星箭分离装置的制作方法

1.本实用新型涉及航天技术领域，具体而言，涉及一种星箭分离装置。


背景技术：

2.星箭分离装置主要分为：火工分离装置、火工包带分离装置、非火工包带分离装置、火工包带分离装置，由于卫星形状不同，星箭分离装置设计也不尽相同，其共同点均为大多采用弹簧弹射分离，分离驱动方式主要为爆炸螺栓、电机驱动、电阻丝熔断、电磁驱动等。
3.星箭分离装置的设计需要综合考虑结构简单、重量轻、分离精度、抗干扰能力、分离污染小、可靠度高等要求，目前星箭分离装置多种多样，传统星箭分离系统采用火工分离装置、其缺点是爆炸螺栓安全性未知，爆炸冲击大，因此安全性差、冲击载荷大等。非火工包带分离装置形式多种多样，但包带价格昂贵、分离时包带容易卡死卫星等缺点。目前较多采用非包带星箭分析装置，其中分离驱动主要分为电驱、电磁、电阻熔断直接驱动的形式，其通电后会产生一定的磁场，影响某些精密卫星仪器的工作，且不可靠。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的在于提供一种星箭分离装置，以解决现有技术中的星箭分离装置不安全和不环保的问题。
5.为了实现上述目的，本发提供了一种星箭分离装置，包括：第一连接体和第二连接体，第一连接体与卫星连接，第二连接体与火箭连接，第一连接体和第二连接体可分离地连接；锁紧机构，锁紧机构设置在第二连接体上，其中，锁紧机构具有锁紧位置和分离位置，锁紧机构位于锁紧位置时将第一连接体锁紧在第二连接体上，锁紧机构位于分离位置时使第一连接体与第二连接体分离；驱动机构，驱动机构与锁紧机构连接，以驱动锁紧机构在锁紧位置和分离位置之间移动，其中，驱动机构包括驱动电机和传动丝杠，驱动电机与传动丝杠驱动连接，以通过传动丝杠控制锁紧机构移动。
6.进一步地，驱动机构还包括：涡轮蜗杆机构，涡轮蜗杆机构与传动丝杠驱动连接，其中，驱动电机通过涡轮蜗杆机构驱动传动丝杠运动，以带动锁紧机构移动。
7.进一步地，锁紧机构包括：多个卡爪，多个卡爪间隔地地设置在第二连接体上，以围成环形结构，其中，各个卡爪沿环形结构的径向方向可收缩地设置，以同时相互靠近地移动至分离位置或同时相互远离地移动至锁紧位置。
8.进一步地，星箭分离装置还包括：卡圈，卡圈与多个卡爪均连接并套设在各个卡爪的外侧，其中，卡圈为不闭合的环形结构，卡圈具有第一驱动端和第二驱动端，驱动机构同时驱动第一驱动端和第二驱动端相互靠近或远离地移动，以带动多个卡爪同时相互靠近或远离地移动。
9.进一步地，驱动机构还包括：连杆机构，连杆机构与传动丝杠驱动连接，连杆机构还与卡圈驱动连接，其中，驱动电机通过传动丝杠驱动连杆机构运动以带动卡圈收缩或涨
紧。
10.进一步地，连杆机构包括：第一连杆和第二连杆，第一连杆与第一驱动端铰接，第二连杆与第二驱动端铰接，其中，传动丝杠驱动第一连杆和第二连杆移动以同时带动第一驱动端和第二驱动端靠近或分离。
11.进一步地，驱动机构还包括：滑轨，滑轨设置在第二连接体上；滑块，滑块可移动地设置在滑轨上，传动丝杠与滑块连接以驱动滑块沿滑轨移动，其中，第一连杆和第二连杆均与滑块转动连接，滑块移动以驱动第一连杆和第二连杆运动。
12.进一步地，星箭分离装置还包括：弹射机构，弹射机构设置在第二连接体上，弹射机构与第一连接体驱动连接，以在锁紧机构移动至分离位置时驱动第一连接体与第二连接体分离。
13.进一步地，弹射机构包括：多个弹簧，多个弹簧均布在第二连接体上，以分别与第一连接体的不同位置连接，其中，各个弹簧分别处于压缩状态以在锁紧机构移动至分离位置时推动第一连接体移动。
14.应用本实用新型的技术方案的星箭分离装置主要应用在卫星和火箭分离时，控制卫星与火箭进行分离，具体的，该火箭分离装置的第一连接体与卫星固定在一起，第二连接体固定在火箭上，卫星通过该星箭分离装置与火箭进行连接，在星箭分离时，驱动机构的驱动电机工作，通过驱动传动丝杠转动以带动锁紧机构从锁紧位置移动至分离位置，锁紧机构移动至分离位置从而使第一连接体与第二连接体可分离，此时，给卫星一个远离火箭的推力即可使第一连接体与第二连接体分离，本实用新型的分离装置采用机械结构动作来完成星箭分离，相比火工分离装置更加环保，相比电磁式的分离更加安全可靠，且不会对其他设备造成干扰。
附图说明
15.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
16.图1示出了根据本实用新型的星箭分离装置的实施例的结构示意图；
17.图2示出了本实用新型的星箭分离装置的实施例的拆分结构示意图；
18.图3示出了本实用新型的星箭分离装置的卡爪实施例的结构示意图；
19.图4示出了本实用新型的星箭分离装置的弹簧实施例的结构示意图；
20.图5示出了本实用新型的星箭分离装置的卡圈实施例的结构示意图；
21.图6示出了本实用新型的星箭分离装置的驱动机构实施例的结构示意图；
22.图7示出了本实用新型的星箭分离装置的实施例的爆炸示意图。
23.其中，上述附图包括以下附图标记：
24.10、第一连接体；20、第二连接体；30、锁紧机构；31、卡爪；311、定位凸起；312、转动轴；313、扭簧；40、卡圈；41、驱动电机；42、传动丝杠；43、第一驱动端；44、第二驱动端；45、涡轮蜗杆机构；51、第一连杆；52、第二连杆；60、弹簧；71、滑轨；72、滑块；80、限位块。
具体实施方式
25.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
26.为了解决现有技术中的星箭分离装置不安全和不环保的问题，本实用新型提供了一种星箭分离装置。
27.请参考图1至图7，一种星箭分离装置，包括：第一连接体10和第二连接体20，第一连接体10与卫星连接，第二连接体20与火箭连接，第一连接体10和第二连接体20可分离地连接；锁紧机构30，锁紧机构30设置在第二连接体20上，其中，锁紧机构30具有锁紧位置和分离位置，锁紧机构30位于锁紧位置时将第一连接体10锁紧在第二连接体20上，锁紧机构30位于分离位置时使第一连接体10与第二连接体20分离；驱动机构，驱动机构与锁紧机构30连接，以驱动锁紧机构30在锁紧位置和分离位置之间移动，其中，驱动机构包括驱动电机41和传动丝杠42，驱动电机41与传动丝杠42驱动连接，以通过传动丝杠42控制锁紧机构30移动。
28.本实用新型的星箭分离装置主要应用在卫星和火箭分离时，控制卫星与火箭进行分离，具体的，该火箭分离装置的第一连接体10与卫星固定在一起，第二连接体20固定在火箭上，卫星通过该星箭分离装置与火箭进行连接，在星箭分离时，驱动机构的驱动电机41工作，通过驱动传动丝杠42转动以带动锁紧机构30从锁紧位置移动至分离位置，锁紧机构30移动至分离位置从而使第一连接体10与第二连接体20可分离，此时，给卫星一个远离火箭的推力即可使第一连接体10与第二连接体20分离，本实用新型的分离装置采用机械结构动作来完成星箭分离，相比火工分离装置更加环保，相比电磁式的分离更加安全可靠，且不会对其他设备造成干扰。
29.驱动机构还包括：涡轮蜗杆机构45，涡轮蜗杆机构45与传动丝杠42驱动连接，其中，驱动电机41通过涡轮蜗杆机构45驱动传动丝杠42运动，以带动锁紧机构30移动。
30.如图6所示，本实施例中涡轮蜗杆机构包括涡轮和蜗杆，驱动电机通过驱动涡轮转动以带动蜗杆转动，蜗杆与传动丝杠连接，蜗杆转动则带动传动丝杠转动。
31.此外，优选地，驱动机构包括传动杆，传动杆的一端设有第一楔形齿部，驱动电机通过楔形齿驱动第一楔形齿部转动，在传动杆的另一端设有丝杠螺纹部，同时丝杠螺纹部上套设丝杠螺母，滑块与丝杠螺母连接，传动杆转动以带动丝杠螺母沿传动杆移动，使滑块沿滑轨移动。
32.锁紧机构30包括：多个卡爪31，多个卡爪31间隔地地设置在第二连接体20上，以围成环形结构，其中，各个卡爪31沿环形结构的径向方向可收缩地设置，以同时相互靠近地移动至分离位置或同时相互远离地移动至锁紧位置。
33.如图3和图4所示，本实施例中的锁紧机构30采用卡接的方式将第一连接体10和第二连接体20进行连接，具体的，第一连接体10和第二连接体20均为环形结构，多个卡爪31均布在第二连接体20上并围成一个环状结构，该卡爪31能够沿该环状结构的径向方向平行移动收缩或卡爪31的一端与第二连接体20转动连接，卡爪31的另一端在卡圈40的带动下沿径向方向向内转动收缩或向外转动。
34.优选地，卡爪31可转动地设置在第二连接体20上，具体的，在第二连接体20上设置有转动轴312和扭簧313，卡爪31可转动地设置在转动轴上，扭簧给卡爪31一个向外扩张的
推力，以使卡爪31上的定位凸起311插设在定位孔内，使锁紧机构30处于锁紧位置。
35.卡爪31上设有定位凸起311，第一连接体10上设有定位孔，锁紧机构30移动至锁紧位置时，定位凸起311插设在定位孔内以将第一连接体10与卡爪31固定在一起，锁紧机构30移动至分离位置时，定位凸起311脱离定位孔以将第一连接体10与卡爪31分离。
36.如图4所示，本实施例中的卡爪31外侧设有两个定位凸起311，对应地在第一连接体10上设有两个定位孔，以分别用于与定位凸起311进行配合，当卡圈40向内收缩时，带动卡住上部向环状结构的内侧转动，从而使定位凸起311从定位孔中脱离，当卡圈40向外涨紧时，卡爪31在扭簧313的带动下向外转动，以使定位凸起311插入定位孔中，从而使卡圈40与卡爪31固定在一起。
37.星箭分离装置还包括：卡圈组件，卡圈组件与多个卡爪31均连接，其中，驱动机构通过卡圈组件同时驱动多个卡爪31移动。
38.卡圈组件包括卡圈40，卡圈40套设在卡爪组件的外侧，其中，卡圈40为不闭合的环形结构，卡圈40具有第一驱动端43和第二驱动端44，驱动机构同时驱动第一驱动端43和第二驱动端44相互靠近或远离地移动，以带动多个卡爪31同时相互靠近或远离地移动。
39.如图6所示，本实施例中通过一个半闭合状态的环状卡圈40套设在卡爪组件的外侧，当驱动机构带动卡圈40收缩时，会向内推动各个卡爪31运动，当卡圈40向外扩张时，卡爪31在外力作用下向外运动，具体的，锁紧机构处于锁紧位置时，连杆机构推动卡圈40处于涨紧状态，卡爪31上的定位凸起311插设在定位孔内，当星箭分离时，连杆机构驱动卡圈40的第一驱动端43和第二驱动端44向内收缩，然后驱动各个卡爪31向内转动，从而使定位凸起311从定位孔内脱离出来，此时，第一连接体10在弹簧60的推动下向上移动与第二连接体20分离。
40.驱动机构还包括：连杆机构，连杆机构与传动丝杠42驱动连接，连杆机构还与卡圈40驱动连接，其中，驱动电机41通过传动丝杠42驱动连杆机构运动以带动卡圈40收缩或涨紧。
41.连杆机构包括：第一连杆51和第二连杆52，第一连杆51与第一驱动端43铰接，第二连杆52与第二驱动端44铰接，其中，传动丝杠42驱动第一连杆51和第二连杆52移动以同时带动第一驱动端43和第二驱动端44靠近或分离。
42.滑块通过丝杠螺母设置在传动丝杠上，传动丝杠转动以通过丝杠螺母带动滑块沿滑轨移动，从而通过连杆机构驱动第一驱动端和第二驱动端运动，具体的，连杆机构包括第一连杆和第二连杆，第一连杆和第二连杆相对设置在滑块的两侧，当滑块移动时，第一连杆和第二连杆随滑块移动并转动，以分别带动第一驱动端和第二驱动端移动。
43.驱动机构还包括：滑轨71，滑轨71设置在第二连接体20上；滑块72，滑块72可移动地设置在滑轨71上，传动丝杠42与滑块72连接以驱动滑块72沿滑轨71移动，其中，第一连杆51和第二连杆52均与滑块72转动连接，滑块72移动以驱动第一连杆51和第二连杆52运动。
44.本实施例中滑轨为一条直线滑轨，直线滑轨沿环状结构的径向方向延伸设置，直线滑轨通过螺栓安装在第二连接体20上，此外，在滑轨的一端还设置了限位块80，以限定滑块的移动位置。
45.星箭分离装置还包括：弹射机构，弹射机构设置在第二连接体20上，弹射机构与第一连接体10驱动连接，以在锁紧机构30移动至分离位置时驱动第一连接体10与第二连接体
20分离。
46.弹射机构包括：多个弹簧60，多个弹簧60均布在第二连接体20上，以分别与第一连接体10的不同位置连接，其中，各个弹簧60分别处于压缩状态以在锁紧机构30移动至分离位置时推动第一连接体10移动。
47.当锁紧机构30移动至分离位置时，此时需要一个外力将第一连接体10推离第二连接体20，本实施例中在第二连接体20上设置了一周导向柱，弹簧60套设在导向柱上，以保证弹簧60始终沿竖直方向运动，当锁紧机构30处于锁紧位置时，第一连接体10与第二连接体20锁紧在一起，弹簧60处于压缩状态，当锁紧机构30处于分离位置时，弹簧60向上推动第一连接体10与第二连接体20分离。为了保证分离后的卫星姿态稳定，在布置弹簧60时要均布。
48.从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：
49.本实用新型的星箭分离装置采用弹簧作为分离弹射元件，主要采用连杆滑块机构作为分离装置主体，驱动力为电机，采用弹簧卡圈作为预压装置。通过采用电机连杆滑块机构解锁上锁方式，电机解锁结构形式、用弹簧卡圈作为预压装置等。
50.本实用新型的星箭分离装置工作过程为：在地面安装时，第一连接体为上环，第二连接体为下环，将上环对准下环装配并压紧弹射弹簧，驱动电机正转，带动蜗轮蜗杆运动，蜗轮蜗杆带动传动丝杠及滑块运动，传动丝杠及滑块带动连杆机构运动，连杆机构带动卡圈向外涨紧，卡圈带动卡爪扣紧上环，因此完成整个上锁动作。上锁后，具有结构承载力好，振动载荷小等优点。
51.当解锁时，驱动电机启动反转，通过蜗轮蜗杆、传动丝杠、滑块等运动，使卡圈向里收紧，卡圈带动卡爪朝中心运动使得卡爪与上环脱离。通过安装与四周的三个弹射弹簧讲上环弹出，完成整个星箭分离过程。由于解锁动作，卡圈具有预涨力，因此具有解锁时电机负载小等优点。
52.该分离机构上下环分别带有分离开关与传感器通讯接口，可以在火箭运行时实现卫星传感器的数据采集，分离时实现分离信号的传递与传感器接口的松脱等。
53.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
54.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
55.在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词
并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
56.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
57.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
58.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。