一种电驱锁钩式连接解锁机构制造技术

本发明专利技术涉及一种电驱锁钩式连接解锁机构，用于连接上下放置的两个被连接件；包括锁钩、解锁组件、捕获组件、电机驱动组件；下方被连接件的下表面连接捕获组件，上方被连接件的上表面安装解锁组件，锁钩依次穿过解锁组件、上下被连接件以及捕获组件实现连接功能，所述解锁组件用于与锁钩配合实现锁紧时的几何约束，并提供两级杠杆形式的解锁方式，所述捕获组件用于提供锁钩锁紧时的预紧力，并实现对解锁后锁钩的捕获；所述电机驱动组件用于为解锁组件提供解锁外力。供解锁外力。供解锁外力。

【技术实现步骤摘要】
一种电驱锁钩式连接解锁机构


[0001]本专利技术提出了一种电驱锁钩式连接解锁机构，是一种点式分离机构，可用于运载火箭级间分离、整流罩分离、有效载荷分离等用途。

技术介绍

[0002]运载火箭未来以重复使用、重型运载、载人登月与商业发射为主要发展方向，除实现运载功能外，还需实现可靠分离、重复使用、落区控制、商业发射、多星部署等多项新功能，以有效支撑大规模星座计划、载人月球探测、载人火星探测以及地月空间经济圈等任务。
[0003]火箭在飞行过程中火箭需执行助推分离、一二级分离、二三级分离、整流罩分离、有效载荷分离等多个分离动作，每个分离动作都需通过对应的火工分离装置或分离机构实现，其主要功能是在分离动作之前，把需要分离的两体可靠地连接起来；在接到分离指令时，能够迅速实现两体解锁。
[0004]基于火工能源实现分离的产品一般称为火工分离装置，在现役远在火箭上应用广泛。火工分离装置是利用火药燃烧或爆炸产生的能量来实现机构分离能源的提供，具有能量密度高、作用速度快、结构紧凑、组成简单、重量和体积小等优点。但也存在相关产品只能一次性使用，难以重复使用及性能不可检可测，安全性差，对使用维护管理环境要求高等问题。工作时对相关结构、仪器、设备的冲击大。火药燃烧或爆炸时还会产生有害气体。火工分离装置的使用一次性特点导致其分离功能难以实现可检可测,火工能源散差控制也是实现控制分离性能稳定性与可靠性的难题。
[0005]随着运载火箭对重复使用、可检可测、安全性与低冲击等要求不断提高，火工分离装置已难以满足运载火箭可复用、可检测、高可靠与商业化等发展需求。非火工连接解锁机构可反复测试、分离能源稳定可控等优点使其成为运载火箭分离技术未来发展重要载体。电机驱动的连接解锁机构可以实现较高的运动速度及精度，同时体积较小，综合性能优异，输出功率相对较小。常用的驱动电机主要包括力矩电机、步进电机、直线电机、伺服电机等。力矩电机的机械特性较软，可根据负载转矩调节转速甚至堵转工作，其调速范围大，力矩波动小，过载能力强，响应较快。步进电机的输出性能与输入脉冲严格对应，但其输出的转速和转矩有限。直线电机可以节省一定的传动环节，提高机构的传动精度和动态响应性能，但控制较为困难。伺服电机采用闭环控制，其输出速度、位置精度很高，响应快，抗过载能力强。
[0006]针对航天连接解锁机构高可靠、低冲击、可检可测的发展需求，提出了一种点式分离机构,电驱锁钩式连接解锁机构，可用于运载火箭级间分离、整流罩分离、有效载荷分离等用途。

技术实现思路

[0007]本专利技术解决的技术问题是：提供一种电驱锁钩式连接解锁机构，可用于运载火箭
级间分离、整流罩分离、有效载荷分离等用途，具有承载能力强、可靠性高、可检可测、分离冲击低等优势。
[0008]本专利技术解决技术的方案是：一种电驱锁钩式连接解锁机构，用于连接上下放置的两个被连接件；包括锁钩、解锁组件、捕获组件、电机驱动组件；
[0009]下方被连接件的下表面连接捕获组件，上方被连接件的上表面安装解锁组件，锁钩依次穿过解锁组件、上下被连接件以及捕获组件实现连接功能，所述解锁组件用于与锁钩配合实现锁紧时的几何约束，并提供两级杠杆形式的解锁方式，所述捕获组件用于提供锁钩锁紧时的预紧力，并实现对解锁后锁钩的捕获；所述电机驱动组件用于为解锁组件提供解锁外力。
[0010]优选的，所述锁钩为杆状零件，一端具有螺纹特征，用于与捕获组件连接，另一端具有两个斜面特征，通过两个斜面与解锁组件的面接触实现几何约束。
[0011]优选的，所述解锁组件包括锁座、锁柄、凸挡轴、摇臂；
[0012]锁座内部设置用于与锁钩配合的斜面，锁柄安装在所述锁座上，所述锁柄包括圆柱形结构以及锁柄臂，所述圆柱形结构沿轴向设置用于与锁钩配合的斜面，锁柄臂的一端与所述圆柱形结构的端部固连并能够相对锁座转动，锁柄臂的另一端的端部设置圆弧面，所述圆弧面与凸挡轴的圆弧面相接触并限位，所述凸挡轴通过轴承支撑安装在所述锁座上；凸挡轴与摇臂固连，通过锁柄、凸挡轴、摇臂的配合，实现对锁钩的压紧限位。
[0013]优选的，所述摇臂上设有凹槽，与安装在锁座上的弹簧和钢球相配合，起到对摇臂限位的作用，当机构处于连接状态，并且无外力提供解锁力时，锁座上的弹簧和钢球对摇臂进行了限位，防止意外解锁。
[0014]优选的，锁柄的斜面与锁柄臂形成一对杠杆，斜面长度小于锁柄臂长，凸挡轴半径和摇臂之间形成第二对杠杆，半径小于摇臂臂长，每级杠杆的力臂比例取值范围4
‑
10之间。
[0015]优选的，所述捕获组件包括捕获底座、压簧、球垫片、螺母；
[0016]所述捕获底座为带中心通孔、外翻法兰式圆柱桶形结构，所述中心通孔用于穿过所述锁钩；通过外翻法兰与被连接件底面固定，圆柱桶形底部与球垫片球面接触，通过球面接触自适应调节锁钩连接的角度；球垫片外端螺母与锁钩螺接，通过旋拧螺母施加作用在锁钩上的预紧力；套接在圆柱桶形外壁上的压簧被螺母和球垫片压缩在捕获底座和球垫片之间。
[0017]优选的，所述电机驱动组件包括电机座、电机、凸轮、安装轴、滚针轴承、拉杆；
[0018]电机通过电机座安装在锁座上方，电机的电机轴与凸轮固连，所述凸轮与滚针轴承面接触，滚针轴承通过安装轴连接在拉杆上，安装轴与拉杆螺接固连，滚针轴承能够绕安装轴转动；所述拉杆末端钩住摇臂，通过电机工作，电机轴带动凸轮转动，凸轮推动滚针轴承进而带动拉杆带动摇臂摆动，解除摇臂和凸挡轴对锁柄的限制，实现机构解锁。
[0019]优选的，所述电机驱动组件还包括导轨底座和直线导轨；所述导轨底座与锁座固连，直线导轨一侧安装在导轨底座上，直线导轨另一侧与拉杆连接轴承；拉杆被电机驱动时，保证拉杆沿直线运动并降低阻力。
[0020]优选的，所述凸轮与滚针轴承、拉杆与摇臂的接触均为滚动摩擦。
[0021]优选的，所述电机及凸轮为相同的两套，为冗余设计，任意一套工作，均可实现解锁释放，且相互不影响工作。
[0022]本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
[0023]采用锁钩式连接解锁原理，通过锁钩与锁柄之间的斜面压紧实现对锁钩的限位，形成锁柄的斜面与锁柄臂之间的杠杆、凸挡轴半径和摇臂之间的杠杆，通过两级杠杆的作用大大降低了解锁力，可实现对锁钩的稳定锁定，也可实现使用较小的解锁力完成机构解锁。采用冗余设计的电机驱动组件提供解锁力，任意一套工作均可实现解锁释放，且相互不影响工作，提高了机构可靠性，可保证在单个单机故障条件下解锁工作。整套机构使用电机驱动，具有可检可测、分离冲击低、可靠性高的优点。
附图说明
[0024]图1为电驱锁钩式连接解锁机构组成示意图
[0025]图2为锁钩示意图
[0026]图3为解锁组件示意图
[0027]图4为解锁组件解锁状态示意图
[0028]图5为捕获组件组成示意图
[0029]图6为电机驱动组件示意图
具体实施方式
[0030]下面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电驱锁钩式连接解锁机构，用于连接上下放置的两个被连接件；其特征在于：包括锁钩、解锁组件、捕获组件、电机驱动组件；下方被连接件的下表面连接捕获组件，上方被连接件的上表面安装解锁组件，锁钩依次穿过解锁组件、上下被连接件以及捕获组件实现连接功能，所述解锁组件用于与锁钩配合实现锁紧时的几何约束，并提供两级杠杆形式的解锁方式，所述捕获组件用于提供锁钩锁紧时的预紧力，并实现对解锁后锁钩的捕获；所述电机驱动组件用于为解锁组件提供解锁外力。2.根据权利要求1所述的机构，其特征在于：所述锁钩为杆状零件，一端具有螺纹特征，用于与捕获组件连接，另一端具有两个斜面特征，通过两个斜面与解锁组件的面接触实现几何约束。3.根据权利要求1所述的机构，其特征在于：所述解锁组件包括锁座、锁柄、凸挡轴、摇臂；锁座内部设置用于与锁钩配合的斜面，锁柄安装在所述锁座上，所述锁柄包括圆柱形结构以及锁柄臂，所述圆柱形结构沿轴向设置用于与锁钩配合的斜面，锁柄臂的一端与所述圆柱形结构的端部固连并能够相对锁座转动，锁柄臂的另一端的端部设置圆弧面，所述圆弧面与凸挡轴的圆弧面相接触并限位，所述凸挡轴通过轴承支撑安装在所述锁座上；凸挡轴与摇臂固连，通过锁柄、凸挡轴、摇臂的配合，实现对锁钩的压紧限位。4.根据权利要求3所述的机构，其特征在于：所述摇臂上设有凹槽，与安装在锁座上的弹簧和钢球相配合，起到对摇臂限位的作用，当机构处于连接状态，并且无外力提供解锁力时，锁座上的弹簧和钢球对摇臂进行了限位，防止意外解锁。5.根据权利要求3所述的机构，其特征在于：锁柄的斜面与锁柄臂形成一对杠杆，斜面长度小于锁柄臂长，凸挡轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辰，王会平，乐晨，张宏剑，于兵，马红鹏，郭嘉，周天送，陈华伟，谢珏帆，闫冰，杨虎军，
申请(专利权)人：北京宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：