【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及展开装置，具体涉及一种高刚度伸展支撑装置。
技术介绍
1、随着宇航任务的快速拓展，受限于运载火箭整体可携带载荷包络尺寸的限制，依然需要通过使用具有可折叠或者变形特性的机构和相关技术来实现将特定载荷送入太空的目标。因此，对空间大尺寸载荷的需求，特别是对具有收拢体积小、展开后尺寸长的伸展机构使用需求日益迫切。
2、为了使载荷的收拢尺寸更小、展开尺寸更大，已经开发出了铰链式折展装置、桁架杆展开装置等刚性或半刚性材料展开技术，以及充气式气囊、形状记忆材料等具有一定柔性特性的展开技术。不同展开机构技术各具特色。多级展开铰链式折展装置受限于机构伸展部件自身的包络尺寸，其具有较大展开尺寸时，收拢的体积也较大；桁架杆展开装置的展开长度较长，但其展开需要逐级锁定以实现展开，对展开过程中的状态控制要求较高；充气式展开装置的可展开气囊重量较轻，但依赖于具有较高气压和较大重量的充气瓶实现展开，用于重量要求严苛的太空环境下，减重存在一定的难度。对于一些要求展开尺寸大而且收拢尺寸小的空间载荷需求情况，尤其是对展开后具有特定展开精度和自身刚度的场合，实现起来较为困难。
3、驱动绳索端头的固定通常采用打结或者压扣等形式，此类形式会造成绳索纤维的局部挤压、剪切等受力情况，在绳索受力时端头局部的应力提高，在受力时先于绳索其他部位断裂，从而降低了绳索的有效应用承载能力。
4、对于大型航天器，其载荷的质量通常在数百甚至数千公斤以上，就需要伸展机构同时具有较大的伸展长度、较小的收拢体积以及较高的展开支撑刚度，来满足航天器
5、套筒式构型的伸展支撑装置，通过将各级伸展部件逐级收拢在上一级的内部，展开时各级逐步伸展到位并锁定，具有收拢体积小、展开长度长、装置重量轻等优点。然而，由于在伸展过程中各级套筒之间存在较大的伸展位移，且相邻套筒之间的间隙较小，通过传统的布置到位开关结合导线的形式，存在到位开关导线需要随着伸展支撑装置的伸展而不断产生相对弯曲，且布置运动的导线可能出现因为其端点之间的距离变化，即在收拢状态下到位开关导线处于完全伸长的状态，而伸展到位后导线又会出现因为相对距离变短产生的弯曲，此部分弯曲导线可能进入套筒配合间隙从而造成卡滞。因此如何有效提供各级伸展到位的指示信号成为一个难题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种高刚度伸展支撑装置，能够将伸展支撑装置的主体套筒结构作为展开部件实现在较小包络体积下的收拢、存储和展开等，且具备较高的展开刚度。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种高刚度伸展支撑装置，包括两级以上套筒、驱动机构、锁定机构及展开状态指示装置；
4、所述锁定机构解锁时，当前套筒与内一级套筒锁定；所述驱动机构带动内级套筒展开，当前套筒展开到位时，所述锁定机构锁定，当前套筒与外一级套筒锁定，当前套筒与内一级套筒解锁，逐级展开内级套筒；所述当前套筒展开到位时，触发所述展开状态指示装置反馈到位信号，得到此时套筒的展开状态。
5、进一步地，所述驱动机构包括驱动支架、驱动电机、收线筒及驱动绳索；
6、驱动支架与最外级套筒固定连接，驱动电机与驱动支架固定连接，收线筒与驱动支架通过转动副连接，同时所述收线筒与驱动电机转轴连接，收线筒随驱动电机转轴同步转动；驱动绳索一端与收线筒固定连接，另一端通过各级套筒的对应导线轮后与最内级套筒固定连接，收线筒旋转时拉动驱动绳索并带动内级套筒伸展。
7、进一步地，所述驱动绳索的端头固定与连接通过绳头固定器实现；
8、绳头固定器包括绳头固定支架、绳头固定外壳、绳头固定端盖及驱动绳索；驱动绳索的端头缠绕在绳头固定支架的阶梯式螺旋槽道内，绳头固定外壳套在绳头固定支架和驱动绳索的外侧，绳头固定端盖与绳头固定支架通过螺纹连接，绳头固定端盖与机械结构等固定连接，从而实现驱动绳索端头的固定
9、进一步地，所述锁定机构包括锁定机架、插销、弹簧、滑动轮、导向杆、锁定套及定位钩；
10、所述锁定机架固定在内级套筒内壁后端，所述导向杆与锁定机架滑动配合，导向杆端部固定插销，所述滑动轮与插销通过转轴转动连接；所述弹簧套装在导向杆上，压装在插销与锁定机架之间；所述锁定套固定在外一级套筒内壁前端，用于与当前套筒的插销锁定配合；所述定位钩固定在内一级套筒后端，用于与当前套筒的导向杆配合。
11、进一步地，所述插销为楔形结构，通过斜面间的自锁摩擦力与锁定套配合实现到位锁定。
12、进一步地，所述伸展状态指示装置包括前端信号触点、后端信号触点、导线及电阻；
13、每一级套筒内部设有对应的导线和电阻，每一级套筒前端设有前端信号触点，每一级套筒后端设有后端信号触点，所述电阻通过导线连通后端信号触点的正、负极触点；当前套筒展开到位后，当前套筒的后端信号触点与外一级套筒的前端信号触点接合形成闭合回路，电阻并联，通过测量整体回路的电阻值，即可得到此时套筒的展开状态。
14、进一步地，固定最内级套筒，逐级展开外侧各级套筒，直至展开到位。
15、进一步地，所述套筒的内级和外级之间设有导向槽，所述锁定机构前端设有导向轮，用于与导向槽滑动配合。
16、有益效果：
17、1、本专利技术公开的高刚度伸展支撑装置，能够实现大收纳比的收拢存储以及展开后的高刚度锁定和支撑，利用锁定机构实现展开后各部分之间的锁定，具有较好的刚度，解决了伸展装置的大收纳比以及展开支撑刚度较低等问题；
18、其次，本专利技术锁定机构解锁时，当前套筒组件与内一级套筒组件锁定，锁定机构锁定时，当前套筒组件与外一级套筒组件锁定，当前套筒组件与内一级套筒组件解锁，能够实现套筒在展开过程中的逐级伸展，实现展开过程有序且可控，解决了套筒在伸展过程中展开顺序不可控的问题。
19、再者，本专利技术为套筒式伸展机构提供展开到位信号的装置，能够避免由于不同级套筒之间存在相对运动而产生的活动导线带来的钩挂风险。
20、2、本专利技术驱动绳索端头的固定方式，能够降低绳索端头的局部应力，提高整体承载性能的绳头固定器，采用分段螺旋缠绕结合外围压紧的形式，能够将绳索端头部分的受力均匀化，实现驱动绳索端头的低应力固定，利用框架的机械结构与外部实现连接固定，解决了驱动绳索端头受力时局部应力较大、容易导致绳索端头局部提前断裂的问题。
21、3、本专利技术采用了固定式导线结合到位信号触点的形式，各级套筒组件伸展到位信号的导线与对应级的套筒组件固定连接，不存在运动导线，当伸展到位时触点接触形成闭合回路，从而提供到位信号，解决了套筒式构型伸展支撑装置难以提供逐级展开到位信号的问题。本专利技术采用无活动走线式的展开状态指示装置，信号电缆与结构筒一体化设计，消除了活动电缆带来的级间钩挂和缠绕影响展开的风险。
22、4、本专利技术利用插销与锁定套斜面间的自锁摩擦力实现到位锁定，还可以实现对部件之间加工和装配误差引起的间隙的自适应调本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高刚度伸展支撑装置，其特征在于，包括两级以上套筒、驱动机构、锁定机构及展开状态指示装置；
2.如权利要求1所述的高刚度伸展支撑装置，其特征在于，所述驱动机构包括驱动支架、驱动电机、收线筒及驱动绳索；
3.如权利要求2所述的高刚度伸展支撑装置，其特征在于，所述驱动绳索的端头固定与连接通过绳头固定器实现；
4.如权利要求1所述的高刚度伸展支撑装置，其特征在于，所述锁定机构包括锁定机架、插销、弹簧、滑动轮、导向杆、锁定套及定位钩；
5.如权利要求4所述的高刚度伸展支撑装置，其特征在于，所述插销为楔形结构，通过斜面间的自锁摩擦力与锁定套配合实现到位锁定。
6.如权利要求4所述的高刚度伸展支撑装置，其特征在于，所述伸展状态指示装置包括前端信号触点、后端信号触点、导线及电阻；
7.如权利要求1所述的高刚度伸展支撑装置，其特征在于，固定最内级套筒，逐级展开外侧各级套筒，直至展开到位。
8.如权利要求1-6任一项所述的高刚度伸展支撑装置，其特征在于，所述套筒的内级和外级之间设有导向槽，所述锁定机构前端设有
...【技术特征摘要】
1.一种高刚度伸展支撑装置，其特征在于，包括两级以上套筒、驱动机构、锁定机构及展开状态指示装置；
2.如权利要求1所述的高刚度伸展支撑装置，其特征在于，所述驱动机构包括驱动支架、驱动电机、收线筒及驱动绳索；
3.如权利要求2所述的高刚度伸展支撑装置，其特征在于，所述驱动绳索的端头固定与连接通过绳头固定器实现；
4.如权利要求1所述的高刚度伸展支撑装置，其特征在于，所述锁定机构包括锁定机架、插销、弹簧、滑动轮、导向杆、锁定套及定位钩；
5.如权利要求4所述的高刚...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭一竹，张熇，韩承志，成志忠，孙维，任德鹏，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：
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