CN113247314A - 一种适用于空间绳系系统被动释放的系绳弹射机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空间绳系系统技术领域，特别是涉及一种适用于空间绳系系统被动释放的系绳弹射机构，包括底座，底座上方固定连接有若干弹射组件，若干弹射组件上方弹性设置有弹射体基座，底座底部和弹射体基座外侧之间设有若干卡接释放组件，若干卡接释放组件与若干弹射组件位置相对应，若干卡接释放组件套设有使卡接释放组件实现释放的绳索组件。本发明可以达到避免系绳损伤，增强弹射装置可靠性的效果。

Description

一种适用于空间绳系系统被动释放的系绳弹射机构

技术领域

本发明涉及空间绳系系统技术领域，特别是涉及一种适用于空间绳系系统被动释放的系绳弹射机构。

背景技术

空间绳系系统是一种新型的空间飞行系统，在太空垃圾清理、人工重力、深空探测等方面具有巨大的应用潜力。空间绳系系统的基本结构为一根细、长的系绳连接两个航天器，系绳总长依据应用场景不同，其范围可从几百米到几百公里，系绳直径在1-2mm左右。空间绳系系统在地面装配时，系绳要缠绕在绳轴上或叠放起来，系统发射入轨后再把内部的系绳释放出来，有主动释放和被动释放两种系绳释放方式。利用系统本身的动力机构或装置来释放系绳被称为主动释放，利用重力梯度力的作用释放系绳被称为被动释放。被动释放方式系统结构简单，可靠性高，目前空间绳系任务多采用此种方式，但其依赖重力梯度力释放的特点，使得系绳释放初始应获得一定动能，使得系绳可以达到一定的长度，从而获得足够的重力梯度力来驱动系绳释放。空间绳系系统被动释放启动时往往使用弹射装置使系绳获得动能。

目前，空间绳系系统多为利用火工品装置进行弹射的方式，使用爆炸螺栓将待弹射体固定在弹射平台上，弹射平台上安装有弹簧，并压紧在弹射平台和待弹射体之间。进行弹射时，通过电路信号使爆炸螺栓内火药爆炸使其断裂，失去爆炸螺栓的束缚后，待弹射体被压紧的弹簧弹射出去。火工品爆炸弹射虽然是较为成熟的方式，但是其爆炸位置离空间绳系系统的系绳较近，容易对系绳表面造成损伤甚至导致断裂；同时，要保证弹射稳定性，通常要使用两个及两个以上的爆炸螺栓进行固定，数量的增加也造成了该弹射方式可靠性降低，因此需要设计一种适用于空间绳系系统的弹射机构。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于空间绳系系统被动释放的系绳弹射机构，以解决上述问题，达到避免损伤系绳，增强弹射装置可靠性的效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种适用于空间绳系系统被动释放的系绳弹射机构，包括底座，所述底座上方固定连接有若干弹射组件，若干所述弹射组件上方弹性设置有弹射体基座，所述底座底部和所述弹射体基座外侧之间设有若干卡接释放组件，若干所述卡接释放组件与若干所述弹射组件位置相对应，若干所述卡接释放组件套设有使所述卡接释放组件实现释放的绳索组件。

优选的，所述弹射组件包括压簧套筒，所述压簧套筒固定连接在所述底座上方，所述压簧套筒内部设有压簧，所述压簧一端与所述底座固定连接，所述压簧另一端与所述弹射体基座接触连接。

优选的，所述卡接释放组件包括第一固定钩，所述第一固定钩勾连有第二固定钩，所述第一固定钩与所述压簧套筒外侧转动连接，所述第二固定钩固定连接在所述弹射体基座下方。

优选的，所述绳索组件包括拉簧筒，所述拉簧筒固定连接在所述底座上方，所述拉簧筒内壁固定连接有拉簧，所述拉簧固定连接有系绳，所述系绳两端分别与所述拉簧两端固定连接，所述系绳上穿设有绳索熔断器，所述系绳绕过若干所述第一固定钩外侧设置。

优选的，所述压簧套筒靠近所述弹射体基座一端开设有开口，所述开口将所述压簧套筒上部分割成两个半弧形结构，所述半弧形结构沿竖向设有若干通孔，所述通孔与所述压簧套筒轴线垂直，两个所述半弧形结构上的所述通孔相互对应，其中一对所述通孔穿设有锁针。

优选的，所述弹射体基座开设有若干导向孔，所述导向孔为半圆形结构，所述导向孔与所述半弧形结构相配合。

优选的，所述压簧套筒外侧固定连接有第二支架，所述第二支架与所述压簧套筒轴线相垂直，所述第二支架远离所述压簧套筒一端转动连接有销轴，所述销轴与所述第一固定钩上部转动连接；

所述底座上方固定连接有第一支架，所述第一支架与所述第一固定钩位置相对应，所述第一支架所述底座相垂直，所述第一支架远离所述底座一端与所述第二支架固定连接，所述第一支架中下部固定连接有压簧支架，所述压簧支架和所述第一固定钩固定连接有第二压簧。

优选的，若干所述弹射组件沿所述底座边部等间隔设置，所述弹射组件的数量至少为三个。

优选的，所述底座和所述弹射体基座中心分别开设有走线孔。

优选的，所述第二固定钩端部设有若干与所述第一固定钩相配合的勾齿，所述勾齿数量至少为两个，所述勾齿沿所述压簧套筒轴线方向等间隔排列。

本发明具有如下技术效果：

1.本发明的一种适用于空间绳系系统被动释放的系绳弹射机构，弹射体基座和底座之间通过卡接释放组件固定，由弹射组件提供弹射的动力，由绳索组件控制卡接释放组件的脱开，通过机械结构实现弹射体基座的弹射，简单可靠；该设计既方便了弹射体基座的安装，又保证了释放过程系绳不受到损伤，比传统的火工品弹射方式更加适用于空间绳系系统的系绳释放。

2.本发明的弹射组件弹力可根据需要进行调接，调节方式简单。传统的火工品弹射机构加工完成后难以再调节弹力，与其相比本发明在加工设计要求上更宽松。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明主视图；

图3为图2中A-A剖视图；

图4为图1中B处局部放大图。

其中，1、底座；2、第一固定钩；3、绳索；4、绳索熔断器；5、拉簧；6、拉簧筒；7、弹射体基座；8、第二固定钩；9、第一压簧；10、压簧套筒；11、锁针；12、压簧支架；13、第二压簧；14、第一支架；15、第二支架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-4，本发明一种适用于空间绳系系统被动释放的系绳弹射机构，包括底座1，底座1上方固定连接有若干弹射组件，若干弹射组件上方弹性设置有弹射体基座7，底座1底部和弹射体基座7外侧之间设有若干卡接释放组件，若干卡接释放组件与若干弹射组件位置相对应，若干卡接释放组件套设有使卡接释放组件实现释放的绳索组件。底座1作为弹射机构的承载基底，同时也作为弹射机构与其他的系绳释放机构(如系绳制动机构、系绳储存机构等)相连的部件。弹射体基座7和底座1之间通过卡接释放组件固定，由弹射组件提供弹射的动力，由绳索组件控制卡接释放组件的脱开，通过机械结构实现弹射体基座7的弹射，简单可靠；该设计既方便了弹射体基座7的安装，又保证了释放过程系绳不受到损伤，与传统的火工品弹射方式相比，更加适用于空间绳系系统的系绳释放；弹射组件弹力可根据需要进行调节，调节方式简单，传统的火工品弹射机构加工完成后难以再调节弹力，与其相比本发明在加工设计要求上更宽松。

进一步优化方案，弹射组件包括压簧套筒10，压簧套筒10固定连接在底座 1上方，压簧套筒10内部设有第一压簧9，第一压簧9一端与底座1固定连接，第一压簧9另一端与弹射体基座7接触连接。第一压簧9为弹射组件提供动力，第一压簧9可根据弹力大小的需要选择适合的型号，压簧套筒10外壁与弹射体基座7相配合，起到安装压簧套筒10过程中的导向作用。

进一步优化方案，卡接释放组件包括第一固定钩2，第一固定钩2勾连有第二固定钩8，第一固定钩2与压簧套筒10外侧转动连接，第二固定钩8固定连接在弹射体基座7下方。第一固定钩2和第二固定钩8相互勾连时，弹射体基座 7处于待弹射状态，第一固定钩2和第二固定钩8脱开时，弹射体基座7被处于压缩状态的第一压簧9弹射出去，弹射体基座7带动绳系系统延伸至太空中。

进一步优化方案，绳索组件包括拉簧筒6，拉簧筒6固定连接在底座1上方，拉簧筒6内壁固定连接有拉簧5，拉簧5固定连接有绳索3，绳索3两端分别与拉簧5两端固定连接，绳索3上穿设有绳索熔断器4，绳索3绕过若干第一固定钩2外侧设置。绳索熔断器4由卫星供电，绳索3优选尼龙绳，当需要弹射弹射体基座7时，绳索熔断器4将绳索3熔断，绳索3失去对第一固定钩2的束缚作用，第一固定钩2和第二固定钩8脱开，从而将弹射体基座7弹射，绳索熔断器 4内部安装有电热丝，电热丝由卫星供电发热可以将绳索3熔断。

进一步优化方案，压簧套筒10靠近弹射体基座7一端开设有开口，开口将压簧套筒10上部分割成两个半弧形结构，半弧形结构沿竖向设有若干通孔，通孔与压簧套筒10轴线垂直，两个半弧形结构上的通孔相互对应，其中一对通孔穿设有锁针11。锁针11用于锁定弹射体基座7，起到保险的作用，锁针11阻挡弹射体基座7意外弹出；在系统发射前，手动拔除锁针11，或者在有条件的情况下，在进行空间实验时由宇航员拔除锁针11。

进一步优化方案，弹射体基座7开设有若干导向孔，导向孔为半圆形结构，导向孔与压簧套筒10上端半弧形结构相配合。导向孔便于弹射体基座7的安装，起到导向作用。

进一步优化方案，压簧套筒10外侧固定连接有第二支架15，第二支架15 与压簧套筒10轴线相垂直，第二支架15远离压簧套筒10一端转动连接有销轴，销轴与第一固定钩2上部转动连接；

底座1上方固定连接有第一支架14，第一支架14与第一固定钩2位置相对应，第一支架14底座1相垂直，第一支架14远离底座1一端与第二支架15固定连接，第一支架14中下部固定连接有压簧支架12，压簧支架12和第一固定钩2固定连接有第二压簧13。当绳索3熔断后，第二压簧13拉动第一固定钩2 向远离第一固定钩2一端运动，使第一固定钩2和第二固定钩8脱开，从而释放弹射体基座7。

进一步优化方案，若干弹射组件沿底座1边部等间隔设置，弹射组件的数量至少为三个。

进一步优化方案，底座1和弹射体基座7中心分别开设有走线孔。走线孔用于穿过绳系系统的长系绳。

进一步优化方案，第二固定钩8端部设有若干与第一固定钩2相配合的勾齿，勾齿数量至少为两个，勾齿沿压簧套筒10轴线方向等间隔排列。根据弹力需要，可以选择第二固定钩8与第一固定钩2不同勾齿相连接，使第一压簧9的压缩量得到调整，从而获得不同的弹力大小。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1.本发明公开的一种适用于空间绳系系统被动释放的系绳弹射机构，弹射体基座7通过简单的机械结构固定，无需火工品爆炸即可松开弹射体基座7。该设计既方便了弹射体基座7的安装，又保证了释放过程系绳不受到损伤，比传统的火工品弹射方式更加适用于空间绳系系统的系绳释放。

2.本发明公开的一种适用于空间绳系系统被动释放的系绳弹射机构，机械结构简单，要实现弹射仅需熔断一根尼龙绳，比传统的火工品弹射方式可靠性更高。

3.本发明公开的一种适用于空间绳系系统被动释放的系绳弹射机构，可方便的通过增减第一压簧9的压缩量来实现弹射速度的调节，仅在有需要时才需更换第一压簧9规格进行调节。传统的火工品弹射机构加工和安装完成后难以再调节第一压簧9压缩量，与其相比在加工设计要求更宽松。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种适用于空间绳系系统被动释放的系绳弹射机构，其特征在于：包括底座(1)，所述底座(1)上方固定连接有若干弹射组件，若干所述弹射组件上方弹性设置有弹射体基座(7)，所述底座(1)底部和所述弹射体基座(7)外侧之间设有若干卡接释放组件，若干所述卡接释放组件与若干所述弹射组件位置相对应，若干所述卡接释放组件套设有使所述卡接释放组件实现释放的绳索组件。

2.根据权利要求1所述一种适用于空间绳系系统被动释放的系绳弹射机构，其特征在于：所述弹射组件包括压簧套筒(10)，所述压簧套筒(10)固定连接在所述底座(1)上方，所述压簧套筒(10)内部设有第一压簧(9)，所述第一压簧(9)一端与所述底座(1)固定连接，所述第一压簧(9)另一端与所述弹射体基座(7)接触连接。

3.根据权利要求2所述一种适用于空间绳系系统被动释放的系绳弹射机构，其特征在于：所述卡接释放组件包括第一固定钩(2)，所述第一固定钩(2)勾连有第二固定钩(8)，所述第一固定钩(2)与所述压簧套筒(10)外侧转动连接，所述第二固定钩(8)固定连接在所述弹射体基座(7)下方。

4.根据权利要求3所述一种适用于空间绳系系统被动释放的系绳弹射机构，其特征在于：所述绳索组件包括拉簧筒(6)，所述拉簧筒(6)固定连接在所述底座(1)上方，所述拉簧筒(6)内壁固定连接有拉簧(5)，所述拉簧(5)固定连接有绳索(3)，所述绳索(3)两端分别与所述拉簧(5)两端固定连接，所述绳索(3)上穿设有绳索熔断器(4)，所述绳索(3)绕过若干所述第一固定钩(2)外侧设置。

5.根据权利要求2所述一种适用于空间绳系系统被动释放的系绳弹射机构，其特征在于：所述压簧套筒(10)靠近所述弹射体基座(7)一端开设有开口，所述开口将所述压簧套筒(10)上部分割成两个半弧形结构，所述半弧形结构沿竖向设有若干通孔，所述通孔与所述压簧套筒(10)轴线垂直，两个所述半弧形结构上的所述通孔相互对应，其中一对所述通孔穿设有锁针(11)。

6.根据权利要求5所述一种适用于空间绳系系统被动释放的系绳弹射机构，其特征在于：所述弹射体基座(7)开设有若干导向孔，所述导向孔为半圆形结构，所述导向孔与所述半弧形结构相配合。

7.根据权利要求3所述一种适用于空间绳系系统被动释放的系绳弹射机构，其特征在于：所述压簧套筒(10)外侧固定连接有第二支架(15)，所述第二支架(15)与所述压簧套筒(10)轴线相垂直，所述第二支架(15)远离所述压簧套筒(10)一端转动连接有销轴，所述销轴与所述第一固定钩(2)上部转动连接；

所述底座(1)上方固定连接有第一支架(14)，所述第一支架(14)与所述第一固定钩(2)位置相对应，所述第一支架(14)所述底座(1)相垂直，所述第一支架(14)远离所述底座(1)一端与所述第二支架(15)固定连接，所述第一支架(14)中下部固定连接有压簧支架(12)，所述压簧支架(12)和所述第一固定钩(2)固定连接有第二压簧(13)。

8.根据权利要求1所述一种适用于空间绳系系统被动释放的系绳弹射机构，其特征在于：若干所述弹射组件沿所述底座(1)边部等间隔设置，所述弹射组件的数量至少为三个。

9.根据权利要求1所述一种适用于空间绳系系统被动释放的系绳弹射机构，其特征在于：所述底座(1)和所述弹射体基座(7)中心分别开设有走线孔。

10.根据权利要求3所述一种适用于空间绳系系统被动释放的系绳弹射机构，其特征在于：所述第二固定钩(8)端部设有若干与所述第一固定钩(2)相配合的勾齿，所述勾齿数量至少为两个，所述勾齿沿所述压簧套筒(10)轴线方向等间隔排列。

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