级可展单元间由外向内解锁及恢复互锁收拢状态的方式为：

14、首先最外级可展单元与同其相邻的内级可展单元a间通过施加解锁力已解锁，则可展单元a最先进行收拢；当可展单元a运动至最外级可展单元互锁解锁机构b位置时，最外级可展单元上的互锁解锁机构3中插口的斜面将与可展单元a上锁定组件b中锁柱末端解锁轮接触。随后可展单元a进一步回收，插口上的斜面将解锁轮铲起使解锁轮带动锁柱及锁舌向外侧移动，逐渐脱离与可展单元a相邻的内层可展单元b上锁孔的约束，直至锁舌a完全退出锁孔。此时可展单元a与b间解锁；且此时解锁轮位于最外级可展单元上互锁解锁机构b中的锁定区内，最外层可展单元与可展单元a间的互锁恢复；重复上述过程即可实现各级可展单元间由外向内依次收拢。

15、本发明的优点在于：

16、1、本发明组合分离式伸展臂互锁与解锁装置，通过两种构型的锁定组件与互锁解锁机构可分别实现伸展臂间各级可展单元由外向内的展开顺序或由内香味的展开顺序；由此可根据伸展臂中各级可展单元的展开顺序、安装尺寸及安装位置的需求进行锁定组件与互锁解锁组件的选装和适配。

17、3、本发明组合分离式伸展臂互锁与解锁装置，互锁解锁机构由调整机构及特殊设计的u型槽结构两部分组成。其中u型槽用于实现互锁等多种功能，而受加工精度限制，相邻可展单元的相对位置难以保证，因此将其与外部的连接部分设计为可调整机构，用于适配、调节安装位置，以消除加工或装配误差造成的影响。

18、4、本发明组合分离式伸展臂互锁与解锁装置，其互锁解锁机构的插口一侧具有凸起异形面设计用于相邻可展单元间的互锁，另一侧的斜面设计在不同使用状态下具有不同的功能，当与锁定装置组合使用时，其用于收拢时锁定装置的解锁，同时具备恢复互锁状态的功能；当作为独立互锁装置使用时，其仅具有恢复互锁的功能。

19、5、本发明组合分离式伸展臂互锁与解锁装置，在组合使用时，其互锁解锁机构的插口一侧具有凸起异形面化设计，在展开过程中可提供辅助动力协助移动的可展单元展开到位，提高锁定到位的可靠性。

20、6、本发明组合分离式伸展臂互锁与解锁装置，其互锁解锁机构在保证实现功能的插口结构不变的基础上，可根据安装空间、位置的要求对包括调整机构在内的整体尺寸及构型进行调整，而无需对伸展臂原有结构及机构进行大幅修改。