一种用于C形弹性伸杆展开的延伸支撑装置

本发明属于机械设计，具体涉及的是一种用于c形弹性伸杆展开的延伸支撑装置。

背景技术：

1、c形弹性伸杆在航天任务中的应用日益广泛，例如太阳翼展开机构、天线展开机构等。相较于传统的铰链式展开机构，c形弹性伸杆具有展收比高、轻质、结构简单等优点。然而，在实际服役时，c形弹性伸杆由于收拢卷绕会形成抗弯刚度较低的过渡段，现有伸杆多应用于空间失重环境，过渡段承受的自重载荷较小，因此通常仅在过渡段靠近收拢卷的根部设置简单的支撑结构。当c形弹性伸杆应用于重力环境（如地面测试或行星表面任务）时，自重会在过渡段产生较大的弯曲力矩，仅依靠在根部设置简单支撑的方式难以避免伸杆过渡段在大载荷作用下发生弯曲屈曲等力学问题。同时，现有支撑装置普遍存在结构笨重、收拢体积大等问题，难以满足航天器对轻量化与紧凑性的严格要求。因此，有必要开发一种轻量化、收拢体积小且能够对c形弹性伸杆过渡段处提供有效支撑的装置。

技术实现思路

1、针对现有用于c形弹性伸杆展开的支撑装置难以满足航天任务中重力环境下使用需求的问题，本发明的目的在于提供一种轻量化、收拢体积小的伸展展开延伸支撑装置。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、一种用于c形弹性伸杆展开的延伸支撑装置，其特征在于，包括：底座、伸展机构组件、弹簧推杆组件、托架、伸展机构连接杆、c杆前端连接组件、锁钩组件、线轮组件、传动绳及双c杆结构；

4、所述双c杆结构完全展开后尺寸较大，且其过渡段抗弯刚度较小，如果应用在重力环境下时，需要对其过渡段进行支撑以防止过渡段发生弯曲屈曲，同时考虑到航天器对重量和包络体积的限制，所述伸展机构组件采用延伸式构型。

5、所述底座上设有多个支座，用于所述伸展机构组件、所述线轮组件的安装固定；

6、所述伸展机构组件包括伸展机构外框、伸展机构滑轨外层、伸展机构滑轨内层、伸展机构内框、伸展机构根部底座接头、伸展机构前部底座接头和伸杆机构连接杆接头，整体组件通过所述伸展机构根部底座接头和所述伸展机构前部底座固定在所述底座上，通过所述伸展机构连接杆接头与所述伸展机构连接杆进行连接，采用抽屉式滑移机构形式，其中所述伸展机构外框和所述伸展机构内框均为碳纤维方管结构，所述伸展机构滑轨内层和所述伸展机构滑轨外层分别通过螺栓与螺母配合夹紧固定于所述伸展机构内框和所述伸展机构外框上。通过所述伸展机构滑轨内层和所述伸展机构滑轨外层之间的相对滑动，实现所述伸展机构内框相对于所述伸展机构外框沿伸展方向展开；

7、所述弹簧推杆组件包括弹簧推杆底座、弹簧、推杆和限位螺母，整体组件通过所述弹簧推杆底座固定在所述伸展机构组件上，其中所述推杆为圆柱体构型，所述推杆的中部和底部分别加工有环形凸台和螺纹，用于安装所述弹簧和所述限位螺母，所述弹簧安装于所述弹簧推杆底座内，并可通过作用于所述推杆上的所述环形凸台部分推动所述推杆沿所述弹簧推杆底座内部滑动，所述推杆在弹簧力的作用下与所述伸展机构内框弹性滑动接触，当所述伸展机构组件展至预定位置后，所述推杆顶部进入所述伸展机构内框上的凹槽中，对所述伸展机构内框进行锁定，防止其沿所述伸展机构外框回退，所述限位螺母螺接于所述推杆底部，防止所述推杆在弹簧力的作用下从所述弹簧推杆底座内弹出；

8、所述伸展机构连接杆安装在所述伸展机构组件的前部，通过螺栓连接在所述伸展机构连接杆接头上；

9、所述托架安装在所述伸展机构连接杆的左右两侧，通过螺栓固定在所述伸展机构连接杆接头上，用于在所述双c杆展开过程中和展开状态下为其提供延伸支撑，整体形状根据所述c杆截面轮廓加工为相适配的椭圆弧形，并为了防止在所述c杆展开过程中对其造成损伤，对所述弧形边缘部分进行倒圆角处理；

10、所述c杆前端连接组件包括c杆前端连接杆、压紧片和c杆前端连接支架、连接杆接头，所述连接杆接头整体呈“工”字形结构，其左右两侧分别与两根所述c杆前端连接杆胶接固定，所述连接杆接头的中部设有预留孔位，用于与所述传动绳连接，所述c杆前端连接支架分别胶接固定于两根所述c杆前端连接杆上，所述压紧片上打有螺纹孔，并通过螺栓与所述c杆前端连接支架配合连接，以将所述压紧片和所述c杆前端连接支架夹紧固定于所述双c杆结构的前端。由此，所述双c杆结构通过所述c杆前端连接组件连接为一体。

11、所述锁钩组件包括锁钩、转轴、锁钩底座以及扭簧，整体组件通过所述锁钩底座安装于所述伸展机构连接杆上。所述锁钩底座上设有用于安装所述转轴的安装孔，所述锁钩上对应也设有安装孔，所述转轴穿设于所述锁钩底座的安装孔和所述锁钩的安装孔内，使所述锁钩能够相对于所述锁钩底座绕所述转轴转动。所述扭簧套设于所述转轴上，所述扭簧的一端限位于所述锁钩底座上设有的凹槽内，另一端作用于所述锁钩，以向所述锁钩施加弹性压紧力，使所述锁钩在初始状态下保持向下压紧在所述锁钩底座上的状态。在所述伸展机构组件未伸展至预定位置时，所述锁钩在所述扭簧的压紧作用下保持与所述传动绳的连接，从而维持所述伸展机构连接杆与所述c杆前端连接组件之间的连接状态。当所述伸展机构组件伸展至预定位置时，此时所述线轮组件中的所述绳完全放出，所述绳在张力作用下带动所述锁钩克服所述扭簧的弹性压紧力，并沿与所述扭簧压紧方向相反的方向绕所述转轴旋转，所述传动绳从所述锁钩的约束中脱离释放，从而实现所述伸展机构连接杆与所述c杆前端连接组件之间的解锁和分离；

12、所述线轮组件包括外壳、卷簧、绳，整体组件通过所述外壳固定在所述底座的支座上，所述卷簧和所述绳初始收拢卷绕在所述外壳内，所述绳的一端和所述卷簧连接，另一端系于所述锁钩上，在所述伸展机构组件展开过程中且未展至预定位置时，所述绳在所述锁钩的牵引作用下克服所述卷簧的弹性回复力，由所述外壳内逐渐向外放出，当所述伸展机构组件展至预定位置时，所述绳刚好被完全放出并拉直，此时所述绳拉动所述锁钩旋转解锁；

13、所述传动绳的一端连接于所述连接杆接头预留的孔位，另一端在初始状态下套设于所述锁钩上，在所述伸展机构组件展开过程中且未展至预定位置时，所述传动绳在所述锁钩的约束作用下保持连接状态，并将所述双c杆结构的展开驱动力由所述c杆前端连接组件传递至所述伸展机构连接杆，从而驱动所述伸展机构组件随所述c杆前端连接组件同步运动；当所述伸展机构组件展至预定位置时，所述锁钩在所述绳的牵引作用下转动，解除对所述传动绳的约束，使所述传动绳从所述锁钩处脱离，从而实现所述c杆前端连接组件与所述伸展机构连接杆之间的解锁和分离，所述c杆前端连接组件在所述双c杆结构的展开驱动力的作用下继续向展开方向运动，所述伸展机构连接杆、所述伸展机构组件和托架保持在预定位置，为所述双c杆结构的过渡段提供支撑。

14、本发明与现有技术相比所具有的有益效果：

15、1、本发明通过设计一种用于c形弹性伸杆展开的延伸支撑装置，与现有支撑装置相比，对c杆展开过程和完全展开状态的支撑效果更好，同时与固定式支撑相比，更有利于满足航天器对轻量化与紧凑收拢的严格要求，拓宽了c形弹性伸杆的应用场景。

16、2、本发明在展开过程中锁钩解锁和伸展机构组件展至预定位置锁定动作均自动执行，且都通过机械结构实现，无需使用火工品，使得整个展开锁定过程平稳顺畅，有效防止了c形弹性伸杆在展开过程中因受到较大冲击载荷而导致的损伤。

17、3、本发明的伸展机构组件在c杆展开驱动力的作用下展开，无需额外的驱动设备，降低了整体装置的复杂度。