一种基于分离螺母的锁紧释放装置及航天器制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于分离螺母的锁紧释放装置，包括壳体、分离解锁组件和触发组件，所述分离解锁组件包括锁紧压紧杆的分离螺母、滚柱及螺母支架，所述螺母支架与所述壳体沿Y轴方向滑动配合，所述螺母支架具有分离螺母安装腔体，所述分离螺母安装在所述分离螺母安装腔体之内，所述分离螺母由至少两个分瓣螺母组合而成，所述分瓣螺母上设有滚柱安装凹槽，所述滚柱设置在所述滚柱安装凹槽上，所述滚柱夹紧在所述螺母支架、分瓣螺母之间。本发明专利技术还提供了一种航天器。本发明专利技术的有益效果是：取消了火工品，具有空间占比小，低冲击、高安全性、便于安装等特点。安装等特点。安装等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分离螺母的锁紧释放装置及航天器


[0001]本专利技术涉及航天设备，尤其涉及一种基于分离螺母的锁紧释放装置及航天器。

技术介绍

[0002]传统卫星领域太阳翼解锁机构通常采用火工品形式太阳翼展开机构，主要原理为在太阳翼压紧状态时，通过压紧杆锁紧至太阳翼基座，实现锁紧功能；解锁时，首先由火工品工作，产生高温高压燃气推动内部机构将拉杆切断，实现解锁功能；存在冲击较大、成本较高、体积大等特点，并且在安装过程中，需要使用专用应变仪测量预紧力，安装过程较为复杂。
[0003]微小卫星由于体积小，质量较轻，传统火工品形式太阳翼锁紧释放装置会对卫星太阳翼及星体产生较大冲击，空间占比大，且不易拆装。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中火工品形式的问题，本专利技术提供了一种基于分离螺母的锁紧释放装置及航天器。
[0005]本专利技术提供了一种基于分离螺母的锁紧释放装置，包括壳体、分离解锁组件和触发组件，所述分离解锁组件包括锁紧压紧杆的分离螺母、滚柱及螺母支架，所述螺母支架与所述壳体沿Y轴方向滑动配合，所述螺母支架具有分离螺母安装腔体，所述分离螺母安装在所述分离螺母安装腔体之内，所述分离螺母由至少两个分瓣螺母组合而成，所述分瓣螺母上设有滚柱安装凹槽，所述滚柱设置在所述滚柱安装凹槽上，所述滚柱夹紧在所述螺母支架、分瓣螺母之间，所述螺母支架的内侧面设有能够容纳所述滚柱的至少局部的滚柱解锁凹槽，所述触发组件与所述螺母支架连接；
[0006]当锁紧时，所述滚柱位于滚柱解锁凹槽之外，所述分瓣螺母在所述滚柱的支撑作用下，保持完整的状态，并锁紧压紧杆，即压紧杆作为螺杆与分离螺母螺纹连接，所述螺母支架在所述触发组件的约束作用下，位于锁紧位置；
[0007]当解锁时，所述触发组件释放对所述螺母支架的约束，所述螺母支架沿Y轴滑动，到达解锁位置，所述滚柱落入所述滚柱解锁凹槽之内，所述分瓣螺母失去所述滚柱的支撑而分散开，不再保持完整的状态，而呈分瓣状态，并失去对压紧杆的锁紧，从而完成解锁。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，每个分瓣螺母对应安装至少两个滚柱。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述触发组件包括预紧绳、保持预紧绳呈张紧状态的预紧组件和解锁时切断预紧绳的切割器，所述分离解锁组件还包括驱动螺母支架从锁紧位置到达解锁位置的驱动弹簧，所述预紧绳的一端与所述螺母支架连接，另一端与所述预紧组件连接，在所述预紧绳的作用下，所述驱动弹簧夹紧在所述螺母支架、壳体之间。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述预紧组件包括底座、能够保持预紧绳长期处于预紧状态的防松弹簧、压套、能够对预紧绳的预紧力进行调节的调整螺钉和护套，所述底座固定在所述壳体上，所述预紧绳先后穿过所述底座、防松弹簧、压套并与所述调整螺钉连接，
[0033][0034]4)螺纹牙根部受剪切变形产生的变形δ4
[0035][0036]式中p——螺纹螺距；
[0037]5)螺纹牙受径向力产生的变形δ5[0038][0039][0040]式中δ
5b
——螺栓螺纹沿径向收缩的变形量；
[0041]δ
5n
——螺母螺纹沿径向扩张的变形量；
[0042]d
p
——螺栓螺纹的有效直径；
[0043]D——螺母螺纹公称直径；
[0044]ν
b
——螺栓材料的泊松比；
[0045]ν
n
——螺母材料的泊松比。
[0046]综上，螺栓、螺母螺纹的总变形量分别为
[0047][0048]式中k
b
——螺栓螺纹牙弹性变形参数项；
[0049]k
n
——螺母螺纹牙弹性变形参数项；
[0050]E
b
——螺栓材料弹性模量；
[0051]E
n
——螺母材料弹性模量。
[0052]螺纹牙上承受的竖直分力ωcosα为作用在x与x+dx之间的轴向力dF(x)
[0053][0054]式中β——螺纹升角；
[0055][0056]式中d2—螺纹中径；
[0057]针对螺栓和螺母螺纹啮合，总载荷Fz，考虑螺栓和螺母均受拉情况，以螺栓与螺母初始接触螺纹处为原点(第一圈螺纹起始点)，在x处，作用在螺栓垂直面上的作用力为F(x)，则在x处螺栓伸长量Δb和螺母伸长量Δn分别为
[0058][0059][0060]式中A
b
——螺栓截面面积；
[0061]A
n
——螺母截面面积；
[0062]根据承载情况，变形协调关系为
[0063](Δ
b
‑
Δ
n
)
x＝x
＝(δ
b
+δ
n
)
x＝x
‑
(δ
b
+δ
n
)
x＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1
‑
11)
[0064]将式(1
‑
7)、式(1
‑
9)和式(1
‑
10)带入式(1
‑
11)中，并对x微分得
[0065][0066]其中：
[0067][0068]由式(1
‑
12)得出通解为：
[0069][0070]由边界条件：
[0071][F(x)]x＝0
＝0，[F(x)]x＝L
＝F
z
[0072]得出：
[0073][0074]将上式带入式(1
‑
8)，得
[0075][0076]对式(1
‑
15)进行定积分，可求一圈螺纹承受的载荷Z
i
[0077][0078]式中i—第i圈螺纹；
[0079]p—螺纹螺距。
[0080]作为本专利技术的进一步改进，在完整螺母受力情况分析基础上，对两瓣式非完整的分离螺母，开展的详细设计及分析如下：
[0081]两瓣式非完整的分离螺母，中间切除段的宽度s影响释放螺栓时分瓣螺母的最小径向位移大小，以及各圈螺纹的承载情况；
[0082]两瓣式非完整的分离螺母的公称直径为D，切除段宽度为s，螺纹分布范围角为Φ；
[0083]螺纹承载时，螺纹牙主要受到剪切应力和弯曲应力的作用，考虑螺栓螺纹牙强度，
只需校验螺纹牙根的强度，因此针对非完整分离螺母与螺栓螺纹啮合承载情况，仅需校核危险螺纹段的剪切应力和弯曲应力；针对完整螺母与螺栓螺纹啮合承载，最后一圈螺纹承载比例最大，与之对应的两瓣式非完整分离螺母与螺栓啮合承载，可以推断出：最后两个半圈的螺纹承载比例最大，且最后两个半圈螺纹的最大承受载荷F
a
为
[0084][0085]式中n——最后一圈螺纹序号；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
把单位宽度上的正压力ω分解为竖直分力ωcosα和水平分力ωsinα，其变形量为：式中ν——螺栓或螺母的泊松比；a——螺纹牙根部宽度；b——螺纹牙中径宽度；c——螺纹牙中径距螺纹根部的高度；E——弹性模量；2)螺纹牙受剪切力产生的变形δ23)螺纹牙根部倾斜产生的变形δ34)螺纹牙根部受剪切变形产生的变形δ4式中p——螺纹螺距；5)螺纹牙受径向力产生的变形δ
55
式中δ
5b
——螺栓螺纹沿径向收缩的变形量；δ
5n
——螺母螺纹沿径向扩张的变形量；d
p
——螺栓螺纹的有效直径；D——螺母螺纹公称直径；ν
b
——螺栓材料的泊松比；ν
n
——螺母材料的泊松比；综上，螺栓、螺母螺纹的总变形量分别为式中k
b
——螺栓螺纹牙弹性变形参数项；k
n
——螺母螺纹牙弹性变形参数项；
E
b
——螺栓材料弹性模量；E
n
——螺母材料弹性模量；螺纹牙上承受的竖直分力ωcosα为作用在x与x+dx之间的轴向力dF(x)式中β——螺纹升角；式中d2—螺纹中径；针对螺栓和螺母螺纹啮合，总载荷Fz，考虑螺栓和螺母均受拉情况，以螺栓与螺母初始接触螺纹处为原点(第一圈螺纹起始点)，在x处，作用在螺栓垂直面上的作用力为F(x)，则在x处螺栓伸长量Δb和螺母伸长量Δn分别为在x处螺栓伸长量Δb和螺母伸长量Δn分别为式中A
b
——螺栓截面面积；A
n
——螺母截面面积；根据承载情况，变形协调关系为(Δ
b
‑
Δ
n
)
x＝x
＝(δ
b
+δ
n
)
x＝x
‑
(δ
b
+δ
n
)
x＝0
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(1
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：魏峰，唐心春，高鸽，刘雪峰，王天罡，韩飞，
申请(专利权)人：深圳航天东方红卫星有限公司，
类型：发明
国别省市：