一种航天器舱段门盖开合用可重复对接锁紧装置的制作方法

1.本发明涉及一种航天器舱段门盖开合用可重复对接锁紧装置，属于航空航天重复锁紧技术领域。


背景技术：

2.大型航天器设备舱段门盖的开合通过通常使用螺钉螺母类紧固件连接，如航天器舱段门盖需重复打开和闭合，则需要安装锁类装置进行连接。
3.航天器设备在地面装配出厂后，经历转移、调试、发射、在轨运行各阶段，特别是在外太空真空环境中运行一段时间后，薄壁结构及其连接会发生一定的变形和位移。
4.当设备需要进行在轨维修作业时，传统紧固件连接形式会因力学环境、空间环境特别是冷热交变所引起的设备结构部分安装孔错位、蜂窝板结构翘曲变形等，造成紧固件或锁类装置无法正常拆卸与安装，导致航天器设备在轨维修作业不能顺利进行，甚至是因此导致的设备损坏，现有的尽管也存在重复锁紧的结构，但是要看是否适合应用于航天器设备上，若结构复杂，不仅安装不便，而且不利于航天器门盖的重复开合操作。


技术实现要素：

5.本发明针对现有技术存在的不足，提供一种航天器舱段门盖开合用可重复对接锁紧装置、重复锁紧机构及航天器设备门盖结构。
6.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种航天器舱段门盖开合用可重复对接锁紧装置，包括游动托板球形螺母组件及螺钉组件，所述游动托板球形螺母组件设置在舱体或门盖上，所述螺钉组件设置在所述门盖或舱体上；
7.所述螺钉组件包括螺钉、螺钉限位壳及弹簧，所述螺钉限位壳一端与所述门盖或舱体上连接，另一端上设有螺钉限位孔，所述螺钉上设有设于所述螺钉限位壳内的法兰限位部，所述弹簧套装在上所述法兰限位部与门盖或舱体之间的所述螺钉的外侧；
8.所述游动托板球形螺母组件包括托板、螺母垫片、螺母限位壳及设于螺母垫片与螺母限位壳之间的托板螺母，所述托板与所述舱体或门盖连接，所述托板及螺母垫片上分别设有所述螺钉穿过的通孔，所述托板螺母内设有与所述螺钉连接的螺纹孔，所述螺母垫片的两端分别设有耳片，所述托板上设有供所述的耳片活动的限位孔，所述螺母限位壳与所述螺母垫片连接，所述螺母限位壳上设有防转孔，所述托板螺母的一端设有球面结构，另一端为与所述防转孔配合的防转端，所述螺母垫片上设有与所述球面结构相适配的球面凹槽，所述防转端与所述防转孔之间设有活动间隙。
9.本发明的有益效果是：螺钉及弹簧从螺钉限位壳的底端开口安装，螺钉限位壳安装在门盖或舱体上，螺钉限位壳采用薄壁壳结构，是螺钉和弹簧在自由状态下不脱出设备结构；锁紧时，需要对螺钉施力克服弹簧力，螺钉伸出并伸入螺母组件内与其内部的托板螺母螺纹连接，锁紧后，弹簧压缩到螺钉法兰限位部，给螺钉提供防松力，使锁紧更可靠；活动间隙的设置使得托板螺母可在防转孔内活动预留活动空间，防转孔仅是对托板螺母的转动
进行限位避免其转动，在托板螺母与螺钉配合时，螺钉能顺利与托板螺母螺纹连接，螺母垫片通过其耳片可在托板的限位孔内活动，托板螺母限位在螺母垫片与螺母限位壳之间的活动空腔内，托板螺母的球面结构与螺母垫片上的球面凹槽配合，托板螺母可在螺母垫片的球形凹槽上活动，托板螺母在太空中可以上、下、前、后、左或右发生位移，避免受作业环境及部件变形的影响。为了实现在轨航天器的门盖的锁紧及在轨维修作业的重复拆装需求，故会在航天设备的门盖与盖框之间通过多个锁紧装置进行连接，锁紧装置在准备打开时，只需要扳拧螺钉转动，便可以使得螺钉与托板螺母的内螺纹分离，分离后的螺钉会在弹簧的弹力作用下向螺钉限位孔方向弹起，使螺钉组件与螺母组件断开连接。如果螺钉与托板螺母的孔位之间存在偏差，则通过螺母垫片带动托板螺母可进行容差校正，使得螺钉能顺利的且快速的与托板螺母连接或脱离。总之，本发明结构简单紧凑，安装操作方便，减少甚至是避免了作业环境及对外安装部件发生变形对锁紧装置的影响，不仅能实现航天器设备的门盖的重复拆装及锁紧的要求，而且减少甚至避免了航天器设备结构部件变形及航天器设备所在空间环境对锁紧装置的影响，变形自适应能力强，锁紧后能为门盖提供可靠的锁紧力，具有高可靠性。
10.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
11.进一步的，所述托板通过螺母安装件与所述舱体或门盖连接，和/或所述螺钉限位壳通过螺钉安装件与所述门盖或舱体连接。
12.采用上述进一步方案的有益效果是，螺母组件可以先安装在螺母安装件上，然后再将螺母安装件安装在舱体或门盖上，螺母组件安装更加方便；而螺钉组件也可以采用同样的方式，现将螺钉组件安装在螺钉安装件上，然后将螺钉安装件安装在门盖或舱体上，操作方便快捷，便于后续维护。
13.进一步的，所述托板采用分体式结构，所述托板包括相互对接的第一托板及第二托板，所述限位孔包括第一限位孔及第二限位孔，所述第一限位孔设置在所述第一托板上，所述第二限位孔设置在所述第二托板上。
14.采用上述进一步方案的有益效果是，托板采用分体式结构，更加便于螺母垫片上的耳片与托板的限位孔的安装配合，同时减少限位孔的轴向方向的尺寸，减少甚至避免螺母垫片在轴向方向的动作，为托板螺母与与其配合的螺钉的快速的锁紧及脱离做准备。
15.进一步的，所述第一托板与第二托板的对接面侧设有对正卡合机构，所述对正卡合机构包括至少一个凸起及与凸起配合的至少一个卡槽，所述凸起设置在所述第一托板上或第二托板上，所述卡槽设置在所述第二托板或第一托板上。
16.采用上述进一步方案的有益效果是，确保第一托板与第二托板之间的对接配合不仅装配方便快捷，而且保证托板对接的准确性及稳定性。
17.进一步的，所述第一托板、第二托板均包括板体及设于板体的外侧的限位立板，所述第一限位孔、第二限位孔均设置在对应的所述限位立板上或者板体与限位立板之间。
18.采用上述进一步方案的有益效果是，板体与限位立板可以是连接为一体结构，当然也可以为一体结构，如限位立板可以是托板弯折形成，与托板呈一体式结构，自身强度大，限位孔设在限位立板上或限位立板与板体的连接位置处，可以将垫片的一侧的耳片插入到第一限位孔内，另一侧的耳片可插入到第二限位孔内，第二托板与第一托板对接，第一托板与第二托板对接定位后，便可以满足对螺母垫片径向方向上的活动，同时在轴向上有
一定的限位作用，避免螺母垫片轴向方向过渡动作影响后续螺钉与托板螺母的安装及脱离效率。
19.进一步的，所述托板螺母的螺纹孔的入口处设有锥形孔结构，所述通孔的孔径等于或大于所述锥形孔结构的孔径。
20.采用上述进一步方案的有益效果是，托板螺母进可在螺母垫片的球面凹槽上活动，也就是说在锁紧前托板螺母在轴向及径向有一定容差，托板螺母上的球面结构侧设计锥形孔结构，使得螺钉能更快速、更容易找到与其配合的托板螺母的内螺纹从而顺利的螺纹连接。
21.进一步的，所述螺钉包括内连接段及与内连接段连接的外扳拧段，所述法兰限位部设于所述内连接段上，所述内连接段的自由端为圆锥结构，所述外扳拧段上设有扳拧结构。
22.采用上述进一步方案的有益效果是，螺钉的内连接段置于螺钉限位壳内，其扳拧段在弹簧作用下伸出螺钉限位壳的外侧。螺钉可采用内置扳拧结构，可能会存在堵塞扳拧结构或者是扳拧过程出现拧花的情况，在外太空中一旦出现上述情况就无法操作，还存在航天员不便于观察的情况；故采用外置式扳拧结构，外置式扳拧结构不仅在外太空真空环境中方便航天员目视操作，而且出现拧花问题也便于采取其它方式将螺钉与螺母分离。在锁紧作业时，螺钉的圆锥结构会更容易使螺钉导入托板螺母的内螺纹孔内，内连接段有光杆段及螺纹段，光杆段的外径大于螺纹段的外径，使得在锁紧状态螺钉能承受更大的径向剪切力。
23.进一步的，所述扳拧结构为外六角结构。
24.采用上述进一步方案的有益效果是，外六角法兰式螺钉凸出外六角结构，采用六角扳手进行扳拧，操作方便，便于实现重复锁紧机构的锁紧及分离。
25.进一步的，所述螺钉限位孔的孔径大于所述螺钉的杆部的外径，所述法兰限位部的外表面上设有反光识别区域。
26.采用上述进一步方案的有益效果是，在螺钉与螺母松开时，在弹簧的作用下，螺钉的法兰限位部会到达螺钉限位壳的顶部，法兰限位部的顶面上反光识别区域透过螺钉限位孔发亮形成指示亮环，提示操作人员螺钉松开到位，无需再进行操作。
27.进一步的，所述螺钉限位壳与螺钉安装件之间还设有防脱出垫片。
28.采用上述进一步方案的有益效果是，螺钉限位壳与螺钉安装件之间可通过防脱出垫片保持要求的距离，此外防脱出垫片在震动环境时能起到减震的作用。
29.进一步的，所述螺钉安装件上设有第一限位块；和/或所述螺母安装件上设有第二限位块，所述第一限位块、第二限位块上均设有用于螺钉穿过的螺钉孔。
30.采用上述进一步方案的有益效果是，对螺钉与托板螺母配合锁紧位置进行限位及定位，还可以通过限位块调整螺钉与螺母配合锁紧位置，此外限位块还能起到减少二者锁紧配合过程对其它部件磨损。
31.进一步的，所述第二限位块和/或第一限位块的接触面上设有摩擦涂层或高摩擦涂层。
32.采用上述进一步方案的有益效果是，在震动过程，摩擦涂层可以抑制二者之间的相互滑动防止窜动，同时还能起到减少对限位块的磨损。
33.进一步的，所述螺母安装件采用连接角盒，所述游动螺母组件设置在所述连接角盒的一折边上，所述连接角盒的另一折边与所述舱体连接；所述螺钉安装件采用门盖埋件，所述门盖埋件固定在所述门盖上。
34.采用上述进一步方案的有益效果是，螺母安装件具体可采用连接角盒，相互垂直的两折边不仅利于螺母组件的安装定位，而且在螺母组件安装完成后不会干涉妨碍另一个折边与舱体的连接，安装方便；螺钉组件采用门盖埋件如蜂窝板埋件与门盖连接更加方便。
附图说明
35.图1为本发明锁紧装置的主视结构示意图；
36.图2为图1中沿b-b方向的剖视结构示意图；
37.图3为本发明锁紧装置的俯视结构示意图；
38.图4为图3中沿c-c方向的剖视结构示意图；
39.图5为本发明锁紧装置的角度一的立体结构示意图；
40.图6为本发明螺钉组件的角度一的分体结构示意图；
41.图7为本发明螺母组件的主视结构示意图；
42.图8为图7中沿a-a方向的剖视结构示意图；
43.图9为本发明螺母组件的后视结构示意图；
44.图10为本发明螺母组件的角度一的立体结构示意图；
45.图11为本发明螺母组件的角度二的立体结构示意图；
46.图12为本发明螺母组件的角度一的分体结构示意图；
47.图13为本发明螺母组件的角度二的分体结构示意图；
48.图14为本发明螺钉组件的角度二的分体结构示意图；
49.图15为本发明重复锁紧机构的角度二的分体结构示意图；
50.图16为本发明螺钉安装件的结构示意图；
51.图中，1、托板螺母；101、球面结构；102、防转端；103、螺纹孔；104、锥形孔结构；2、螺母限位壳；201、防转孔；3、螺母垫片；301、球面凹槽；302、耳片；4、第一托板；401、第一限位孔；5、第二托板；501、第二限位孔；6、螺母安装件；7、螺钉；701、法兰限位部；702、内连接段；703、圆锥结构；704、外扳拧段；705、扳拧结构；8、螺钉限位壳；801、螺钉限位孔；9、弹簧；10、防脱出垫片；11、螺钉安装件；12、第一限位块；13、第二限位块。
具体实施方式
52.以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
53.如图1-图16所示，一种航天器舱段门盖开合用可重复对接锁紧装置，包括游动托板球形螺母组件及螺钉组件，所述游动托板球形螺母组件设置在舱体或门盖上，所述螺钉组件设置在所述门盖或舱体上；如螺母组件设置在舱体上时，螺钉组件则设置在门盖对应的位置上；
54.所述螺钉组件包括螺钉7、螺钉限位壳8及弹簧9，所述螺钉限位壳8一端与所述门盖或舱体上连接，另一端上设有螺钉限位孔801，所述螺钉7上设有设于所述螺钉限位壳8内
的法兰限位部701，所述弹簧9套装在位于所述螺钉限位壳8内的所述螺钉7上，所述弹簧9套装在上所述法兰限位部701与门盖或舱体之间的所述螺钉7的外侧；
55.所述游动托板球形螺母组件包括托板、螺母垫片3、螺母限位壳2及设于螺母垫片3与螺母限位壳2之间的托板螺母1，所述托板与所述舱体或门盖连接，所述托板及螺母垫片3上分别设有所述螺钉7穿过的通孔，所述托板螺母1内设有与所述螺钉7连接的螺纹孔103，所述螺母垫片3的两端分别设有耳片302，所述托板上设有供所述的耳片302活动的限位孔，所述螺母限位壳2与所述螺母垫片3连接，所述螺母限位壳2上设有防转孔201，所述托板螺母1的一端设有球面结构101，另一端为与所述防转孔201配合的防转端102，所述螺母垫片3上设有与所述球面结构101相适配的球面凹槽301，所述防转端102与所述防转孔201之间设有活动间隙。
56.所述防转孔201采用矩形结构，所述托板螺母1的防转端102为与防转孔201配合的矩形结构。既满足托板螺母1的方形端在防转孔201内的活动要求，同时又能放置托板螺母1转动。所述螺母限位壳2通过螺栓与所述螺母垫片3连接。
57.螺母组件活动设置在螺母限位壳2与螺母垫片3形成的活动空腔内，在受作业环境及部件变形影响螺钉7与托板螺母1出现对接偏差时，通过螺母垫片3及托板螺母1的结构配合能实现托板螺母1与螺钉7的顺利的连接及脱离，能自适应的与螺钉7的配合连接及拆装，可广泛适用于航天器设备。
58.所述托板通过螺母安装件6与所述舱体或门盖连接，和/或所述螺钉限位壳8通过螺钉安装件11与所述门盖或舱体连接。螺母组件可以先安装在螺母安装件6上，然后再将螺母安装件6安装在舱体或门盖上，螺母组件安装更加方便；而螺钉组件也可以采用同样的方式，现将螺钉组件安装在螺钉安装件11上，然后将螺钉安装件11安装在门盖或舱体上，操作方便快捷，便于后续维护。
59.所述托板采用分体式结构，所述托板包括相互对接的第一托板4及第二托板5，所述限位孔包括第一限位孔401及第二限位孔501，所述第一限位孔401设置在所述第一托板4上，所述第二限位孔501设置在所述第二托板5上。托板采用分体式结构，更加便于螺母垫片3上的耳片302与托板的限位孔的安装配合，同时减少限位孔的轴向方向的尺寸，减少甚至避免螺母垫片3在轴向方向的动作，为托板螺母1与与其配合的螺钉7的快速的锁紧及脱离做准备。
60.所述第一托板4与第二托板5的对接面侧设有对正卡合机构，所述对正卡合机构包括至少一个凸起及与凸起配合的至少一个卡槽，所述凸起设置在所述第一托板4上或第二托板5上，所述卡槽设置在所述第二托板5或第一托板4上。确保第一托板4与第二托板5之间的对接配合不仅装配方便快捷，而且保证托板对接的准确性及稳定性。
61.所述第一托板4、第二托板5均包括板体及设于板体的外侧的限位立板，所述第一限位孔401、第二限位孔501均设置在对应的所述限位立板上或者板体与限位立板之间。板体与限位立板可以是连接为一体结构，当然也可以为一体结构，如限位立板可以是托板弯折形成，与托板呈一体式结构，自身强度大，限位孔设在限位立板上或限位立板与板体的连接位置处，可以将垫片的一侧的耳片302插入到第一限位孔401内，另一侧的耳片302可插入到第二限位孔501内，第二托板5与第一托板4对接，第一托板4与第二托板5对接定位后，便可以满足对螺母垫片3径向方向上的活动，同时在轴向上有一定的限位作用，避免螺母垫片
3轴向方向过渡动作影响后续螺钉7与托板螺母1的安装及脱离效率。
62.所述托板螺母1的螺纹孔103的入口处设有锥形孔结构104，所述通孔的孔径等于或大于所述锥形孔结构104的孔径。托板螺母1进可在螺母垫片3的球面凹槽301上活动，也就是说在锁紧前托板螺母1在轴向及径向有一定容差，托板螺母1上的球面结构101侧设计锥形孔结构104，使得螺钉7能更快速、更容易找到与其配合的托板螺母1的内螺纹从而顺利的螺纹连接。
63.所述螺钉7包括内连接段702及与内连接段702连接的外扳拧段704，所述法兰限位部701设于所述内连接段702上，所述内连接段702的自由端为圆锥结构703，所述外扳拧段704上设有扳拧结构705。螺钉7的内连接段702置于螺钉限位壳8内，其扳拧段在弹簧9作用下伸出螺钉限位壳8的外侧。螺钉7可采用内置扳拧结构705，可能会存在堵塞扳拧结构705或者是扳拧过程出现拧花的情况，在外太空中一旦出现上述情况就无法操作，还存在航天员不便于观察的情况；故采用外置式扳拧结构705，外置式扳拧结构705不仅在外太空真空环境中方便航天员目视操作，而且出现拧花问题也便于采取其它方式将螺钉7与螺母分离。在锁紧作业时，螺钉7的圆锥结构703会更容易使螺钉7导入托板螺母1的内螺纹孔103内，内连接段702有光杆段及螺纹段，光杆段的外径大于螺纹段的外径，使得在锁紧状态螺钉7能承受更大的径向剪切力。
64.所述扳拧结构705为外六角结构。外六角法兰式螺钉7凸出外六角结构，采用六角扳手进行扳拧，操作方便，便于实现重复锁紧机构的锁紧及分离。
65.所述螺钉限位孔801的孔径大于所述螺钉7的杆部的外径，所述法兰限位部701的外表面上设有反光识别区域。在螺钉7与螺母松开时，在弹簧9的作用下，螺钉7的法兰限位部701会到达螺钉限位壳8的顶部，法兰限位部701的顶面上反光识别区域透过螺钉限位孔801发亮形成指示亮环，提示操作人员螺钉7松开到位，无需再进行操作。
66.所述螺钉限位壳8与螺钉安装件11之间还设有防脱出垫片10。螺钉限位壳8与螺钉安装件11之间可通过防脱出垫片10保持要求的距离，此外防脱出垫片10在震动环境时能起到减震的作用。
67.所述螺钉安装件11上设有第一限位块12；和/或所述螺母安装件6上设有第二限位块13，所述第一限位块12、第二限位块13上均设有用于螺钉7穿过的螺钉7孔。对螺钉7与托板螺母1配合锁紧位置进行限位及定位，还可以通过限位块调整螺钉7与螺母配合锁紧位置，此外限位块还能起到减少二者锁紧配合过程对其它部件磨损。
68.所述第二限位块13和/或第一限位块12的接触面上设有摩擦涂层或高摩擦涂层。在振动过程，摩擦涂层可以抑制二者之间的相互滑动防止窜动，同时还能起到减少对限位块的磨损。
69.所述螺母安装件6采用连接角盒，所述游动托板螺母1组件设置在所述连接角盒的一折边上，所述连接角盒的另一折边与所述舱体连接；所述螺钉安装件11采用门盖埋件，所述门盖埋件固定在所述门盖上。螺母安装件6具体可采用连接角盒，相互垂直的两折边不仅利于螺母组件的安装定位，而且在螺母组件安装完成后不会干涉妨碍另一个折边与舱体的连接，安装方便；螺钉组件采用门盖埋件如蜂窝板埋件与门盖连接更加方便。
70.如大型航天器设备中望远镜其外径能达6米左右，其圆周面上会设置6个左右的门盖，门盖的一侧通过铰链与舱体连接，另一侧上有门把手，多个锁紧装置均匀的设置在门盖
上，为了实现在轨航天器的门盖的锁紧及在轨维修作业的重复拆装需求，会在航天器设备的门盖与舱体之间通过多个锁紧装置进行连接。
71.重复锁紧机构在准备锁紧时，需要先按压螺钉7，使螺钉7的圆锥结构703接触到托板螺母1的锥形孔结构104并继续导正向下，当螺钉7的外螺纹与托板螺母1的内螺纹接触开始旋转扳拧螺钉7上的扳拧结构705如螺钉7上凸出的外六角结构，当第一限位块12与第二限位块13接触后扳拧停止。螺钉7与托板螺母1锁紧，在锁紧状态，弹簧9压缩到法兰限位部701，给螺钉7提供防松力，使锁紧更可靠。若螺钉7与托板螺母1的孔位之间存在偏差，则螺母垫片3会带动托板螺母1进行容差导正，径向容差2.5mm，轴向容差5
°
，为了满足托板螺母1在轴向没有移动容差，需要螺母垫片3的轴向为滑动配合，无移动容差间隙，可在径向的x方向即限位孔的长度方向上需要托板上的限位孔比螺母垫片3的耳片302大2.5mm，在径向的y方向上需要托板的y方向上单边比螺母垫片3的y方向各大2.5mm；重复锁紧机构在准备打开时，只需要扳拧螺钉7上凸出的外六角结构，使螺钉7的外螺纹与托板螺母1的内螺纹分离，接着在弹簧9的弹力作用下将螺钉7弹起，使螺钉7与托板螺母1断开连接，弹簧9作用于螺钉7的法兰限位部701使其抵在螺钉限位孔801位置，法兰限位部701透出螺钉7限位部反光识别区域部分会发亮提示螺钉7已松开到位无需继续扳拧，拆装方便省时省力。
72.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。