本發(fā)明屬于航天器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種航天器用套筒式伸展機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著我國太空探索活動的不斷展開，可展開機(jī)構(gòu)在航天器上的應(yīng)用越來越廣泛。

因航天器特性限制，要求伸展機(jī)構(gòu)既要耐受空間環(huán)境下特有的高真空、寬溫度變化范圍，以及空間高能粒子輻射、微流星環(huán)境以及空間等離子體耦合；又要耐受因衛(wèi)星發(fā)射時的振動沖擊條件；同時具備高伸縮比、輕質(zhì)量、低資源需求、長壽命和輕質(zhì)量的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種航天器用套筒式伸展機(jī)構(gòu)，能夠適應(yīng)于航天器伸展機(jī)構(gòu)的特殊需求，利用扭轉(zhuǎn)彈簧和壓縮彈簧自主驅(qū)動完成，具有結(jié)構(gòu)簡單、加工性好，經(jīng)濟(jì)性高，并且設(shè)備安全性和可靠性高的特點。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種航天器用套筒式伸展機(jī)構(gòu)，包括：轉(zhuǎn)軸、勾板、伸桿、內(nèi)筒、中間筒、中間筒蓋、外筒、外筒上蓋、外筒底蓋、壓縮彈簧、連接桿、拉鉤、拔銷器、擋圈、扭轉(zhuǎn)彈簧及鉚釘套筒；

所述內(nèi)筒的外圓周面加工有沿其周向的環(huán)形限位凸臺；

所述中間筒一端的外圓周面加工有沿其周向的環(huán)形限位凸臺；

所述轉(zhuǎn)軸固定在外部的支撐座上；勾板的一端固定在轉(zhuǎn)軸的中部，另一端加工為螺旋線；

外筒的一端通過外筒底蓋活動連接在轉(zhuǎn)軸上，所述外筒能夠繞轉(zhuǎn)軸的軸線轉(zhuǎn)動；另一端固定有外筒上蓋；中間筒套裝在外筒內(nèi)部，中間筒的環(huán)形限位凸臺與外筒的內(nèi)圓周面貼合，中間筒沒有加工環(huán)形限位凸臺的一端穿過外筒上蓋，且該端端面固定有中間筒蓋，所述中間筒能夠在外筒內(nèi)沿其軸線移動，當(dāng)中間筒沿外筒進(jìn)行軸向運動并運動到位時，中間筒的環(huán)形限位凸臺抵觸在所述外筒上蓋上；內(nèi)筒安裝在中間筒內(nèi)部，內(nèi)筒的環(huán)形限位凸臺與中間筒的內(nèi)圓周面貼合，內(nèi)筒的兩端分別連接有與中間筒同軸分布的伸桿和連接桿，其中，伸桿的末端穿過中間筒蓋后，該末端固定有外部的載荷，連接桿的末端穿過外筒底蓋后與拉鉤相連，拉鉤活動連接有鉚釘套筒，鉚釘套筒抵觸在勾板的螺旋線端的內(nèi)側(cè)面，并在外筒沿轉(zhuǎn)軸軸線轉(zhuǎn)動時，鉚釘套筒沿勾板的螺旋線進(jìn)行滾動；壓縮彈簧安裝在中間筒內(nèi)，其一端與外筒底蓋相抵觸，另一端與內(nèi)筒圓周的環(huán)形限位凸臺抵觸；當(dāng)拉鉤與勾板連接時，所述壓縮彈簧處于壓縮狀態(tài)，中間筒的環(huán)形限位凸臺所在端抵觸在外筒底蓋上；

扭轉(zhuǎn)彈簧安裝在轉(zhuǎn)軸上，其一端固定在轉(zhuǎn)軸上，另一端與鉚釘套筒相抵觸，推動鉚釘套筒沿勾板的螺旋線進(jìn)行移動；

拔銷器固定在外部的支撐座上，拔銷器的銷芯與外筒上的銷孔相對應(yīng)，當(dāng)拔銷器銷芯插入外筒的銷孔中時，將外筒鎖定；

擋圈固定在外部的支撐座上，當(dāng)外筒沿轉(zhuǎn)軸軸線轉(zhuǎn)動到位時，外筒抵觸在擋圈上。

進(jìn)一步的，在外筒上蓋及中間筒蓋的內(nèi)端面安裝有緩沖墊。

進(jìn)一步的，所述緩沖墊采用橡膠材料。

進(jìn)一步的，還包括托板，所述托板固定在外部的支撐座上，當(dāng)外筒鎖定時，托板抵觸在外筒的外圓周面上。

進(jìn)一步的，還包括微動開關(guān)，所述微動開關(guān)固定在外部的支撐座上，當(dāng)外筒抵觸在擋圈上時，觸發(fā)微動開關(guān)。

進(jìn)一步的，在內(nèi)筒與中間筒的滑動摩擦面、中間筒與外筒的滑動摩擦面、勾板與鉚釘套筒的滾動摩擦面及外筒與轉(zhuǎn)軸滑動摩擦面均采取固體潤滑。

有益效果：(1)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，零部件少，既保證了航天器發(fā)射階段的抗力學(xué)性能，又能在航天器在軌運行階段解鎖后自主展開，并實現(xiàn)了展開狀態(tài)的姿態(tài)維持保持；相比其它伸展機(jī)構(gòu)具有極佳的經(jīng)濟(jì)性；主要用于空間等離子體環(huán)境探測用朗繆爾探針和懸浮電位探頭等輕質(zhì)傳感器向空間方向的伸展。

(2)本發(fā)明除拔銷器與外筒之間的拔銷動作外，不依靠其它復(fù)雜的機(jī)電驅(qū)動部件，完全自主展開，極大的降低了對航天器的資源需求，具有極好的功效比。

(3)本發(fā)明通過采用橡膠材料的緩沖墊保護(hù)中間筒、外筒及內(nèi)筒，由具有良好的空間溫度及輻照環(huán)境適應(yīng)性。

(4)本發(fā)明通過壓縮彈簧和扭轉(zhuǎn)彈簧既完成了展開動作的初始驅(qū)動，又實現(xiàn)了到位后的展開狀態(tài)位置保持，有效減少了零部件數(shù)量。

(5)本發(fā)明的勾板一端采用螺旋線的結(jié)構(gòu)，在伸展機(jī)構(gòu)扭轉(zhuǎn)過程中，逐步減小壓緊彈簧產(chǎn)生摩擦力方向的分量，以抵消扭轉(zhuǎn)力矩減小的影響，從而保證外筒的可靠轉(zhuǎn)動。

(6)本發(fā)明的勾板的螺旋線的長度滿足外筒旋轉(zhuǎn)設(shè)定角度后，釋放拉鉤，進(jìn)而啟動伸展動作，從而約束了該伸展機(jī)構(gòu)運行軌跡范圍，有效減小對航天器周圍設(shè)備排布的空間需求。

(7)本發(fā)明在對于展開過程中的活動摩擦部位(在內(nèi)筒與中間筒的滑動摩擦面、中間筒與外筒的滑動摩擦面、勾板與鉚釘套筒的滾動摩擦面及外筒與轉(zhuǎn)軸滑動摩擦面)均采取固體潤滑措施，防止真空冷焊，并減小真空摩擦系數(shù)。

(8)本發(fā)明的內(nèi)筒的外圓周面及中間筒一端的外圓周面加工的沿其周向的環(huán)形限位凸臺，保證了展開后的指向定位精度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明收攏狀態(tài)的主視圖。

圖2為本發(fā)明收攏狀態(tài)的俯視圖。

圖3為本發(fā)明展開狀態(tài)的示意圖。

圖4為本發(fā)明的展開軌跡示意圖。

圖5為本發(fā)明的勾板示意圖。

其中，1-傳感器，2-中間筒蓋，3-緩沖墊，4-外筒上蓋，5-伸桿，6-中間筒，7-外筒，8-內(nèi)筒，9-拔銷器，10-連接桿，11-壓縮彈簧，12-托板，13-拉鉤，14-外筒底蓋，15-鉚釘套筒，16-勾板，17-扭轉(zhuǎn)彈簧，18-轉(zhuǎn)軸，19-微動開關(guān)，20-擋圈。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

本發(fā)明提供了一種航天器用套筒式伸展機(jī)構(gòu)，參見附圖1，包括：轉(zhuǎn)軸18、勾板16、伸桿5、內(nèi)筒8、中間筒6、中間筒蓋2、外筒7、外筒上蓋4、外筒底蓋14、壓縮彈簧11、連接桿10、拉鉤13、緩沖墊3、拔銷器9、托板12、微動開關(guān)19、擋圈20、扭轉(zhuǎn)彈簧17及鉚釘套筒15；

所述內(nèi)筒8的外圓周面加工有沿其周向的環(huán)形限位凸臺；

所述中間筒6一端的外圓周面加工有沿其周向的環(huán)形限位凸臺；

所述轉(zhuǎn)軸18固定在外部的支撐座上；勾板16的一端固定在轉(zhuǎn)軸18的中部，另一端加工為螺旋線；參見附圖5；

外筒7的一端通過外筒底蓋14活動連接在轉(zhuǎn)軸18上，所述外筒7能夠繞轉(zhuǎn)軸14的軸線轉(zhuǎn)動；另一端固定有外筒上蓋4；中間筒6套裝在外筒7內(nèi)部，中間筒6的環(huán)形限位凸臺與外筒7的內(nèi)圓周面貼合，中間筒6沒有加工環(huán)形限位凸臺的一端穿過外筒上蓋4，且該端端面固定有中間筒蓋2，所述中間筒6能夠在外筒7內(nèi)沿其軸線移動，當(dāng)中間筒6沿外筒7進(jìn)行軸向運動并運動到位時，中間筒6的環(huán)形限位凸臺抵觸在所述外筒上蓋4上；內(nèi)筒8安裝在中間筒6內(nèi)部，內(nèi)筒8的環(huán)形限位凸臺與中間筒6的內(nèi)圓周面貼合，內(nèi)筒8的兩端分別通過螺紋連接有與中間筒6同軸分布的伸桿5和連接桿10，其中，伸桿5的末端穿過中間筒蓋2后固定外部的載荷(載荷為傳感器1)，連接桿10的末端穿過外筒底蓋14后與拉鉤13相連，拉鉤13通過鉚釘活動連接有鉚釘套筒15，鉚釘套筒15抵觸在勾板16的螺旋線端的內(nèi)側(cè)面，在外筒7沿轉(zhuǎn)軸18軸線轉(zhuǎn)動時，鉚釘套筒15沿勾板16的螺旋線進(jìn)行滾動；壓縮彈簧11安裝在中間筒6內(nèi)，其一端與外筒底蓋14相抵觸，另一端與內(nèi)筒8外圓周的環(huán)形限位凸臺抵觸；當(dāng)拉鉤13上的鉚釘套筒15抵觸在勾板16的螺旋線端的內(nèi)側(cè)面時，所述壓縮彈簧11處于壓縮狀態(tài)，中間筒的環(huán)形限位凸臺所在端抵觸在外筒底蓋14上。在外筒上蓋4及中間筒蓋2的內(nèi)端面安裝有緩沖墊3；

扭轉(zhuǎn)彈簧17安裝在轉(zhuǎn)軸18上，其一端固定在轉(zhuǎn)軸18上，另一端與鉚釘套筒15相抵觸，能夠推動鉚釘套筒15沿勾板16的螺旋線進(jìn)行移動；

拔銷器9和托板12均固定在外部的支撐座上，拔銷器9的銷芯與外筒7上的銷孔相對應(yīng)，當(dāng)拔銷器9銷芯插入外筒7的銷孔中時，將外筒7鎖定；當(dāng)外筒7鎖定時，托板12抵觸在外筒7的外圓周面上，用于對外筒7的輔助固定，增加外筒7在發(fā)射過程中的抗振動沖擊能力；

微動開關(guān)19和擋圈20均固定在外部的支撐座上，當(dāng)外筒7沿轉(zhuǎn)軸18軸線轉(zhuǎn)動到位時，外筒7抵觸在擋圈20上，并觸發(fā)微動開關(guān)19；

在內(nèi)筒8與中間筒6的滑動摩擦面、中間筒6與外筒7的滑動摩擦面、勾板16與鉚釘套筒15的滾動摩擦面及外筒7與轉(zhuǎn)軸18滑動摩擦面均采取固體潤滑；

所述緩沖墊3為橡膠材料。

工作原理：所述伸展機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)包括收攏狀態(tài)和展開狀態(tài)兩種，所述收攏狀態(tài)向展開狀態(tài)過渡時的展開動作分為扭轉(zhuǎn)和伸展兩個步驟；

參見附圖2，在收攏狀態(tài)時，拔銷器9銷芯插入外筒7的銷孔中，將外筒7鎖定，此時外筒7的軸線處于水平狀態(tài)；同時，壓縮彈簧11的壓緊狀態(tài)，因此，中間筒6及內(nèi)筒8均處于收縮狀態(tài)；

參見附圖3-4，當(dāng)收攏狀態(tài)向展開狀態(tài)過渡展開時，即航天器入軌后，拔銷器9通電工作，拔銷器9的銷芯退出外筒7的銷孔，其中，退出時間不大于20ms，同時退出狀態(tài)保持時間不小于20s，以保證解鎖時的可靠釋放；此時，外筒7在扭轉(zhuǎn)彈簧17的作用下繞轉(zhuǎn)軸18的軸線進(jìn)行逆時針轉(zhuǎn)動，且拉鉤13通過鉚釘套筒15沿勾板16的螺旋線滾動，并保持壓縮彈簧11的壓緊狀態(tài)，使內(nèi)筒8、外筒7和中間筒6相對位置不變；當(dāng)外筒7扭轉(zhuǎn)至設(shè)定角度(在本實施例中為79°)后，拉鉤13與勾板16脫離，壓縮彈簧11釋放，首先推動內(nèi)筒8、伸桿5、連接桿10及拉鉤13沿軸向向遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)軸18的方向移動，當(dāng)內(nèi)筒8抵觸到中間筒蓋2內(nèi)端面的的緩沖墊3時，壓縮彈簧11繼續(xù)推動中間筒6向遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)軸18的方向移動，直到中間筒6的環(huán)形限位凸臺抵觸在所述外筒上蓋4內(nèi)端面的的緩沖墊3時，完成伸展動作；當(dāng)外筒7抵觸在擋圈20后，通過擋圈20邊緣壓簧實現(xiàn)阻尼；并通過微動開關(guān)19實現(xiàn)到位監(jiān)視；此時，為伸展機(jī)構(gòu)的展開狀態(tài)。

綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。