專利名稱:一種箭載套筒式伸桿展開機構(gòu)的制作方法
一種箭載套筒式伸桿展開機構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本發(fā)明涉及一種用于探空火箭空間科學(xué)探測套筒式伸桿展開機構(gòu)，具體涉及一種 箭載套筒式伸桿展開機構(gòu)。
背景技術(shù)：
[0002]探空火箭主要是利用火箭上攜帶的探測設(shè)備對大氣微量成分、空間電場、電離層 電子、離子密度和電子溫度等參數(shù)進(jìn)行探測的，其中對電子、離子、電場探測的設(shè)備要求其 探頭伸出火箭氣動外表面一定距離，以避免火箭本體剩磁及氣流付面層的影響，因此要求 用伸桿展開機構(gòu)把這些探頭伸展出去。這些伸桿部件常安裝在火箭整流罩內(nèi)或火箭箭體與 發(fā)動機分離的結(jié)合面上，由于這些部位地方狹小，常與分離機構(gòu)干涉，要求伸桿展開機構(gòu)體 積小，重量輕，伸桿展開長。由于火箭的旋轉(zhuǎn)速度較快，伸桿上要受到較大的離心力作用，對 伸桿的研制提出較高的要求。國外如美國、俄羅斯、瑞典等國家在探空火箭上都成功使用過 伸桿展開機構(gòu)對電場進(jìn)行探測，但國內(nèi)還沒有探空火箭使用伸桿進(jìn)行探測的先例。在火箭 用伸桿展開機構(gòu)探測技術(shù)方面還是一片空白。隨著我國探空火箭技術(shù)的發(fā)展及越來越多的 空間探測任務(wù)，急需為探空火箭、試驗探測衛(wèi)星和宇宙飛船等空間飛行器提供實現(xiàn)空間探 測任務(wù)的伸桿展開機構(gòu)。箭載套筒式伸桿展開機構(gòu)就是針對探空火箭對伸桿的需求，在伸 桿展開機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式、空間展開運動方式、鎖緊固定結(jié)構(gòu)形式，以及在火箭上的安裝和釋 放的方式和結(jié)構(gòu)形式等方面，進(jìn)行了多方面的創(chuàng)新性設(shè)計、研制，突破了伸桿展開機構(gòu)的關(guān) 鍵技術(shù)而研制出的一種空間探測用伸桿展開機構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容
[0003]本發(fā)明的目的在于，為探空火箭進(jìn)行空間探測提供一種箭載套筒式伸桿展開機 構(gòu)。[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下[0005]一種箭載套筒式伸桿展開機構(gòu)，其特征在于，所述的伸桿展開機構(gòu)包括基座和若 干節(jié)相互嵌套的伸展單元。[0006]所述的基座包括下底座12、上底座9、轉(zhuǎn)軸11和鎖緊機構(gòu)10 ;所述的下底座12 和上底座9通過轉(zhuǎn)軸11及其鎖緊機構(gòu)10可轉(zhuǎn)動和固定。[0007]所述的伸展單元包括一節(jié)桿狀圓柱筒、一節(jié)嵌套在桿狀圓柱筒一端的嵌套管箍 和一個設(shè)置于嵌套管軸上的止退鎖緊機構(gòu)；該嵌套管箍的另一端嵌套于下一節(jié)伸展單元的 桿狀圓柱筒；桿狀圓柱筒的直徑依據(jù)設(shè)計和空間尺寸逐節(jié)遞減。[0008]所述的基座通過上底座與若干伸展單元的底端的桿狀圓柱筒相連。[0009]所述的桿狀圓柱筒的高度逐節(jié)遞增?？蓪崿F(xiàn)在伸桿展開機構(gòu)收攏高度相同情況 下，伸桿展開長度最長。[0010]所述的伸展機構(gòu)的還包含有一連接環(huán)1，該連接環(huán)一端連接頂端的第八桿狀圓柱 筒21，另一端用于固定電場探頭。[0011]所述的伸桿展開機構(gòu)包括還包括一鎖緊壓片20，固定于所述的連接環(huán)I中部位置上，用于與探空火箭壓緊機構(gòu)對接，并對箭載套筒式伸桿展開機構(gòu)實施壓緊。[0012]所述的下底座12和上底座9正向剖面均呈Π字形，并相向扣合在一起。[0013]所述的鎖緊機構(gòu)10設(shè)置在下底座的側(cè)面，用于對旋轉(zhuǎn)到位的上底座自動鎖緊。[0014]所述的上底座、下底座、伸展單元、連接環(huán)和鎖緊壓片均采用航天輕質(zhì)合金材料制造。[0015]所述的自與底端桿狀圓柱筒相連的第二節(jié)桿狀圓柱筒起，直至頂端的桿狀圓柱筒的外表面上設(shè)有防自轉(zhuǎn)鎖緊銷釘導(dǎo)向槽，并在軸向端部開一方槽。[0016]所述的止退鎖緊機構(gòu)包含彈簧30、所述的彈簧30的一端壓緊在鎖緊銷釘29上， 另一端頂在緊固螺釘31上；其中，所述的鎖緊銷釘29在伸桿展開到位后，在彈簧力的作用下，插入桿狀圓柱筒一端的方槽中。伸桿收攏時，嵌套管箍止推鎖緊機構(gòu)中的鎖緊銷釘29 插在桿狀圓柱筒的導(dǎo)向槽中，限制桿狀圓柱筒之間的相互轉(zhuǎn)動。每節(jié)伸桿展開到位后，嵌套管箍止退鎖緊機構(gòu)中的鎖緊銷釘在彈簧力的作用下插在桿狀圓柱筒端部的槽中，限制桿狀圓柱筒的相互移動和轉(zhuǎn)動，從而達(dá)到展開鎖緊的功能。[0017]所述的桿狀圓柱筒是空心結(jié)構(gòu)，探頭電纜可從中間穿過，并通過伸桿下底座電纜導(dǎo)向方孔，與探頭控制設(shè)備連接。[0018]所述的伸桿下底座設(shè)計有伸桿轉(zhuǎn)動限位面，限制伸桿展開機構(gòu)只能向下轉(zhuǎn)動90度。[0019]箭載套筒式伸桿展開機構(gòu)工作原理如下火箭發(fā)射時，伸桿在探空火箭壓緊機構(gòu)的作用下處于收攏狀態(tài)，火箭發(fā)射并上升到預(yù)定高度時，火箭起旋，由于火箭壓緊機構(gòu)是與火箭箭體固定在一起的，而伸桿展開機構(gòu)是與火箭箭頭連接在一塊的，當(dāng)探空火箭箭頭與箭體分離時，伸桿展開機構(gòu)解鎖，在火箭旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下，伸桿展開機構(gòu)旋轉(zhuǎn)到預(yù)定位置，上下底座鎖緊、各節(jié)套筒逐一展開并逐節(jié)鎖緊，將電場探頭伸展到遠(yuǎn)離箭體表面預(yù)定的位置上。[0020]本發(fā)明的優(yōu)點在于[0021](I)實現(xiàn)從無到有的飛躍，提供用于探空火箭空間科學(xué)探測所需的伸桿展開機構(gòu)；[0022](2)伸桿展開機構(gòu)具有指向精度高、定位準(zhǔn)確、整體強度剛度高等特性，滿足探空火箭空間科學(xué)探測對伸桿的精度需求；[0023](3)伸桿展開機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單緊湊、裝拆方便、可靠性高，便于攜帶及運輸；[0024](4)伸桿展開機構(gòu)構(gòu)型滿足探空火箭結(jié)構(gòu)的布局特點，并充分利用火箭自旋產(chǎn)生的離心力進(jìn)行自動展開，無需其它動力裝置和控制設(shè)備，即節(jié)省火箭上的有限電力、減小火箭有效載荷空間、減輕火箭承載重量，又降低了制造成本；[0025](5)伸桿展開機構(gòu)主體結(jié)構(gòu)材料由航天輕質(zhì)合金材料制造。材料資源豐富,加工工藝成熟，便于伸桿展開機構(gòu)的技術(shù)實施；[0026](6)伸桿展開機構(gòu)也滿足其它科學(xué)探測自旋飛行器對伸桿展開的基本需求，便于展開技術(shù)應(yīng)用推廣。


[0027]圖1是本發(fā)明伸展單元處于收攏狀態(tài)的主視圖；[0028]圖2是本發(fā)明伸展單元處于展開狀態(tài)時的左視圖[0029]圖3是本發(fā)明伸展單元收攏時，止退鎖緊機構(gòu)中的銷釘工作位置；[0030]圖4是本發(fā)明伸展單元展開到位后止退鎖緊機構(gòu)中的銷釘鎖緊工作位置；[0031]圖5是本發(fā)明的箭載套筒式伸桿展開機構(gòu)在火箭上安裝主視圖(發(fā)射前)；[0032]圖6是本發(fā)明的箭載套筒式伸桿展開機構(gòu)在火箭上安裝俯視圖(發(fā)射前)；[0033]圖7是本發(fā)明的箭載套筒式伸桿展開機構(gòu)在火箭上展開到位主視圖(工作狀態(tài))；[0034]圖8是本發(fā)明的箭載套筒式伸桿展開機構(gòu)在火箭上展開到位俯視圖(工作狀態(tài))。[0035]附圖標(biāo)識[0036]I、連接環(huán)2、第七嵌套管箍3、第六嵌套管箍[0037]4、第五嵌套管箍5、第四嵌套管箍6、第三嵌套管箍[0038]7、第二嵌套管箍8、第一嵌套管箍9、上底座[0039]10、底座彈簧鎖緊機構(gòu)11、底座轉(zhuǎn)軸12、下底座[0040]13、第一止退鎖緊機構(gòu)14、第二止退鎖緊機構(gòu)15、第三止退鎖緊機構(gòu)[0041]16、第四止退鎖緊機構(gòu)17、第五止退鎖緊機構(gòu)18、第六止退鎖緊機構(gòu)[0042]19、第七止退鎖緊機構(gòu)20、鎖緊壓片21、第八桿狀圓柱筒[0043]22、第七桿狀圓柱筒23、第六桿狀圓柱筒24、第五桿狀圓柱筒[0044]25、第四桿狀圓柱筒26、第三桿狀圓柱筒27、第二桿狀圓柱筒[0045]28、第一桿狀圓柱筒具體實施方式
[0046]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。[0047]伸桿展開機構(gòu)主要由伸桿下底座12、伸桿上底座9、底座轉(zhuǎn)軸11、底座彈簧鎖緊機構(gòu)10、桿狀圓柱筒21 28、嵌套管箍2 8、止退鎖緊機構(gòu)13 19、連接環(huán)I、鎖緊壓片20 等組成，止退鎖緊機構(gòu)又由彈簧30、鎖緊銷釘29和緊固螺釘31組成。除底座轉(zhuǎn)軸11、彈簧 30、螺釘、鎖緊銷釘29和緊固螺釘31外，其余所有零件均采用航天輕質(zhì)合金材料制造。[0048]圖1表明單根伸桿展開機構(gòu)收攏狀態(tài)結(jié)構(gòu)構(gòu)型，圖中自下向上依次為一基座，第一桿狀圓柱筒28，7個嵌套管軸2 8，處于收攏狀態(tài)的第八桿狀圓柱筒21，與第八桿狀圓柱筒21 —端連接的連接環(huán)I。其中，基座包含下底座12、上底座9、轉(zhuǎn)軸11和鎖緊機構(gòu)10， 所述的下底座12和上底座9通過轉(zhuǎn)軸11及其鎖緊機構(gòu)10可轉(zhuǎn)動和固定；[0049]圖2表明單根伸桿展開機構(gòu)展開狀態(tài)結(jié)構(gòu)構(gòu)型，從圖中可以看到伸桿展開裝置旋轉(zhuǎn)90度，且各節(jié)伸展單元均完全展開的結(jié)構(gòu)。伸桿展開機構(gòu)主要由以下各零部件組成伸桿下底座12、伸桿上底座9、底座轉(zhuǎn)軸11、底座彈簧鎖緊機構(gòu)10、多節(jié)桿狀圓柱筒21 28、 多節(jié)嵌套管箍2 8、多個止退鎖緊機構(gòu)13 19、一個連接環(huán)I、一個鎖緊壓片20。伸桿上下底座通過底座轉(zhuǎn)軸連接在一起，第一桿狀圓柱筒28 —端通過螺紋連接與伸桿上底座9固定在一起，另一端通過第一嵌套管箍8與第二桿狀圓柱筒27連接在一起，第一嵌套管箍8 上安裝第一止退鎖緊機構(gòu)13。依次類推，將所有桿狀圓柱筒嵌套成一個整體，連接環(huán)I 一端與第八桿狀圓柱筒螺紋連接，另一端與電場探頭螺紋連接，將電場探頭固定在伸桿展開機構(gòu)上。鎖緊壓片20是探空火箭壓緊機構(gòu)對伸桿展開機構(gòu)實施壓緊的一個零件，它一側(cè)用螺紋固定在連接環(huán)I上，另一側(cè)與探空火箭壓緊機構(gòu)對接。除第八桿狀圓柱筒外，其余桿狀圓 柱筒的外表面均加工有防自轉(zhuǎn)鎖緊銷釘導(dǎo)向槽，并在軸向端部開一方槽。由于桿狀圓柱筒 是空心結(jié)構(gòu)，探頭電纜可從中間穿過，并通過伸桿下底座電纜導(dǎo)向方孔，與探頭控制設(shè)備連 接。在伸桿下底座12設(shè)計有伸桿轉(zhuǎn)動限位面，限制伸桿展開機構(gòu)只能向下轉(zhuǎn)動90度，以保 證探頭與火箭軸向的垂直度要求。底座彈簧鎖緊機構(gòu)10在伸桿上底座9轉(zhuǎn)動到位后將其 自動鎖緊，限制伸桿的擺動。[0050]圖3表明伸桿收攏時，嵌套管箍上的止退鎖緊機構(gòu)中的鎖緊銷釘在導(dǎo)向槽中的位 置，該止退鎖緊機構(gòu)又由彈簧30、鎖緊銷釘29和緊固螺釘31組成。止退鎖緊機構(gòu)的鎖緊銷 釘29在彈簧30的預(yù)緊力作用下，只能沿桿狀圓柱筒外表面防自轉(zhuǎn)鎖緊銷釘導(dǎo)向槽移動，當(dāng) 伸桿單元處于收攏狀態(tài)時，止退鎖緊機構(gòu)中的銷釘29插在桿狀圓柱筒的導(dǎo)向槽中，限制桿 狀圓柱筒之間的相互轉(zhuǎn)動。[0051]圖4表明伸桿展開到位后止退鎖緊機構(gòu)中鎖緊銷釘29的鎖緊位置，當(dāng)桿狀圓柱筒 展開到位時，鎖緊銷釘29插入桿狀圓柱筒根部的方槽，限制了桿狀圓柱筒軸向移動和徑向 旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到展開鎖緊的功能同時確保探頭與火箭的相對位置關(guān)系。[0052]圖5、圖6表明伸桿展開機構(gòu)箭上安裝收攏狀態(tài)布局要求，表明了鎖緊壓片20在伸 桿展開機構(gòu)安裝的方向及位置，伸桿展開機構(gòu)通過伸桿下底座12用螺釘與火箭分離艙儀 器板連接，實現(xiàn)了安裝及固定。[0053]圖7、圖8表明伸桿展開機構(gòu)箭上完全展開狀態(tài)的正向和俯視布局圖。[0054]伸桿展開機構(gòu)各部件機械連接關(guān)系如下伸桿下底座12通過底座轉(zhuǎn)軸11與伸桿 上底座9連接在一起，底座彈簧鎖緊機構(gòu)10安裝在伸桿下底座12的側(cè)面。第一桿狀圓柱 筒28與伸桿上底座9用螺釘進(jìn)行連接。第二桿狀圓柱筒27裝入桿狀圓柱筒28中，然后擰 上第一嵌套管箍8，再將第三桿狀圓柱筒26裝入第二桿狀圓柱筒27中，擰上第二嵌套管箍 7，依次類推，直到第七嵌套管箍2擰在第七桿狀圓柱筒22上。安裝連接環(huán)1，將鎖緊壓片 20固定在連接環(huán)I上。依次安裝止退鎖緊機構(gòu)13 19。[0055]最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參 照實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方 案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明 的權(quán)利要求
范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種箭載套筒式伸桿展開機構(gòu)，其特征在于，所述的伸桿展開機構(gòu)包括基座和若干節(jié)相互嵌套的伸展單元； 所述的基座包括下底座(12)、上底座(9)、轉(zhuǎn)軸(11)和鎖緊機構(gòu)(10);所述的下底座(12)和上底座(9)通過轉(zhuǎn)軸(11)及其鎖緊機構(gòu)(10)可轉(zhuǎn)動和固定； 所述的伸展單元包括一節(jié)桿狀圓柱筒、一節(jié)嵌套在桿狀圓柱筒一端的嵌套管箍和一個設(shè)置于嵌套管箍上的止退鎖緊機構(gòu)；該嵌套管箍的另一端嵌套于下一節(jié)伸展單元的桿狀圓柱筒；桿狀圓柱筒的直徑逐節(jié)遞減； 所述的基座通過上底座(9)與若干伸展單元底端的桿狀圓柱筒相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的箭載套筒式伸桿展開機構(gòu)，其特征在于，所述的桿狀圓柱筒的高度逐節(jié)遞增。
3.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的箭載套筒式伸桿展開機構(gòu)，其特征在于，所述的箭載套筒式伸桿展開機構(gòu)還包含有一連接環(huán)(I )，該連接環(huán)(I)連接頂端的桿狀圓柱筒，用于固定電場探頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的箭載套筒式伸桿展開機構(gòu)，其特征在于，所述的伸桿展開機構(gòu)還包括一鎖緊壓片(20)，固定于所述的連接環(huán)(I)上，用于與探空火箭壓緊機構(gòu)對接，并對箭載套筒式伸桿展開機構(gòu)實施壓緊。
5.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的箭載套筒式伸桿展開機構(gòu)，其特征在于，所述的下底座(12)和上底座(9)正向剖面均呈n字形，并相向扣合在一起。
6.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的箭載套筒式伸桿展開機構(gòu)，其特征在于，所述基座的鎖緊機構(gòu)(10)設(shè)置在下底座(12)的側(cè)面，用于對旋轉(zhuǎn)到位的上底座自動鎖緊。
7.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的箭載套筒式伸桿展開機構(gòu)，其特征在于，所述的上底座(9)、下底座(12)、伸展單元、連接環(huán)(I)和鎖緊壓片(20)均采用航天輕質(zhì)合金材料制造。
8.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的箭載套筒式伸桿展開機構(gòu)，其特征在于，自與底端桿狀圓柱筒相連的第二節(jié)桿狀圓柱筒起，直至頂端的桿狀圓柱筒的外表面上設(shè)有防自轉(zhuǎn)鎖緊銷釘導(dǎo)向槽，并在軸向端部開一方槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求
I或8所述的箭載套筒式伸桿展開機構(gòu)，其特征在于，所述的止退鎖緊機構(gòu)包含彈簧(30)、所述的彈簧(30)的一端壓緊在鎖緊銷釘(29)上，另一端頂在緊固螺釘(31)上； 其中，所述的鎖緊銷釘(29)在伸桿展開到位后，在彈簧力的作用下，插入桿狀圓柱筒一端的方槽中。
10.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的箭載套筒式伸桿展開機構(gòu)，其特征在于，所述的桿狀圓柱筒是空心結(jié)構(gòu)，探頭電纜可從中間穿過，并通過伸桿下底座電纜導(dǎo)向方孔，與探頭控制設(shè)備連接; 所述的下底座(12)設(shè)計有伸桿轉(zhuǎn)動限位面，限制伸桿展開機構(gòu)只能向下轉(zhuǎn)動90度。
專利摘要
本發(fā)明公開一種箭載套筒式伸桿展開機構(gòu)，其特征在于所述的伸桿展開機構(gòu)由基座和若干節(jié)嵌套的伸展單元組成；所述的基座包括下底座、上底座、轉(zhuǎn)軸和鎖緊機構(gòu)；所述的下底座和上底座通過轉(zhuǎn)軸及其鎖緊機構(gòu)可實現(xiàn)伸桿展開機構(gòu)轉(zhuǎn)動90°并自動固定；所述的伸展單元包括一節(jié)桿狀圓柱筒、一節(jié)固定在桿狀圓柱筒一端的嵌套管箍和一個設(shè)置于嵌套管箍上的止退鎖緊機構(gòu)；該嵌套管箍的另一端嵌套于下一節(jié)伸展單元的桿狀圓柱筒，對下一節(jié)伸展單元的桿狀圓柱筒進(jìn)行運動限位；所述的基座通過上底座與若干節(jié)伸展單元中的最底端的桿狀圓柱筒相連，且所述的桿狀圓柱筒的直徑依據(jù)設(shè)計尺寸和裝配空間逐節(jié)遞減。所述的伸桿展開機構(gòu)還包含有一個連接環(huán)。
文檔編號F42B15/08GKCN101788250SQ200910244495
公開日2013年3月20日 申請日期2009年12月31日
發(fā)明者楊萱, 姜秀杰, 劉波, 孟新, 鄭建華, 孫健, 劉元 申請人:中國科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (3),