一種推力矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)鎖定與展開裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明一種推力矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)鎖定與展開裝置，實(shí)現(xiàn)了矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的輕質(zhì)化的連接、解鎖以及展開鎖定功能，本裝置連接鎖定功能可有效的解決衛(wèi)星發(fā)射過(guò)程中力學(xué)沖擊對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的影響，用于提高矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)發(fā)射時(shí)的力學(xué)性能，本裝置的解鎖展開功能用于提供入軌后矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的解鎖展開，保證入軌后的有效解鎖和不干涉矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)正常的運(yùn)動(dòng)功能和運(yùn)動(dòng)范圍，這種鎖定與展開裝置已經(jīng)應(yīng)用于矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)壓緊和其他空間機(jī)構(gòu)的壓緊設(shè)計(jì)中。本發(fā)明提高矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)發(fā)射時(shí)的力學(xué)性能，解鎖展開功能用于提供入軌后矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的解鎖展開，保證入軌后的有效解鎖和不干涉矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)正常的運(yùn)動(dòng)功能和運(yùn)動(dòng)范圍。
【專利說(shuō)明】一種推力矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)鎖定與展開裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種推力矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)鎖定與展開裝置，屬于航天器結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]航天領(lǐng)域中電推進(jìn)系統(tǒng)所使用的矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)需要在衛(wèi)星發(fā)射階段對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)以及推力器起支撐固定的作用，保證機(jī)構(gòu)經(jīng)受得住衛(wèi)星發(fā)射階段的極其惡劣的力學(xué)環(huán)境；此外，在衛(wèi)星入軌后對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行解鎖展開，釋放對(duì)機(jī)構(gòu)的束縛，使機(jī)構(gòu)能夠正常開展工作，這就需要一種可實(shí)現(xiàn)鎖定展開的高剛度的裝置完成電推進(jìn)系統(tǒng)的任務(wù)；同時(shí)，由于航天器對(duì)重量的苛刻要求，鎖定展開裝置還需具備超輕質(zhì)量的特點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種推力矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)鎖定與展開裝置，可有效的解決發(fā)射過(guò)程中力學(xué)沖擊對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的影響，用于提高矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)發(fā)射時(shí)的力學(xué)性能，解鎖展開功能用于提供入軌后矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的解鎖展開，保證入軌后的有效解鎖和不干涉矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)正常的運(yùn)動(dòng)功能和運(yùn)動(dòng)范圍。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0005]一種推力矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)鎖定與展開裝置包括:壓緊連接架、火工解鎖器、壓緊支架、彈簧壓塊、支架軸承座、壓緊軸承外端蓋、壓緊軸、壓緊軸承鎖緊圈、軸承、壓緊軸承內(nèi)端蓋、扭轉(zhuǎn)彈簧、鎖緊座、壓縮彈簧、壓縮彈簧端蓋和鎖緊柱；
[0006]矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)鎖定與展開裝置分為三種工作狀態(tài):連接鎖定狀態(tài)、展開解鎖狀態(tài)和到位鎖定狀態(tài):
[0007]連接鎖定狀態(tài):壓緊連接架的一端與矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的活動(dòng)板連接，火工解鎖器通過(guò)螺母螺桿連接將壓緊連接架的另一端和壓緊支架的一端連接在一起，在壓緊連接架和壓緊支架之間有兩個(gè)抗剪切的球面配合用于防止壓緊連接架和壓緊支架之間產(chǎn)生剪切方向的錯(cuò)位，壓緊支架另一端的腳部?jī)蓚?cè)分別安裝在兩壓緊軸上，軸承將壓緊軸支撐在支架軸承座上，支架軸承座固定在矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的固定板上，軸承的軸向位置由壓緊軸承鎖緊圈鎖緊，壓緊軸承外端蓋和壓緊軸承內(nèi)端蓋安裝在支架軸承座上用來(lái)保護(hù)軸承，扭轉(zhuǎn)彈簧的軸線穿在壓緊軸上，扭轉(zhuǎn)彈簧的一端通過(guò)彈簧壓塊固定在壓緊支架上，另一端固定在支架軸承座上，通過(guò)給扭轉(zhuǎn)彈簧施加預(yù)緊力矩使其處于壓緊狀態(tài)，鎖緊座安裝在壓緊支架上，壓縮彈簧、壓縮彈簧端蓋和鎖緊柱位于鎖緊座內(nèi)，鎖緊柱的一端為球面柱頭，另一端為細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)桿，壓縮彈簧的軸線穿在鎖緊柱的導(dǎo)桿上，并通過(guò)鎖緊柱和壓縮彈簧端蓋的作用使壓縮彈簧處于預(yù)緊力壓緊狀態(tài)；鎖緊柱的球面柱頭在壓縮彈簧的預(yù)緊力作用下與支架軸承座的端面相切；
[0008]展開解鎖狀態(tài):火工解鎖器點(diǎn)火解鎖后，壓緊連接架與火工解鎖器的螺母螺桿組件部分跟隨矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的活動(dòng)板保持不動(dòng)；壓緊支架在火工解鎖器點(diǎn)火解鎖后產(chǎn)生的后座力和扭轉(zhuǎn)彈簧的預(yù)緊力矩同時(shí)作用下繞壓緊軸的軸線旋轉(zhuǎn)，并與壓緊連接架分離，同時(shí)火工解鎖器與壓緊支架連接的部分跟隨壓緊支架旋轉(zhuǎn)；鎖緊柱、壓縮彈簧、壓縮彈簧端蓋和鎖緊座隨壓緊支架旋轉(zhuǎn)；與支架軸承座相切的鎖緊柱的球面柱頭在壓縮彈簧的預(yù)緊力作用下在支架軸承座的端面上滑動(dòng)；
[0009]到位鎖定狀態(tài):鎖緊柱的球面柱頭在支架軸承座的端面上滑動(dòng)到支架軸承座的鎖定孔位置處，鎖緊柱在壓縮彈簧預(yù)緊推力的作用下，其柱頭陷入支架軸承座的鎖定孔中，扭轉(zhuǎn)彈簧的預(yù)緊力矩仍然對(duì)壓緊支架起壓緊作用，鎖定孔對(duì)鎖緊柱起限制作用，從而使壓緊支架停止運(yùn)動(dòng)，裝置旋轉(zhuǎn)動(dòng)作被鎖定。
[0010]所述壓緊支架的腳部設(shè)計(jì)了過(guò)鎖定位置的卡死保護(hù)功能，當(dāng)出現(xiàn)鎖緊柱的柱頭沒(méi)有陷入支架軸承座鎖定孔的情況，也即到位鎖定功能失效時(shí)，壓緊支架在扭轉(zhuǎn)彈簧的預(yù)緊力矩作用下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，直到其腳部卡死在矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定板上，整個(gè)裝置停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)的鎖定任務(wù)仍然完成。
[0011]所述鎖緊柱的一端設(shè)計(jì)為球面柱頭，支架軸承座的鎖定孔設(shè)計(jì)為錐面，可保證鎖定與展開裝置到位鎖定時(shí)，鎖緊柱的球面柱頭可順利進(jìn)入支架軸承座的鎖定孔中。
[0012]所述支架軸承座的鎖定孔為錐面孔。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:
[0014](I)本發(fā)明一種推力矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)鎖定與展開裝置實(shí)現(xiàn)了機(jī)構(gòu)的輕質(zhì)化的連接、解鎖以及展開鎖定功能，這種鎖定與展開裝置可以應(yīng)用于空間或地面指向調(diào)節(jié)類機(jī)構(gòu)的壓緊和解鎖，這種裝置已經(jīng)應(yīng)用于離子推力器矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中。
[0015](2)本發(fā)明一種推力矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)鎖定與展開裝置其連接鎖定功能可有效的解決力學(xué)沖擊對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的影響，用于提高機(jī)構(gòu)的力學(xué)性能。
[0016](3)本發(fā)明一種推力矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)鎖定與展開裝置其解鎖展開功能用于提供機(jī)構(gòu)的解鎖展開，保證有效解鎖和不干涉機(jī)構(gòu)正常的運(yùn)動(dòng)功能和運(yùn)動(dòng)范圍。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明三維示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本發(fā)明展開解鎖狀態(tài)及抗剪切球面配合示意圖；
[0020]圖4為本發(fā)明鎖定與展開裝置鎖定柱三維示意圖；
[0021]圖5為本發(fā)明到位鎖定原理示意圖；
[0022]圖6為本發(fā)明支架軸承座三維示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成和工作原理
[0024]如圖1、2所示，本發(fā)明一種推力矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)鎖定與展開裝置包括:壓緊連接架
1、火工解鎖器2、壓緊支架3、彈簧壓塊4、支架軸承座5、壓緊軸承外端蓋6、壓緊軸7、壓緊軸承鎖緊圈8、軸承9、壓緊軸承內(nèi)端蓋10、扭轉(zhuǎn)彈簧U、鎖緊座12、壓縮彈簧13、壓縮彈簧端蓋14和鎖緊柱15 ；
[0025]矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)鎖定與展開裝置分為三種工作狀態(tài):連接鎖定狀態(tài)、展開解鎖狀態(tài)和到位鎖定狀態(tài)；
[0026]連接鎖定狀態(tài)如圖1、2所示:壓緊連接架I的一端與矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的活動(dòng)板連接活動(dòng)板為矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中需要隨控制進(jìn)行指向的部件，可以為任何形式的活動(dòng)部件，火工解鎖器2通過(guò)螺母螺桿連接將壓緊連接架I的另一端和壓緊支架3的一端連接在一起，如圖3所示，在壓緊連接架I和壓緊支架3之間有兩個(gè)抗剪切的球面配合，防止壓緊連接架I和壓緊支架3之間產(chǎn)生剪切方向的錯(cuò)位，壓緊支架3另一端的腳部?jī)蓚?cè)分別安裝在兩壓緊軸7上，軸承9將壓緊軸7支撐在支架軸承座5上，支架軸承座5固定在矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的固定板上固定板為矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中固定不動(dòng)的部件，可以為任何形式的固定部件，一般為一個(gè)底板，軸承9的軸向位置由壓緊軸承鎖緊圈8鎖緊，壓緊軸承外端蓋6和壓緊軸承內(nèi)端蓋10安裝在支架軸承座5上用來(lái)保護(hù)軸承9，扭轉(zhuǎn)彈簧11的軸線穿在壓緊軸7上，扭轉(zhuǎn)彈簧11的一端通過(guò)彈簧壓塊4固定在壓緊支架3上，另一端固定在支架軸承座5上，通過(guò)給扭轉(zhuǎn)彈簧11施加預(yù)緊力矩使其處于壓緊狀態(tài)，鎖緊座12安裝在壓緊支架3上，壓縮彈簧13、壓縮彈簧端蓋14和鎖緊柱15位于鎖緊座12內(nèi)，如圖4所示，鎖緊柱15的一端為球面柱頭，另一端為細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)桿，壓縮彈簧13的軸線穿在鎖緊柱15的導(dǎo)桿上，并通過(guò)鎖緊柱15和壓縮彈簧端蓋14的作用使壓縮彈簧13處于預(yù)緊力壓緊狀態(tài)；鎖緊柱15的球面柱頭在壓縮彈簧13的預(yù)緊力作用下與支架軸承座5的端面相切；
[0027]展開解鎖狀態(tài)如圖3所示:火工解鎖器2點(diǎn)火解鎖后，壓緊連接架I與火工解鎖器2的螺母螺桿組件部分跟隨矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的活動(dòng)板保持不動(dòng)；壓緊支架3在火工解鎖器2點(diǎn)火解鎖后產(chǎn)生的后座力和扭轉(zhuǎn)彈簧11的預(yù)緊力矩同時(shí)作用下繞壓緊軸7的軸線旋轉(zhuǎn)，并與壓緊連接架I分離，同時(shí)火工解鎖器2與壓緊支架3連接的部分跟隨壓緊支架3旋轉(zhuǎn)；鎖緊柱15、壓縮彈簧13、壓縮彈簧端蓋14和鎖緊座12隨壓緊支架3旋轉(zhuǎn)；與支架軸承座5相切的鎖緊柱15的球面柱頭在壓縮彈簧13的預(yù)緊力作用下在支架軸承座5的端面上滑動(dòng)；
[0028]到位鎖定狀態(tài)如圖5所示:鎖緊柱15的球面柱頭在支架軸承座5的端面上滑動(dòng)到支架軸承座5的鎖定孔位置處，鎖緊柱15在壓縮彈簧13預(yù)緊推力的作用下，其柱頭陷入設(shè)計(jì)為錐面的支架軸承座5的鎖定孔中如圖6所示，裝置的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作被鎖定，整個(gè)裝置不再運(yùn)動(dòng)，完成到位鎖定任務(wù)；扭轉(zhuǎn)彈簧11的預(yù)緊力矩仍然對(duì)壓緊支架3起壓緊作用，鎖定孔對(duì)鎖緊柱15起限制作用，從而使壓緊支架3停止運(yùn)動(dòng)。
[0029]壓緊支架3的腳部設(shè)計(jì)了過(guò)鎖定位置的卡死保護(hù)功能，當(dāng)出現(xiàn)鎖緊柱15的柱頭沒(méi)有陷入支架軸承座5鎖定孔的情況，也即到位鎖定功能失效時(shí)，壓緊支架3在扭轉(zhuǎn)彈簧11的預(yù)緊力矩作用下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，直到其腳部卡死在矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定板上，整個(gè)裝置停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)的鎖定任務(wù)仍然完成。
[0030]如圖4、6所示，所述鎖緊柱15的一端設(shè)計(jì)為球面柱頭，支架軸承座5的鎖定孔設(shè)計(jì)為錐面，可保證鎖定與展開裝置到位鎖定時(shí)，鎖緊柱15的球面柱頭可順利進(jìn)入支架軸承座5的鎖定孔中。
[0031]本發(fā)明說(shuō)明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種推力矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)鎖定與展開裝置，其特征在于包括:壓緊連接架(I)、火工解鎖器(2)、壓緊支架(3)、彈簧壓塊(4)、支架軸承座(5)、壓緊軸承外端蓋(6)、壓緊軸(7)、壓緊軸承鎖緊圈(8)、軸承(9)、壓緊軸承內(nèi)端蓋(10)、扭轉(zhuǎn)彈簧(U)、鎖緊座(12)、壓縮彈簧(13)、壓縮彈簧端蓋(14)和鎖緊柱(15); 矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)鎖定與展開裝置分為三種工作狀態(tài):連接鎖定狀態(tài)、展開解鎖狀態(tài)和到位鎖定狀態(tài): 連接鎖定狀態(tài):壓緊連接架(I)的一端與矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的活動(dòng)板連接，火工解鎖器(2)通過(guò)螺母螺桿連接將壓緊連接架(I)的另一端和壓緊支架(3)的一端連接在一起，在壓緊連接架(I)和壓緊支架(3 )之間有兩個(gè)抗剪切的球面配合用于防止壓緊連接架(I)和壓緊支架(3)之間產(chǎn)生剪切方向的錯(cuò)位，壓緊支架(3)另一端的腳部?jī)蓚?cè)分別安裝在兩壓緊軸(7 )上，軸承(9 )將壓緊軸(7 )支撐在支架軸承座(5 )上，支架軸承座(5 )固定在矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的固定板上，軸承(9)的軸向位置由壓緊軸承鎖緊圈(8)鎖緊，壓緊軸承外端蓋(6)和壓緊軸承內(nèi)端蓋(10)安裝在支架軸承座(5)上用來(lái)保護(hù)軸承(9)，扭轉(zhuǎn)彈簧(11)的軸線穿在壓緊軸(7)上，扭轉(zhuǎn)彈簧(11)的一端通過(guò)彈簧壓塊(4)固定在壓緊支架(3)上，另一端固定在支架軸承座(5)上，通過(guò)給扭轉(zhuǎn)彈簧(11)施加預(yù)緊力矩使其處于壓緊狀態(tài)，鎖緊座(12)安裝在壓緊支架(3)上，壓縮彈簧(13)、壓縮彈簧端蓋(14)和鎖緊柱(15)位于鎖緊座(12)內(nèi)，鎖緊柱(15)的一端為球面柱頭，另一端為細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)桿，壓縮彈簧(13)的軸線穿在鎖緊柱(15)的導(dǎo)桿上，并通過(guò)鎖緊柱(15)和壓縮彈簧端蓋(14)的作用使壓縮彈簧(13)處于預(yù)緊力壓緊狀態(tài)；鎖緊柱(15)的球面柱頭在壓縮彈簧(13)的預(yù)緊力作用下與支架軸承座(5)的端面相切； 展開解鎖狀態(tài):火工解鎖器(2)點(diǎn)火解鎖后，壓緊連接架(I)與火工解鎖器(2)的螺母螺桿組件部分跟隨矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的活動(dòng)板保持不動(dòng)；壓緊支架(3)在火工解鎖器(2)點(diǎn)火解鎖后產(chǎn)生的后座力和扭轉(zhuǎn)彈簧(11)的預(yù)緊力矩同時(shí)作用下繞壓緊軸(7)的軸線旋轉(zhuǎn)，并與壓緊連接架(I)分離，同時(shí)火工解鎖器(2 )與壓緊支架(3 )連接的部分跟隨壓緊支架(3 )旋轉(zhuǎn)；鎖緊柱(15)、壓縮彈簧(13)、壓縮彈簧端蓋(14)和鎖緊座(12)隨壓緊支架(3)旋轉(zhuǎn)；與支架軸承座(5)相切的鎖緊柱(15)的球面柱頭在壓縮彈簧(13)的預(yù)緊力作用下在支架軸承座(5)的端面上滑動(dòng)； 到位鎖定狀態(tài):鎖緊柱(15)的球面柱頭在支架軸承座(5)的端面上滑動(dòng)到支架軸承座(5)的鎖定孔位置處，鎖緊柱(15)在壓縮彈簧(13)預(yù)緊推力的作用下，其柱頭陷入支架軸承座(5 )的鎖定孔中，扭轉(zhuǎn)彈簧(11)的預(yù)緊力矩仍然對(duì)壓緊支架(3 )起壓緊作用，鎖定孔對(duì)鎖緊柱(15)起限制作用，從而使壓緊支架(3)停止運(yùn)動(dòng)，裝置旋轉(zhuǎn)動(dòng)作被鎖定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種推力矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)鎖定與展開裝置，其特征在于:所述支架軸承座(5)的鎖定孔為錐面孔。
【文檔編號(hào)】B64G1/40GK103963999SQ201410139356
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】孫靜, 李曉輝, 王斌, 張強(qiáng), 劉繼奎, 高益軍, 王友平, 于國(guó)慶, 國(guó)鋒 申請(qǐng)人:北京控制工程研究所