一种电磁触发的子母星重复连接分离释放装置及其工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种电磁触发的子母星重复连接分离释放装置及工作方法，装置包括子星、子星底面组件、导向调姿组件、电磁铁组件、电机、传动组件、锁紧组件和母星；空间机械臂带子星进入导向调姿组件的捕获范围，待子星底面组件与电磁铁组件接触时，子星触发微动开关Ⅰ，对电磁铁组件通电，电磁铁组件吸附子星，启动电机，电机正转输出动力通过传动组件带动子星继续向下运动，四组调姿组件对卫星调正姿态后，通过锁紧组件对子星底面组件进行捕获和锁紧，直至完全锁紧时电磁铁组件断电和电机停止；解锁时，对电磁铁组件通电，电机反转，解除锁紧组件对卫星限位，对电磁铁组件断电，子母星分离。本发明专利技术具有小型化、通用性强、可重复作动、低冲击特点。击特点。击特点。

【技术实现步骤摘要】
一种电磁触发的子母星重复连接分离释放装置及其工作方法


[0001]本专利技术属于空间非火工连接分离装置
，尤其是涉及一种电磁触发的子母星重复连接分离释放装置及工作方法。

技术介绍

[0002]随着航天技术的不断进步，用一枚火箭一次性发射一颗卫星的传统方式已经不能满足多样化的任务需求。多星发射能以较少的代价取得较多的效益，代表了一个国家卫星发展的新水平。子母星重复连接分离释放装置是一种固定在母星上对微小卫星之间进行连接与释放的装置，它以母星作为载荷平台，微小卫星(子星)在合适的时间和轨道位置被发射出去，以便执行伴飞观测等特定任务；当任务结束后，微小卫星再次被母星捕获从而等待执行下一次任务。目前，传统的火工分离装置多采用火工品爆炸产生的冲击力实现载荷的分离释放，只能单次作动，且分离姿态难以控制。因此，为了促进多星发射技术的发展，保证多星任务的有效实施，研制出符合子母星重复连接分离释放要求的非火工连接分离释放装置成为研究的重点和难点。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种电磁触发的子母星重复连接分离释放装置及工作方法，具有小型化、通用性强、可重复作动、低冲击等特点，满足应用于一箭多星发射任务的技术要求。
[0004]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0005]一种电磁触发的子母星重复连接分离释放装置，包括子星、子星底面组件、导向调姿组件、电磁铁组件、电机、传动组件、锁紧组件和母星，所述的子星底面组件安装在子星的底面，所述的导向调姿组件、电磁铁组件、电机、传动组件和锁紧组件均安装在母星上，所述的电磁铁组件设置两个，所述的导向调姿组件设置四个，四个导向调姿组件分别安装在母星的四周，且四个导向调姿组件与子星的四角相对应；
[0006]通过空间机械臂带动子星进入四组导向调姿组件的捕获范围，待子星底面组件与电磁铁组件接触时，子星触发设置在导向调姿组件上的微动开关Ⅰ，对电磁铁组件通电，电磁铁组件吸附子星，启动电机，电机正转输出动力通过传动组件带动子星继续向下运动，四组导向调姿组件对子星调正姿态后，通过锁紧组件对子星底面组件进行捕获和锁紧，直至子星与母星完全锁紧时，电磁铁组件断电和电机停止正转；解锁时，对电磁铁组件通电，电机反转，解除锁紧组件对卫星的限位，再次对电磁铁组件断电，子星与母星分离。
[0007]进一步的，所述子星底面组件包括四个斜面压紧块、锁紧拉环和两个钢片，四个斜面压紧块安装在子星底面四角的位置，所述锁紧拉环设置在子星底面的中心处，两个钢片对称设置在锁紧拉环的两侧，两个钢片均安装在子星底面的边缘处。
[0008]进一步的，所述导向调姿组件包括导向槽片、推拉电磁铁、锁紧支座、压杆、分离弹簧、旋转轴、锥销、电磁铁弹簧、压力传感器、锥形孔、短钢丝绳、扭转弹簧和拉伸弹簧；
[0009]所述导向槽片设置在锁紧支座的外侧，在锁紧支座内开设有容纳分离弹簧和压力传感器的凹槽，分离弹簧的下端与压力传感器连接，上端为自由端，分离弹簧的自由端伸出凹槽设置，所述微动开关Ⅰ安装在导向槽片上，所述微动开关Ⅰ用于检测子星的位置，锁紧支座上部形状与斜面压紧块的形状相适应；
[0010]所述拉伸弹簧位于锁紧支座内，拉伸弹簧的一端连接锁紧支座，另一端连接导向槽片的其中一个侧边，旋转轴的一端穿过锁紧支座后与导向槽片的另一个侧边固定连接，旋转轴的另一端与压杆转动连接，所述旋转轴与锁紧支座形成转动副，所述扭转弹簧一端固定在压杆上，另一端固定在旋转轴上，当压杆绕旋转轴转动时，扭转弹簧受力扭转，带动旋转轴和导向槽片一起绕旋转轴旋转；
[0011]推拉电磁铁的伸缩杆通过短钢丝绳与锥销连接，在导向槽片的另一个侧边的下端开设有与锥销配合的锥形孔，在短钢丝绳上套设电磁铁弹簧，推拉电磁铁的伸缩杆伸长时，锥销与锥形孔配合，限制导向槽片绕旋转轴中心的转动自由度；推拉电磁铁的伸缩杆收缩时，锥销从锥形孔内脱离，解除对导向槽片绕旋转轴转动自由度的限制；
[0012]初始状态下，所述导向槽片在拉伸弹簧的拉伸作用下，绕旋转轴有一定角度的倾斜。
[0013]进一步的，所述导向槽片为L型槽片，所述导向槽片设置在锁紧支座的外侧边角处，四个导向槽片形成捕获空间，每个导向槽片按逆时针方向依次定义为A侧边和B侧边，在B侧边上安装旋转轴，在A侧边上安装拉伸弹簧。
[0014]进一步的，所述电磁铁组件包括吸盘电磁铁、电磁铁支座和压缩弹簧，所述电磁铁支座安装在母星上，在电磁铁支座内部设有滑槽，所述压缩弹簧上下端分别与吸盘电磁铁和电磁铁支座相连，所述吸盘电磁铁能沿着电磁铁支座内的滑槽上下浮动，通电时，吸盘电磁铁吸引子星底面组件上对应位置的钢片。
[0015]进一步的，所述传动组件包括蜗杆、蜗轮、直齿轮I、直齿轮II、锥齿轮I、锥齿轮 II、直齿轮III、钢丝缠绕筒、钢丝绳和传动轴，所述电机的输出轴与蜗杆连接，所述蜗杆与蜗轮配合，所述蜗轮与直齿轮I安装在同一根轴上，所述直齿轮I和直齿轮II啮合，所述直齿轮II和直齿轮III啮合，所述直齿轮II和锥齿轮I安装在同一根轴上，所述锥齿轮I和锥齿轮II啮合，所述锥齿轮II和钢丝缠绕筒均安装在传动轴上，钢丝绳的一端与吸盘电磁铁底部相连，另一端收卷在钢丝缠绕筒上。
[0016]进一步的，所述传动组件的力和运动的传递路径有两条，路径I是电机的旋转运动经蜗杆、蜗轮、直齿轮I、直齿轮II、锥齿轮I、锥齿轮II和传动轴传递给钢丝缠绕筒，使钢丝缠绕筒旋转，实现钢丝绳的收卷和释放；路径II是电机的旋转运动经蜗杆、蜗轮、直齿轮I和直齿轮II传递给直齿轮III，为锁紧组件的锁紧提供动力。
[0017]进一步的，所述锁紧组件包括旋转电磁铁、锁紧滑块、微动开关II、滑动通道、螺母齿轮、滑动齿轮、动力齿轮、滑槽弹簧、弹簧压杆、滑轮、锁定弹簧、锁定绳索和回复弹簧，所述螺母齿轮安装在螺母齿轮支座上，在滑动通道下部固定安装螺杆，所述螺杆与螺母齿轮通过螺纹配合形成螺旋副，螺杆的另一端自由，在所述滑动通道上开设有容纳锁紧拉环的空间，在容纳锁紧拉环的空间内设有触发旋转电磁铁作动的微动开关II，所述锁紧滑块滑动设置在滑动通道内部的空腔，所述旋转电磁铁的输出端与设置在滑动通道内的滑轮连接，在滑轮上缠绕锁定绳索，锁定绳索的自由端与锁紧滑块连接，所述锁定弹簧套设在锁定
绳索上，且一端与锁紧滑块固定连接，另一端与滑动通道的内壁固定连接，旋转电磁铁未通电时，锁紧滑块伸出滑动通道并伸入容纳锁紧拉环的空间内，旋转电磁铁通电时，锁紧滑块缩回滑动通道内；
[0018]所述动力齿轮与直齿轮III同轴安装，所述滑动齿轮转动安装在安装轴上，所述安装轴的下端通过回复弹簧与母星相连，所述弹簧压杆的下端抵在滑动齿轮的上端，子星向下运动时带动锁紧拉环按压弹簧压杆，弹簧压杆按压滑动齿轮向下运动，使滑动齿轮同时与螺母齿轮和动力齿轮啮合，螺母齿轮转动带动螺杆、滑动通道、锁紧滑块、锁紧拉环及子星一起向下运动。
[0019]进一步的，所述弹簧压杆包括保持弹簧、滑动压杆和压杆滑槽，所述保持弹簧的上端与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电磁触发的子母星重复连接分离释放装置，其特征在于：包括子星(1)、子星底面组件(2)、导向调姿组件(3)、电磁铁组件(4)、电机(501)、传动组件(5)、锁紧组件(6)和母星(7)，所述的子星底面组件(2)安装在子星(1)的底面，所述的导向调姿组件(3)、电磁铁组件(4)、电机(501)、传动组件(5)和锁紧组件(6)均安装在母星(7)上，所述的电磁铁组件(4)设置两个，所述的导向调姿组件(3)设置四个，四个导向调姿组件(3)分别安装在母星(7)的四周，且四个导向调姿组件(3)与子星(1)的四角相对应；通过空间机械臂带动子星(1)进入四组导向调姿组件(3)的捕获范围，待子星底面组件(2)与电磁铁组件(4)接触时，子星(1)触发设置在导向调姿组件(3)上的微动开关Ⅰ(309)，对电磁铁组件(4)通电，电磁铁组件(4)吸附子星(1)，启动电机(501)，电机(501)正转输出动力通过传动组件(5)带动子星(1)继续向下运动，四组导向调姿组件(3)对子星(1)调正姿态后，通过锁紧组件(6)对子星底面组件(2)进行捕获和锁紧，直至子星(1)与母星(7)完全锁紧时，电磁铁组件(4)断电和电机(501)停止正转；解锁时，对电磁铁组件(4)通电，电机(501)反转，解除锁紧组件(6)对卫星的限位，再次对电磁铁组件(4)断电，子星(1)与母星(7)分离。2.根据权利要求1所述的一种电磁触发的子母星重复连接分离释放装置，其特征在于：所述子星底面组件(2)包括四个斜面压紧块(201)、锁紧拉环(202)和两个钢片(203)，四个斜面压紧块(201)安装在子星(1)底面四角的位置，所述锁紧拉环(202)设置在子星(1)底面的中心处，两个钢片(203)对称设置在锁紧拉环(202)的两侧，两个钢片(203)均安装在子星(1)底面的边缘处。3.根据权利要求2所述的一种电磁触发的子母星重复连接分离释放装置，其特征在于：所述导向调姿组件(3)包括导向槽片(301)、推拉电磁铁(302)、锁紧支座(303)、压杆(304)、分离弹簧(305)、旋转轴(306)、锥销(307)、电磁铁弹簧(308)、压力传感器(310)、锥形孔(311)、短钢丝绳(510)、扭转弹簧(313)和拉伸弹簧(314)；所述导向槽片(301)设置在锁紧支座(303)的外侧，在锁紧支座(303)内开设有容纳分离弹簧(305)和压力传感器(310)的凹槽，分离弹簧(305)的下端与压力传感器(310)连接，上端为自由端，分离弹簧(305)的自由端伸出凹槽设置，所述微动开关Ⅰ(309)安装在导向槽片(301)上，所述微动开关Ⅰ(309)用于检测子星(1)的位置，锁紧支座(303)上部形状与斜面压紧块(201)的形状相适应；所述拉伸弹簧(314)位于锁紧支座(303)内，拉伸弹簧(314)的一端连接锁紧支座(303)，另一端连接导向槽片(301)的其中一个侧边，旋转轴(306)的一端穿过锁紧支座(303)后与导向槽片(301)的另一个侧边固定连接，旋转轴(306)的另一端与压杆(304)转动连接，所述旋转轴(306)与锁紧支座(303)形成转动副，所述扭转弹簧(313)一端固定在压杆(304)上，另一端固定在旋转轴(306)上，当压杆(304)绕旋转轴(306)转动时，扭转弹簧(313)受力扭转，带动旋转轴(306)和导向槽片(301)一起绕旋转轴(306)旋转；推拉电磁铁(302)的伸缩杆通过短钢丝绳(510)与锥销(307)连接，在导向槽片(301)的另一个侧边的下端开设有与锥销(307)配合的锥形孔(311)，在短钢丝绳(510)上套设电磁铁弹簧(308)，推拉电磁铁(302)的伸缩杆伸长时，锥销(307)与锥形孔(311)配合，限制导向槽片(301)绕旋转轴(306)中心的转动自由度；推拉电磁铁(302)的伸缩杆收缩时，锥销(307)从锥形孔(311)内脱离，解除对导向槽片(301)绕旋转轴(306)转动自由度的限制；
初始状态下，所述导向槽片(301)在拉伸弹簧(314)的拉伸作用下，绕旋转轴(306)有一定角度的倾斜。4.根据权利要求3所述的一种电磁触发的子母星重复连接分离释放装置，其特征在于：所述导向槽片(301)为L型槽片，所述导向槽片(301)设置在锁紧支座(303)的外侧边角处，四个导向槽片(301)形成捕获空间，每个导向槽片(301)按逆时针方向依次定义为A侧边和B侧边，在B侧边上安装旋转轴(306)，在A侧边上安装拉伸弹簧(314)。5.根据权利要求4所述的一种电磁触发的子母星重复连接分离释放装置，其特征在于：所述电磁铁组件(4)包括吸盘电磁铁(401)、电磁铁支座(402)和压缩弹簧(403)，所述电磁铁支座(402)安装在母星(7)上，在电磁铁支座(402)内部设有滑槽，所述压缩弹簧(403)上下端分别与吸盘电磁铁(401)和电磁铁支座(402)相连，所述吸盘电磁铁(401)能沿着电磁铁支座(402)内的滑槽上下浮动，通电时，吸盘电磁铁(401)吸引子星底面组件(2)上对应位置的钢片(203)。6.根据权利要求5所述的一种电磁触发的子母星重复连接分离释放装置，其特征在于：所述传动组件(5)包括蜗杆(502)、蜗轮(503)、直齿轮I(504)、直齿轮II(505)、锥齿轮I(506)、锥齿轮II(507)、直齿轮III(508)、钢丝缠绕筒(509)、钢丝绳(510)和传动轴(511)，所述电机(501)的输出轴与蜗杆(502)连接，所述蜗杆(502)与蜗轮(503)配合，所述蜗轮(503)与直齿轮I(504)安装在同一根轴上，所述直齿轮I(504)和直齿轮II(505)啮合，所述直齿轮II(505)和直齿轮III(508)啮合，所述直齿轮II(505)和锥齿轮I(506)安装在同一根轴上，所述锥齿轮I(506)和锥齿轮II(507)啮合，所述锥齿轮II(507)和钢丝缠绕筒(509)均安装在传动轴(511)上，钢丝绳(510)的一端与吸盘电磁铁(401)底部相连，另一端收卷在钢丝缠绕筒(509)上。7.根据权利要求6所述的一种电磁触发的子母星重复连接分离释放装置，其特征在于：所述传动组件(5)的力和运动的传递路径有两条，路径I是电机(501)的旋转运动经蜗杆(502)、蜗轮(503)、直齿轮I(504)、直齿轮II(505)、锥齿轮I(506)、锥齿轮II(507)和传动轴(511)传递给钢丝缠绕筒(509)，使钢丝缠绕筒(509)旋转，实现钢丝绳(510)的收卷和释放；路径II是电机(501)的旋转运动经蜗杆(502)、蜗轮(503)、直齿轮I(504)和直齿轮II(505)传递给直齿轮III(508)，为锁紧组件(6)的锁紧提供动力。8.根据权利要求6所述的一种电磁触发的子母星重复连接分离释放装置，其特征在于：所述锁紧组件(6)包括旋转电磁铁(601)、锁紧滑块(602)、微动开关II(603)、滑动通道(604)、螺母齿轮(605)、滑动齿轮(606)、动力齿轮(607)、滑槽弹簧(608)、弹簧压杆(609)、滑轮(610)、锁定弹簧(611)、锁定绳索(612)和回复弹簧(613)，所述螺母齿轮(605)安装在螺母齿轮支座上，在滑动通道(604)下部固定安装螺杆(614)，所述螺杆(614)与螺母齿轮(605)通过螺纹配合形成螺旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆一凡，杨飞，杨逸斐，邵琦，岳洪浩，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：