点式压紧释放装置及工作方法与流程

1.本发明涉及星载多层可展结构压紧释放领域，具体地，涉及点式压紧释放装置及工作方法。


背景技术：

2.随着现代卫星技术指标的不断提升，卫星有效载荷正向大规模、长基线的方向发展。受限于运载火箭包络限制，星载大型荷载必须采用多次折展设计，对压紧释放装置提出了更紧凑布局、更高的刚度、强度等要求，现有压紧释放装置等无法满足以上要求。
3.目前，现有技术参考如下：
4.《折叠式刚性和半刚性太阳翼二次压紧释放机构》(申请号200720175787.0)公开了一种基于火工切割器切割压紧杆原理的压紧释放机构，该发明存在火工装置解锁冲击大、不可重复使用等缺点。
5.《航天器用单点柔性压紧释放装置》(申请号201610188769.x)公开了一种基于热刀切割张力索原理的低冲击压紧释放装置，其采用单段张力索承载，存在连接刚度弱、承载小等缺点。
6.《一种大承载的热刀式压紧释放装置》(申请号201710042195.x)公开了一种基于热刀切割绳索原理的压紧释放装置，其采用双段直径4～6mm的纤维绳索承载，其承载能力较单段纤维绳有一定的提升，但增大了纤维绳钩挂的风险，同时由于纤维绳自身的局限性，仍存在连接刚度较弱等缺点。
7.《一种迷宫式载荷板压紧释放系统》(申请号201611118148.0)公开了一种基于杆槽限位原理的迷宫式压紧释放系统，尤其适用于大数量、大重量多层可展结构，该系统中还配套有解锁机构、转动机构、迷宫杆等多个部组件，因此系统重量大、复杂度较高，应用场景较局限。
8.《一种分布式多板压紧释放系统》(申请号201610981284.6)公开了一种利用门闩原理的多板式压紧释放系统，并结合利用航天器结构承载，该系统中还配套有框架、门闩火工品、门闩铰链压紧杆杆等多个部组件，因此系统重量大、复杂度较高，应用场景较局限。
9.《一种多板压紧释放系统》(申请号201611143050.0)公开了一种利用在多板系统外围压紧、利用多板层叠传递压紧力的压紧释放系统，该发明需要在外部设置框架、压板、转动机构等，存在系统复杂、额外增大外包络等缺点。
10.综上，现有压紧释放装置技术存在火工解锁冲击大、张力索承载能力有限、系统复杂、包络大等多种问题，无法满足星载大型载荷多次折展的压紧释放需求。


技术实现要素：

11.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种点式压紧释放装置及工作方法。
12.根据本发明提供的一种点式压紧释放装置，包括：第一压紧释放件、第二压紧释放
件以及第三压紧释放件；
13.第一层展开结构上固定安装所述第一压紧释放件，第二层展开结构上固定安装所述第二压紧释放件，所述第三压紧释放件固定安装在基座上，所述第一层展开结构转动连接所述第二层展开结构并允许相对所述第二层展开结构展开和折叠，其中所述基座为用于固定安装的平台。
14.所述第一压紧释放件内部安装连接螺栓，所述连接螺栓允许相对所述第一压紧释放件沿轴向移动；
15.当处于折叠状态，所述第一层展开结构相对所述第二层展开结构折叠，所述连接螺栓一端穿过所述第二压紧释放件并连接所述第三压紧释放件；
16.当处于展开状态，所述第一层展开结构相对所述第二层展开结构展开，所述连接螺栓松开与所述第三压紧释放件连接并移回至所述第一压紧释放件内。
17.优选地，所述第一压紧释放件包括：第一压紧衬套、第二调整垫片以及第二压紧衬套；
18.所述第一压紧衬套连接所述第二压紧衬套，所述第一压紧衬套和所述第二压紧衬套之间安装所述第二调整垫片，所述第一压紧衬套安装在所述第一层展开结构上。
19.优选地，所述第二压紧释放件件包括：第三压紧衬套和收纳套筒；
20.所述第三压紧衬套连接所述收纳套筒，所述第三压紧衬套固定安装在所述第二层展开结构上，所述连接螺栓安装在所述第三压紧衬套和所述收纳套筒内。
21.优选地，所述第三压紧衬套背向所述收纳套筒一端内壁周侧安装压缩弹簧，所述压缩弹簧朝向所述收纳套筒一端安装弹簧挡圈；
22.当处于折叠状态，所述连接螺栓一端穿过所述压缩弹簧和所述弹簧挡圈，另一端与所述弹簧挡圈干涉并压缩所述压缩弹簧；
23.当处于展开状态，所述连接螺栓在所述压缩弹簧弹力作用下回弹。
24.优选地，所述第三压紧释放件包括：第一调整垫片、压紧支座以及非火工分离螺母；
25.所述压紧支座上安装所述非火工分离螺母，所述压紧支座连接所述基座，所述压紧支座和所述基座之间安装所述第一调整垫片；
26.当处于折叠状态，所述连接螺栓穿过所述第一压紧释放件并螺纹连接所述非火工分离螺母；
27.当处于展开状态，所述连接螺栓与所述非火工分离螺母分离。
28.优选地，所述非火工分离螺母和所述第一压紧衬套之间采用球面接触，所述第二压紧衬套和所述第三压紧衬套之间采用球面接触。
29.优选地，所述连接螺栓背向所述第三压紧释放件一端与所述第三压紧衬套之间以及所述连接螺栓朝向所述第三压紧释放件一端与所述弹簧挡圈之间均采用间隙配合。
30.优选地，所述收纳套筒背向所述第三压紧衬套内侧一端粘贴缓冲垫。
31.优选地，所述第二压紧衬套、所述第三压紧衬套以及所述收纳套筒上设置细长观察窗口。
32.优选地，所述点式压紧释放装置的工作方法，包括以下步骤：
33.步骤s1，令所述第一层展开结构相对所述第二层展开结构展开，在第二层展开结
构上固定安装所述第三压紧衬套；
34.步骤s2，调整所述第二层展开结构至折叠状态，在所述第一层展开结构上固定安装第一压紧释放件，确认所述第二压紧衬套与所述第三压紧衬套之间球面接触良好；
35.步骤s3，在基座上固定安装所述第三压紧释放件，确认所述第一压紧衬套与所述非火工分离螺母之间球面接触良好；
36.步骤s4，将所述连接螺栓依次穿过所述弹簧挡圈和所述压缩弹簧，克服所述压缩弹簧弹力将所述连接螺栓一端拧入所述非火工分离螺母内并施加预紧力；
37.步骤s5，将所述缓冲垫粘贴至所述收纳套筒内部端面；
38.步骤s6，在所述第三压紧衬套上固定安装所述收纳套筒；
39.步骤s7，当所述第一层展开结构需要相对所述第二层展开结构展开时，令所述非火工分离螺母解锁，所述连接螺栓在预紧力释放以及所述压缩弹簧弹力的共同作用下向所述收纳套筒方向运动，撞击所述缓冲垫后停止并限位收纳。
40.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
41.本技术通过点式压紧释放装置解决了现有的星载多层可展结构系统复杂、不够紧凑灵活、承载能力有限的问题，具有结构紧凑、布局灵活、连接刚度高、承载能力强的有益效果。
附图说明
42.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
43.图1为点式压紧释放装置压紧多层可展结构的示意图；
44.图2为点式压紧释放装置立体结构示意图；
45.图3为点式压紧释放装置剖视图；
46.图4为压缩弹簧处结构示意图；
47.图5为连接螺栓连接非火工分离螺母处结构示意图；
48.图中所示：
49.具体实施方式
50.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术
人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
51.实施例1
52.如图1所示，本实施例包括：第一压紧释放件、第二压紧释放件以及第三压紧释放件；第一层展开结构1上固定安装第一压紧释放件，第二层展开结构2上固定安装第二压紧释放件，第三压紧释放件固定安装在基座上，第一层展开结构1转动连接第二层展开结构2并允许相对第二层展开结构2展开和折叠；第一压紧释放件内部安装连接螺栓309，连接螺栓309允许相对第一压紧释放件沿轴向移动。
53.如图4至图5所示，第一压紧释放件包括：第一压紧衬套304、第二调整垫片305以及第二压紧衬套306；第一压紧衬套304连接第二压紧衬套306，第一压紧衬套304和第二压紧衬套306之间安装第二调整垫片305，第一压紧衬套304安装在第一层展开结构1上。
54.第二压紧释放件件包括：第三压紧衬套307和收纳套筒308；第三压紧衬套307连接收纳套筒308，第三压紧衬套307固定安装在第二层展开结构2上，连接螺栓309安装在第三压紧衬套307和收纳套筒308内。第三压紧衬套307背向收纳套筒308一端内壁周侧安装压缩弹簧310，压缩弹簧310朝向收纳套筒308一端安装弹簧挡圈311；当处于折叠状态，连接螺栓309一端穿过压缩弹簧310和弹簧挡圈311，另一端与弹簧挡圈311干涉并压缩压缩弹簧310；当处于展开状态，连接螺栓309在压缩弹簧310弹力作用下回弹。连接螺栓309背向第三压紧释放件一端与第三压紧衬套307之间以及连接螺栓309朝向第三压紧释放件一端与弹簧挡圈311之间均采用间隙配合。收纳套筒308背向第三压紧衬套307内侧一端粘贴缓冲垫312。第二压紧衬套306、第三压紧衬套307以及收纳套筒308上设置细长观察窗口。
55.第三压紧释放件包括：第一调整垫片301、压紧支座302以及非火工分离螺母303；压紧支座302上安装非火工分离螺母303，压紧支座302连接基座，压紧支座302和基座之间安装第一调整垫片301；当处于折叠状态，连接螺栓309穿过第一压紧释放件并螺纹连接非火工分离螺母303；当处于展开状态，连接螺栓309与非火工分离螺母303分离。非火工分离螺母303和第一压紧衬套304之间采用球面接触，第二压紧衬套306和第三压紧衬套307之间采用球面接触。
56.点式压紧释放装置3的工作方法，包括以下步骤：步骤s1，令第一层展开结构1相对第二层展开结构2展开，在第二层展开结构2上固定安装第三压紧衬套307；步骤s2，调整第二层展开结构2至折叠状态，在第一层展开结构1上固定安装第一压紧释放件，确认第二压紧衬套306与第三压紧衬套307之间球面接触良好；步骤s3，在基座上固定安装第三压紧释放件，确认第一压紧衬套304与非火工分离螺母303之间球面接触良好；步骤s4，将连接螺栓309依次穿过弹簧挡圈311和压缩弹簧310，克服压缩弹簧310弹力将连接螺栓309一端拧入非火工分离螺母303内并施加预紧力；步骤s5，将缓冲垫312粘贴至收纳套筒308内部端面；步骤s6，在第三压紧衬套307上固定安装收纳套筒308；步骤s7，当第一层展开结构1需要相对第二层展开结构2展开时，令非火工分离螺母303解锁，连接螺栓309在预紧力释放以及压缩弹簧310弹力的共同作用下向收纳套筒308方向运动，撞击缓冲垫312后停止并限位收纳。
57.实施例2
58.实施例2作为实施例1的优选例。
59.如图1至图5所示，本实施例包括：压紧支座302、第一压紧衬套304、第二压紧衬套306、第三压紧衬套307、收纳套筒308、第一调整垫片301、第二调整垫片305、非火工分离螺母303、连接螺栓309、压缩弹簧310、弹簧挡圈311以及缓冲垫312。
60.压紧支座302、非火工分离螺母303、第一调整垫片301与基座固定；第一压紧衬套304、第二压紧衬套306、第二调整垫片305与第一层展开结构1固定；第三压紧衬套307与第二层展开机构2固定；收纳套筒308与第三压紧衬套307固定；缓冲垫312与收纳套筒308固定。
61.压紧支座302、第一压紧衬套304、第二压紧衬套306、第三压紧衬套307、非火工分离螺母303、连接螺栓309组合形成压紧释放装置的主承载结构，其中连接螺栓309头部通过螺纹与非火工分离螺母303连接并预紧。此外，非火工分离螺母303可重复使用。
62.根据多层可展结构的实际制造精度情况，修配第一调整垫片301、第二调整垫片305，确保多层结构无间隙可靠压紧。
63.第一压紧衬套304与非火工分离螺母303之间、第一压紧衬套304与第二压紧衬套306之间、连接螺栓309与第三压紧衬套307之间，均采用球面配合接触，可以有效弥补多部件间的同轴度偏差，达到自适应调整效果。
64.非火工分离螺母303解锁后，连接螺栓309在预紧力释放以及压缩弹簧310弹力的共同作用下向收纳套筒308方向运动，撞击缓冲垫312后停止并限位收纳。
65.连接螺栓309末端与第三压紧衬套307之间、弹簧挡圈311与连接螺栓309之间，在径向均为间隙配合，可以避免连接螺栓309与第三压紧衬套307之间同轴度偏差时连接螺栓309运动发生卡滞。
66.第二压紧衬套306、第三压紧衬套307、收纳套筒308上均设置有细长观察窗口，方便对连接螺栓309的压紧、运动、收纳等情况进行监测。
67.形成本实施例的过程和步骤如下：
68.步骤一：多层可展结构呈展开状态，在第二层展开结构2上安装第三压紧衬套307并紧固连接。
69.步骤二：调整第二层展开结构2活动关节至折叠状态，在第一层展开结构1上安装第一压紧衬套304、第二压紧衬套306、第二调整垫片305并紧固连接，注意确保第二压紧衬套306与第三压紧衬套307之间球面接触良好，视情况修配第二调整垫片305。
70.步骤三：调整第一层展开结构1活动关节至折叠状态，在基座上安装压紧支座302、第一调整垫片301、非火工分离螺母303并紧固连接，注意确保第一压紧衬套304与非火工分离螺母303之间球面接触良好，视情况修配第一调整垫片301。
71.步骤四：从连接螺栓309头部依次穿入弹簧挡圈311、压缩弹簧310，克服压缩弹簧310弹力将连接螺栓309头部螺纹拧入非火工分离螺母303内部螺纹并施加预紧力。
72.步骤五：将缓冲垫312粘贴至收纳套筒308内部端面，形成组合体。
73.步骤六：在第三压紧衬套307安装上述步骤五形成的组合体并紧固连接，至此，实现了多层可展结构压紧约束。
74.步骤七：通过指令控制非火工分离螺母303解锁，连接螺栓309在预紧力释放以及压缩弹簧310力的共同作用下向收纳套筒308方向运动，撞击缓冲垫312后停止并限位收纳，实现多层可展结构压紧约束释放。
75.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“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技术和简化描述，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技术的限制。
76.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

技术特征：
1.一种点式压紧释放装置，其特征在于，包括：第一压紧释放件、第二压紧释放件以及第三压紧释放件；第一层展开结构(1)上固定安装所述第一压紧释放件，第二层展开结构(2)上固定安装所述第二压紧释放件，所述第三压紧释放件固定安装在基座上，所述第一层展开结构(1)转动连接所述第二层展开结构(2)并允许相对所述第二层展开结构(2)展开和折叠；所述第一压紧释放件内部安装连接螺栓(309)，所述连接螺栓(309)允许相对所述第一压紧释放件沿轴向移动；当处于折叠状态，所述第一层展开结构(1)相对所述第二层展开结构(2)折叠，所述连接螺栓(309)一端穿过所述第二压紧释放件并连接所述第三压紧释放件；当处于展开状态，所述第一层展开结构(1)相对所述第二层展开结构(2)展开，所述连接螺栓(309)松开与所述第三压紧释放件连接并移回至所述第一压紧释放件内。2.根据权利要求1所述点式压紧释放装置，其特征在于，所述第一压紧释放件包括：第一压紧衬套(304)、第二调整垫片(305)以及第二压紧衬套(306)；所述第一压紧衬套(304)连接所述第二压紧衬套(306)，所述第一压紧衬套(304)和所述第二压紧衬套(306)之间安装所述第二调整垫片(305)，所述第一压紧衬套(304)安装在所述第一层展开结构(1)上。3.根据权利要求2所述点式压紧释放装置，其特征在于，所述第二压紧释放件件包括：第三压紧衬套(307)和收纳套筒(308)；所述第三压紧衬套(307)连接所述收纳套筒(308)，所述第三压紧衬套(307)固定安装在所述第二层展开结构(2)上，所述连接螺栓(309)安装在所述第三压紧衬套(307)和所述收纳套筒(308)内。4.根据权利要求3所述点式压紧释放装置，其特征在于：所述第三压紧衬套(307)背向所述收纳套筒(308)一端内壁周侧安装压缩弹簧(310)，所述压缩弹簧(310)朝向所述收纳套筒(308)一端安装弹簧挡圈(311)；当处于折叠状态，所述连接螺栓(309)一端穿过所述压缩弹簧(310)和所述弹簧挡圈(311)，另一端与所述弹簧挡圈(311)干涉并压缩所述压缩弹簧(310)；当处于展开状态，所述连接螺栓(309)在所述压缩弹簧(310)弹力作用下回弹。5.根据权利要求4所述点式压紧释放装置，其特征在于，所述第三压紧释放件包括：第一调整垫片(301)、压紧支座(302)以及非火工分离螺母(303)；所述压紧支座(302)上安装所述非火工分离螺母(303)，所述压紧支座(302)连接所述基座，所述压紧支座(302)和所述基座之间安装所述第一调整垫片(301)；当处于折叠状态，所述连接螺栓(309)穿过所述第一压紧释放件并螺纹连接所述非火工分离螺母(303)；当处于展开状态，所述连接螺栓(309)与所述非火工分离螺母(303)分离。6.根据权利要求5所述点式压紧释放装置，其特征在于：所述非火工分离螺母(303)和所述第一压紧衬套(304)之间采用球面接触，所述第二压紧衬套(306)和所述第三压紧衬套(307)之间采用球面接触。7.根据权利要求4所述点式压紧释放装置，其特征在于：所述连接螺栓(309)背向所述第三压紧释放件一端与所述第三压紧衬套(307)之间以及所述连接螺栓(309)朝向所述第
三压紧释放件一端与所述弹簧挡圈(311)之间均采用间隙配合。8.根据权利要求3所述点式压紧释放装置，其特征在于：所述收纳套筒(308)背向所述第三压紧衬套(307)内侧一端粘贴缓冲垫(312)。9.根据权利要求3所述点式压紧释放装置，其特征在于：所述第二压紧衬套(306)、所述第三压紧衬套(307)以及所述收纳套筒(308)上设置细长观察窗口。10.一种权利要求5所述点式压紧释放装置的工作方法，其特征在于，包括：缓冲垫(312)；点式压紧释放装置(3)的工作方法包括以下步骤：步骤s1，令所述第一层展开结构(1)相对所述第二层展开结构(2)展开，在第二层展开结构(2)上固定安装所述第三压紧衬套(307)；步骤s2，调整所述第二层展开结构(2)至折叠状态，在所述第一层展开结构(1)上固定安装第一压紧释放件，确认所述第二压紧衬套(306)与所述第三压紧衬套(307)之间球面接触良好；步骤s3，在基座上固定安装所述第三压紧释放件，确认所述第一压紧衬套(304)与所述非火工分离螺母(303)之间球面接触良好；步骤s4，将所述连接螺栓(309)依次穿过所述弹簧挡圈(311)和所述压缩弹簧(310)，克服所述压缩弹簧(310)弹力将所述连接螺栓(309)一端拧入所述非火工分离螺母(303)内并施加预紧力；步骤s5，将所述缓冲垫(312)粘贴至所述收纳套筒(308)内部端面；步骤s6，在所述第三压紧衬套(307)上固定安装所述收纳套筒(308)；步骤s7，当所述第一层展开结构(1)需要相对所述第二层展开结构(2)展开时，令所述非火工分离螺母(303)解锁，所述连接螺栓(309)在预紧力释放以及所述压缩弹簧(310)弹力的共同作用下向所述收纳套筒(308)方向运动，撞击所述缓冲垫(312)后停止并收纳在收纳套筒(308)内。

技术总结
本发明提供了一种点式压紧释放装置及工作方法，包括：第一压紧释放件、第二压紧释放件以及第三压紧释放件；第一层展开结构上固定安装所述第一压紧释放件，第二层展开结构上固定安装所述第二压紧释放件，所述第三压紧释放件固定安装在基座上，所述第一层展开结构转动连接所述第二层展开结构并允许相对所述第二层展开结构展开和折叠；所述第一压紧释放件内部安装连接螺栓，所述连接螺栓允许相对所述第一压紧释放件沿轴向移动。本申请通过点式压紧释放装置解决了现有的星载多层可展结构系统复杂、不够紧凑灵活、承载能力有限的问题，具有结构紧凑、布局灵活、连接刚度高、承载能力强的有益效果。益效果。益效果。


技术研发人员：杨铭波 顾莉莉 曲耀斌 李奇 狄慧
受保护的技术使用者：上海卫星工程研究所
技术研发日：2023.05.11
技术公布日：2023/8/23