CN114735249B - 一种卫星发射箱锁闭解锁机构 - Google Patents

Abstract

公开了一种卫星发射箱锁闭解锁机构(100)，包括：锁扣（101），固定在待锁定机构的移动方，且端部设有锁孔；支座（202），固定在待锁定结构的固定方，设有支座孔，其内设有导向孔；锁销（201），位于支座（202）的导向孔内并能够滑动，使得第一端在锁孔中插销和拔销，第二端设有螺孔；电机支架（301），固定在待锁定结构的固定方；电机（302）；以及螺杆（204），第一端与电机（302）的轴连接，第二端能够与锁销（201）的螺孔螺纹啮合，从而当其旋转时，带动锁销（201）在导向孔内滑动，使得锁销（201）第一端在锁孔中插销和拔销，完成卫星发射箱的锁闭和解锁。结构紧凑，可靠性高，无冲击，拔销/插销力大，行程可调整，适合各种尺寸卫星发射箱的锁闭解锁。

Description

一种卫星发射箱锁闭解锁机构

技术领域

本发明涉及航天技术领域，具体涉及一种卫星发射箱锁闭解锁机构。

背景技术

随着航天技术的高速发展，我国卫星发射频率越来越高，卫星发射数量不断增加。卫星发射箱的锁闭解锁机构是卫星发射不可缺少的装置环节，锁闭解锁机构作为关键部件，用来保证发射过程中的可靠锁闭以及入轨之后的可靠解锁。当卫星在被火箭发射送入太空后，完成星箭分离前，锁闭解锁机构就需要先完成发射箱的解锁，才能使星箭分离时卫星从发射箱被及时释放，以便弹射进入太空。因此，锁闭解锁机构的设计必须严格控制机构重量，并保证系统具有高可靠性、高性能、高可操作性等特点。

目前的锁闭解锁机构分为：火工品解锁和非火工解锁。其中，火工品解锁技术较为成熟，然而受火工品解锁分离冲击的影响，分离时卫星存在很大振动，影响卫星分离的角速度。与火工品解锁相比，非火工解锁显著降低了解锁时的冲击，主要有两个研究方向：

（１）利用驱动部件的材料属性进行解锁，主要有形状记忆合金机构、低熔点材料熔断释放装置、热切割装置等。

驱动材料解锁方式利用电流进行加热，解锁时间较长、功耗较大，并且熔断方式和热切割方式作为一次性使用产品，不便于地面多次测试试验。

（２）利用锁紧部件的结构特性进行解锁，主要有金属带缠绕式锁紧释放装置、电机驱动式包带锁紧释放装置等。这些锁紧装置结构较为复杂，不适用于微纳立方星的解锁分离。

因此，本领域中需要一种改进的卫星发射箱锁闭解锁机构。

发明内容

根据本发明的实施例，提供了一种卫星发射箱闭锁解锁机构100，包括：

锁扣101，其固定在待锁定机构的移动方，且其端部设有锁孔；

支座202，其固定在待锁定结构的固定方，且其上设有供锁扣101进出的支座孔，其内设有导向孔；

锁销201，其位于支座202的导向孔内，并能够在导向孔内滑动，使得其第一端在锁扣101的锁孔中插销和拔销，其第二端设有螺孔；

电机支架301，其固定在待锁定结构的固定方；

电机302，其固定在电机支架301上；以及

螺杆204，其第一端与电机302的轴连接，第二端能够与锁销201的螺孔进行螺纹啮合，从而当其在电机302的轴带动下旋转时，能够带动锁销201在支座202的导向孔内滑动，使得锁销201的第一端在锁扣101的锁孔中插销和拔销，完成卫星发射箱的锁闭和解锁。

根据本发明的实施例的发射箱锁闭解锁机构，依靠机械结构来实现锁闭解锁，具有结构简单，可靠性高，解锁拔销/插销力大，拔销/插销行程可大可小，工作平稳，无冲击等特点，适合各种大小尺寸卫星发射箱的锁闭解锁。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的卫星发射箱闭锁解锁机构的示意性透视图。

图2示出了根据本发明的实施例的卫星发射箱闭锁解锁机构的A向视图和B-B位置的剖视图。

具体实施方式

下面参照附图详细描述本发明的实施例。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。

本说明书中涉及的各术语的含义一般为本领域中的通常含义，或者为本领域技术人员在阅读本说明书之后所正常理解的含义。本说明书中的用语“包括”、“包含”是开放式的，即除了所提及的各要素外，还可能包括其他未提及的要素。本说明书中的用语 “连接”、“相连”等类似术语通常包括机械连接、电连接或其组合，且通常既可以包括直接连接，也包括经由其他部件的间接连通或连接。本说明书中的用语“第一”、“第二”等仅用于区分同类的不同部件，而不表示在重要性、结构、功能等方面的任何顺序。

现参照图1-2，其中，图1示出了根据本发明的实施例的卫星发射箱闭锁解锁机构的示意性透视图，图2示出了根据本发明的实施例的卫星发射箱闭锁解锁机构的A向视图和B-B位置的剖视图。

如图1-2中所示，根据本发明的实施例的卫星发射箱锁闭解锁机构100包括：

锁扣101，其固定在待锁定机构的移动方，且其端部设有锁孔；

支座202，其固定在待锁定结构的固定方，且其上设有供锁扣101进出的支座孔，其内设有导向孔；

锁销201，其位于支座202的导向孔内，并能够在导向孔内滑动，使得其第一端在锁扣101的锁孔中插销和拔销，其第二端设有螺孔；

电机支架301，其固定在待锁定结构的固定方；

电机302，其固定在电机支架301上；以及

螺杆204，其第一端与电机302的轴连接，第二端能够与锁销201的螺孔进行螺纹啮合，从而当其在电机302的轴带动下旋转时，能够带动锁销201在支座202的导向孔内滑动，使得锁销201的第一端在锁扣101的锁孔中插销和拔销，完成卫星发射箱的锁闭和解锁。

所述待锁定机构的移动方可以为任何通过解锁而移动的构件，例如卫星发射箱的上盖，所述待锁定机构的固定方可以为任何相应的在解锁时相对于移动构件保持固定的构件，例如卫星发射箱的箱体。也就是说，在闭锁状态，移动方通过所述卫星发射箱锁闭解锁机构100与固定方锁定在一起，在解锁时，移动方通过所述卫星发射箱锁闭解锁机构100从固定方释放。

所述锁扣101可以为一杆状构件，其近端可通过螺纹连接等方式与待锁定机构的移动方相固定，其远端可具有适合于插入支座202的支座孔的形状，并设有锁孔。

所述支座202与电机支架301均固定在待锁定结构的固定方，例如通过螺栓连接固定在卫星发射箱的箱体上，且两者靠近。所述支座202可以为一壳体结构，其侧面可设有供锁扣101进出的支座孔，其一端可设有供螺杆204通过的孔，其内部可设有导向孔等结构，以便于锁扣101和锁销201的接合，例如如图1和图2的剖视图所示的那样。

所述锁销201位于支座202的导向孔内，其最大外径可略小于导向孔的内径，从而能够在导向孔内滑动，使得其远端插入和脱离锁扣101的锁孔，完成插销和拔销动作。

所述锁销201的截面形状例如可以如图2中的剖视图所示，其远端部分的直径略小于锁扣101的锁孔，从而便于插入和脱离锁孔；其中间部分的直径大于远端部分的直径，但小于支座202的导向孔的直径；其近端部分的直径略小于支座202的导向孔的直径，从而可在导向孔中滑动；其近端设有内孔，内孔端部设有所述螺孔，从而允许螺杆204与螺孔啮合。

当然，在其他实施例中，所述锁销201可具有其他截面形状，例如，所述螺孔可直接设置在其近端的端部。

所述电机支架301用于将电机302固定在待锁定结构的固定方，例如，固定在卫星发射箱的箱体上。例如，所述电机支架301可具有如图1中所示的L型结构，即包括底部和侧部，其底部可通过例如螺栓连接固定在待锁定结构的固定方，其侧部可通过例如螺栓连接与电机302固定在一起。

在一些实施例中，电机支架301与电机302为一体，也就是说，电机302可自带电机支架，并能固定在待锁定结构的固定方。

所述电机302可以与一控制装置电连接，接受来自控制装置的锁闭指令和解锁指令，并相应地在第一方向旋转和第二方向旋转。

所述螺杆204例如可具有如图2的剖视图所示的结构，其近端可设有孔，电机302的轴可插入该孔中，并通过键连接、销连接、过盈配合等方式使电机302的轴与螺杆204固定连接起来，从而使得螺杆204可由电机302的轴带动旋转。螺杆204的远端的直径可较小，并设有能够与锁销201的螺孔相啮合的螺纹。这样，当螺杆204在电机302的轴带动下在第一方向旋转时，可带动锁销201插入锁扣101的锁孔中，完成插销动作，实现卫星发射箱的闭锁；当螺杆204在电机302的轴带动下在第二方向旋转时，可带动锁销201退出锁扣101的锁孔，完成拔销动作，实现卫星发射箱的解锁。

在一些实施例中，锁销201的螺孔和螺杆204的螺纹行程与锁销201的第一端在锁扣101的锁孔中的插销和拔销行程相等，使得当插销和拔销行程完成时，锁销201的螺孔和螺杆204的螺纹啮合也恰好完成。这样，当插销和拔销动作完成后，电机继续转动时，锁销201的螺孔和螺杆204的螺纹啮合退出，螺杆204空转，从而可确保锁销201的螺孔和螺杆204之间的螺纹不会卡死。

在一些实施例中，所述卫星发射箱锁闭解锁机构100还包括：

第一压簧203，其抵在锁销201的肩部与支座202的内端壁之间；以及

第二压簧205，其抵在锁销201的第二端的端部与电机支架301之间，从而

当锁销201的第一端在锁扣101的锁孔中插销完成时，第一压簧203使得锁销201第二端的螺孔压紧在螺杆204第二端的螺纹的头部，第二压簧205使得锁销201的第一端保持在锁扣101的锁孔中，以及

当锁销201的第一端从锁扣101的锁孔中拔销完成时，第二压簧205使得锁销201第二端的螺孔压紧在螺杆204第二端的螺纹的根部，第一压簧203使得锁销201的第一端保持在锁扣101的锁孔之外。

所述锁销201的肩部例如是在锁销201的直径较小的中间部分和直径较大的近端部分之间形成的，第一压簧203可以套装在中间部分上，并在机构的闭锁和解锁状态下均处于压缩状态，这样，在锁销201的插销动作完成时，可将锁销201的螺孔抵在螺杆204的端部，使得锁销201的螺孔和螺杆204端部始终接触并相互压紧，从而当电机302反转时，锁销的201的螺孔和螺杆204端部的螺纹就可以快速进入啮合；而在锁销201的拔销动作完成时，可将锁销201抵向螺杆204和电机302的方向，使得锁销201的第一端保持在锁扣101的锁孔之外，从而使机构保持在解锁状态。

所述第二压簧205例如可套装在螺杆204靠近第一端的圆周上，抵在锁销201的第二端的端部与电机支架301之间，并在机构的闭锁和解锁状态下均处于压缩状态，这样，在锁销201的插销动作完成时，可将锁销201抵向锁扣101的方向，使得锁销201的第一端保持在锁扣101的锁孔之内，从而使机构保持在闭锁状态，进一步地，锁销201和支座202的机械强度可确保锁扣101锁止在锁闭位置，不能移动，从而确保机构在闭锁状态；而在锁销201的拔销动作完成时，可将锁销201的螺孔抵在螺杆204的螺纹根部，使得锁销201的螺孔和螺杆204的螺纹根部始终接触并相互压紧，从而当电机302反转时，锁销的201的螺孔和螺杆204根部的螺纹就可以快速进入啮合。

这样，在第一压簧203和第二压簧205的共同作用下，使锁销201和螺杆204始终接触并相互压紧，从而当电机302反转时，锁销201和螺杆204就可以快速进入啮合，以实现拔销或插销。同时，第一压簧203和第二压簧205的共同作用也能确保锁销201的第一端保持在插入或脱离锁扣101的锁孔，从而使得机构保持在闭锁或解锁位置。

根据本发明的实施例的卫星发射箱锁闭解锁机构100，由于使用电机302驱动螺杆204通过螺纹实现拔销/插销，而螺纹是省力结构,因此，拔销/插销的力的范围很广，可以很大，而且拔销/插销行程可以根据需要任意调整，从而可以适合各种不同场合的锁闭解锁要求。此外，整个机构结构简单，紧凑，尺寸小，运转平稳，无冲击，无震动。

以上参照附图描述了根据本发明的实施例的卫星发射箱锁闭解锁机构，应指出的是，以上描述和图示仅为示例，而不是对本发明的限制。在本发明的其他实施例中，该装置可具有更多、更少或不同的部件，且各部件之间的连接、包含和功能等关系可以与所描述和图示的不同。例如，每个部件的形状和结构都可以与所描述和图示的不同，且各部件之间的位置和连接关系也可以与所描述和图示的不同，等等。所有这些变化都处于本发明的精神和范围之内。

虽然本发明已经通过实施例披露如上，但本发明并非限定于此。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种变动与修改，均应纳入本发明的保护范围，本发明的保护范围仅以权利要求的语言及其等价语言所限定的范围为准。

Claims (2)

1.一种卫星发射箱锁闭解锁机构(100)，包括：

锁扣（101），其固定在待锁定机构的移动方，且其端部设有锁孔；

支座（202），其固定在待锁定结构的固定方，且其上设有供锁扣（101）进出的支座孔，其内设有导向孔；

锁销（201），其位于支座（202）的导向孔内，并能够在导向孔内滑动，使得其第一端在锁扣（101）的锁孔中插销和拔销，其第二端设有螺孔；

电机支架（301），其固定在待锁定结构的固定方；

电机（302），其固定在电机支架（301）上；以及

螺杆（204），其第一端与电机（302）的轴连接，第二端能够与锁销（201）的螺孔进行螺纹啮合，从而当其在电机（302）的轴带动下旋转时，能够带动锁销（201）在支座（202）的导向孔内滑动，使得锁销（201）的第一端在锁扣（101）的锁孔中插销和拔销，完成卫星发射箱的锁闭和解锁；

其中，锁销（201）的螺孔和螺杆（204）的螺纹行程与锁销（201）的第一端在锁扣（101）的锁孔中的插销和拔销行程相等，使得当插销和拔销行程完成时，锁销（201）的螺孔和螺杆（204）的螺纹啮合也恰好完成；并且

其中，所述卫星发射箱锁闭解锁机构(100)还包括：

第一压簧（203），其抵在锁销（201）的肩部与支座（202）的内端壁之间；以及

第二压簧（205），其抵在锁销（201）的第二端的端部与电机支架（301）之间，从而

当锁销（201）的第一端在锁扣（101）的锁孔中插销完成时，第一压簧（203）使得锁销（201）第二端的螺孔压紧在螺杆（204）第二端的螺纹的头部，第二压簧（205）使得锁销（201）的第一端保持在锁扣（101）的锁孔中，以及

当锁销（201）的第一端从锁扣（101）的锁孔中拔销完成时，第二压簧（205）使得锁销（201）第二端的螺孔压紧在螺杆（204）第二端的螺纹的根部，第一压簧（203）使得锁销（201）的第一端保持在锁扣（101）的锁孔之外。

2.根据权利要求1所述的卫星发射箱锁闭解锁机构(100)，其中，所述待锁定机构的移动方为卫星发射箱的上盖，所述待锁定机构的固定方为卫星发射箱的箱体。

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