一種用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置的制作方法

本發明涉及航天器在軌相互分離釋放
技術領域：
，特別涉及一種用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置。
背景技術：
：隨著科學技術的不斷發展，人類對于空間科學探測研究領域大為拓展，空間物理探測發展趨勢已到了多點、多時空尺度的時代，也就是對地球空間復雜的物理過程進行多顆小衛星或者分離載荷的協同觀測。分離釋放裝置是用于衛星上的機構，能夠將相適應尺寸的小型從屬航天器在運載階段惡劣的環境中實現安全可靠的夾緊，而后在控制信號的作用下，到達目標軌道高度后由主航天器釋放并與主航天器實現分離，且能使從屬航天器達到一定的分離速度與分離精度。分離釋放技術是影響主從航天器在軌空間初始構型和構型保持的重要因素，技術涉及分離釋放裝置的安裝布局、夾緊固定、在軌釋放等內容。在國外方面，目前，國際上常見的納衛星或者立方星釋放裝置結構多為方盒結構，即納衛星或者立方星放置于類似于抽屜結構的方盒裝置中，方盒的一個側面作為活動旋轉門，為釋放提供出口。CubeSat項目是一個國際的合作計劃，有超過80個大學、公司和政府機構參與，研制了一系列的立方星——CubeSat。這些立方星都遵守共同的設計標準，定義了接口和操作的要求。從2003年至今，全世界成功發射立方體星(1U)和納型衛星(2U以上)80～90顆，其中近50％為納型衛星。目前，已經有多個應用立方星編隊組網的星座探測計劃。針對這些納星發射的機會相對較少的局面，這些納星選擇搭載的方式進行發射，從而提出了相應的分離釋放機構的需求。通過分離釋放機構的應用，實現了在一次發射中能夠同時搭載多顆納星，由多顆納星來分擔發射費用，可以大大降低成本預算。為了實現這些微型的航天器的搭載發射機會，國際上的納星和立方星任務已經研制和使用了多種型號的分離釋放裝置，取得了多次的成功應用的經驗。例如美國空軍AirForce’sSpaceTestProgram(STP)通過對運載火箭上面級結構的改造，希望能充分利用每次發射的重量余量來搭載其他的小衛星。目前能夠檢索到的CubeSats/Nanosatellite的分離釋放裝置主要類型如表1所示，表1分離釋放裝置的主要類型具體如下：(1)ISIPOD：ISIPOD符合CubeSat標準，商用貨架產品目前包括標準的1U、2U和3U大小，在2010年，推出了6-Pack的ISIPOD產品；(2)P-POD：P-POD具有1U、2U、3U、6U的型號，使用管狀設計，彈出速度接近1.6m/s；(3)X-POD：X-POD有四種型號：XPODSingle、XPODTriple、XPODGNB、XPODDuo，其中，分離衛星重量能滿足達到10kg的有：XPODGNB、XPODDuo；(4)SPL：SPL只有1U的型號；(5)T-POD：由日本東京大學進行設計，具有1U、2U兩種型號，用來分離釋放東京大學的XI-VCubeSat納型衛星；(6)J-POD：J-POD能裝載4個CubeSats，在從運載上受到分離信號以后，J-POD的門打開，一個接著一個使用計時器把每個CubeSat彈射入軌；(7)CSS：由日本東京工業大學研制，具有1U、2U兩種型號，其2U型號可以承載3.5kg分離載荷；(8)NPSCUL：是一個類似容器的結構，由位于加州Monterey的海軍研究生學校(NPS)的學生設計研制，用來把P-POD作為子載荷集成和裝載。綜上所述，國外的分離釋放裝置存在以下局限性：國外常見的方盒型分離釋放裝置，由于方盒型分離釋放裝置都是基于標準立方星技術要求進行研制，所以只在立方星發射領域具有通用性，并不能適應具有特殊要求或者帶有特殊外部有效載荷的微小飛行器發射任務。在國內方面，國內在搭載釋放小衛星、微(小)衛星、納衛星以及分離載荷任務方面經驗不多，比較典型且成功搭載釋放的任務如下所述：(1)納星一號2004年4月19日，“納星一號”成功搭載在軌釋放。由清華大學和航天清華衛星技術有限公司共同研制的“納星一號”，是我國自主研制成功的第一顆納型衛星，該衛星質量小于25公斤，是我國首次發射的納型衛星。“納星一號”是一顆用于高新技術探索試驗的納型衛星，衛星軌道為太陽同步軌道。(2)神七伴飛衛星2007年，神舟七號搭載的伴飛小衛星在軌成功釋放，伴飛小衛星是一顆獨立運行的微型衛星，它在“神七”升空后的第二至第三天，在航天員完成出艙任務返到返回艙后，從軌道艙的頂部被釋放，拍下我國首張外太空航天器運行和航天員工作的畫面。“伴星”的重量約為40公斤，全部載荷不足10公斤，是我國首次在航天器上開展微小衛星伴隨飛行試驗。伴飛小衛星并沒有專門明顯的釋放結構裝置，其夾緊分離釋放主要通過衛星底部帶有彈簧機構的包帶結構來完成.(3)天巡一號2011年11月9日，“天巡一號”微小衛星成功發射入軌，“天巡一號”微小衛星是南京航空航天大學自行研制的一顆對地成像科學試驗衛星，采用降交點地方時為上午10：30的太陽同步軌道，軌道高度495.2km，衛星在軌質量64.2kg，于2011年成功發射入軌。(4)天拓一號2012年5月10日，“天拓一號”衛星成功被搭載釋放。“天拓一號”衛星是中國首顆將星務管理、電源控制、姿態確定與控制、測控數據傳輸等基本功能部件，集成在單塊電路板上的微小衛星(稱單板納星)，該衛星體積尺寸為425mm×410mm×80mm，重量為9.3公斤。其主要任務是開展星載船舶自動識別系統接收、光學成像、空間環境探測等在軌科學試驗。“天拓一號”衛星沒有專門的分離釋放裝置結構，其采用底部四個分離彈簧，在夾緊機構解鎖后，將其彈離搭載結構，完成在軌釋放。綜上所述，國內的分離釋放裝置存在以下局限性：國內在軌釋放搭載小型衛星任務方面基本上屬于單顆釋放，沒有多顆控制分離釋放的先例；國內在軌夾緊釋放裝置方面基本沒有專門成型的整套結構機構，均屬于包帶鎖緊、彈簧驅動、無控釋放的簡單夾緊釋放。技術實現要素：本發明的目的在于，為解決對現有分離釋放裝置存在的上述問題，本發明提供了一種用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置，該夾緊釋放裝置為純機械設計，包括：拔銷器，拔銷器支座，兩個拉簧，預緊螺栓支座，預緊螺栓，推力彈簧，四個聚四氟滑塊，兩個門型滑板限位支座，門型滑板，兩個拉簧支座，被動分離板，主動推板，主安裝板和推力彈簧安裝支架；在所述主安裝板的中間位置開設一個方形孔，在主安裝板的一側，通過推力彈簧安裝支架上的滑道，將該推力彈簧安裝支架固定在該方形孔的四個側邊上；該推力彈簧的一端抵在該推力彈簧安裝支架上，其另一端穿過該方形孔，且抵在主動推板的十字形推動面板上；兩個所述門型滑板限位支座分別固定在該方形孔的相對邊外側的兩側；所述門型滑板卡在所述門型滑板限位支座的滑動槽內，所述拔銷器支座的一端固定在所述推力彈簧安裝支架上，其另一端安裝在所述預緊螺栓支座上，并通過預緊螺栓進行固定；所述拔銷器安裝在所述拔銷器支座上；在所述預緊螺栓支座的兩側分別固定一個所述拉簧支座，且分別在所述拉簧支座上安裝一個所述拉簧，將每個所述拉簧的一端固定在所述拉簧支座上，其另一端固定在所述門型滑板的彈簧掛鉤上；在所述主安裝板的另一側，通過主動推板的滑軌，將其固定在該方形孔的四個側邊上，與所述推力彈簧安裝支架相對；將每個所述聚四氟滑塊的一側固定在所述主動推板的滑軌上，其相對一側固定在推力彈簧安裝支架的滑道上；所述被動分離板安裝在所述主安裝板的另一側上，且將所述主動推板包裹在內。兩個所述門型滑板限位支座分別位于第一直角限位孔與第二直角限位孔之間，和第三直角限位孔與第四直角限位孔之間。所述第一直角限位孔、所述第二直角限位孔、所述第三直角限位孔和第四直角限位孔的加工尺寸偏差均取偏差上限，用于被動分離板的直角凸塊和掛鉤順利地從所述第一直角限位孔、所述第二直角限位孔、所述第三直角限位孔和第四直角限位孔中分離滑出。將拔銷器的銷軸插入到門型滑板上的限位銷孔內，用于將所述門型滑板沿滑動方向的自由度進行限定，使其不能滑動。當拔銷器接收到工作指令后，所述拔銷器的銷軸回縮，從所述門型滑板上的限位銷孔完全拔出，使所述門型滑板可以沿滑動方向自由滑動。所述拉簧，用于將自由滑動后的所述門型滑板拉向一側，所述被動分離板解鎖；拉簧的結構設計需要根據實際夾緊釋放的被動分離航天器自身的體積、質量等特性以及其分離釋放狀態的具體參數需求來確定，拉簧的工作拉力的設計值要大于所述門型滑板在解鎖后與所述主安裝板之間的靜摩擦力值，并且當所述拉簧結束工作時，所述拉簧要具有一定的預緊拉力，以保證可以將解鎖后的所述門型滑板拉緊固定；所述拉簧的兩端分別設計有彎鉤，該彎鉤安裝在所述拉簧支座以及所述門型滑板的彈簧掛鉤上。所述預緊螺栓支座上的螺紋孔為所述預緊螺栓提供旋擰螺紋。預緊螺栓具有長度設計余量，其一端部抵在門型滑板的凸臺上，用于在裝配階段將所述門型滑板沿解鎖相反方向預緊移動到位。所述推力彈簧，用于在被動分離板完全解鎖后，將所述主動推板推出，從而將被動分離板釋放；所述推力彈簧根據實際的從屬航天器自身的體積、質量等特性以及其分離釋放狀態的具體參數需求來確定，所述推力彈簧處于壓縮狀態時可安裝于推力彈簧安裝支架與所述主動推板之間的空間內，所述推力彈簧由壓緊狀態到工作狀態所釋放的總彈性勢能需要根據從屬航天器分離速度的需求進行具體計算以確定推力彈簧的主要設計參數。在所述主動推板滑動時，所述聚四氟滑塊用于減小所述主動推板的滑軌與所述推力彈簧安裝支架的滑道的摩擦力。所述聚四氟滑塊與所述推力彈簧安裝支架的滑道為滑動副配合，所述聚四氟滑塊的加工尺寸偏差均取偏差下限，以保證其能夠在所述推力彈簧安裝支架上的滑道內順利滑動。所述聚四氟滑塊的長度要小于所述主動推板的滑軌的長度，兩者長度之間的差值由推力彈簧根據實際從屬航天器自身體積、質量等特性以及其分離釋放狀態具體參數需求確定的推力彈簧工作距離值來確定。所述門型滑板限位支座，為所述門型滑板提供滑動的滑道，并限定所述門型滑板沿解鎖方向滑動。所述門型滑板與所述門型滑板限位支座的滑動槽形成滑動副配合，該滑道的加工尺寸偏差均取偏差上限，以保證所述門型滑板能夠在該滑道內順利滑動。所述門型滑板為運動機構部件，在其預緊狀態下，用于將被動分離板的掛鉤進行鎖緊。在靠近所述主安裝板的四個拐角處，分別開設一個直角限位孔，即所述第一直角限位孔、所述第二直角限位孔、所述第三直角限位孔和第四直角限位孔。所述被動分離板設有一平面安裝板，在其中間位置開設一個中間帶有十字星的圓，用于連接被動分離航天器，所述平面安裝板根據被動分離航天器的實際設計情況，可以直接作為被動分離航天器主結構的一部分，或者通過緊固件與被動分離航天器主結構進行機械連接。將被動分離板的直角凸塊伸入主安裝板的直角限位孔中，被動分離板的掛鉤穿過所述直角限位孔；所述被動分離板的直角凸塊、所述被動分離板的掛鉤、所述第一直角限位孔、所述第二直角限位孔、所述第三直角限位孔、第四直角限位孔和所述門型滑板共同限定了被動分離航天器的自由度，實現被動分離航天器的夾緊固定。所述主安裝板，用于夾緊釋放裝置大部分部件的固定安裝，為夾緊釋放裝置提供結構支撐；根據主航天器的實際設計情況，所述主安裝板可以直接作為主航天器主結構的一部分，與主航天器主結構融為一體；也可以通過緊固件與主航天器主結構進行機械連接。所述拔銷器，用于解鎖驅動。旋擰所述預緊螺栓，所述門型滑板移動至預緊狀態，確保所述門型滑板上的壓緊限位凸塊卡在被動分離板的掛鉤內側。所述推力彈簧安裝支架的其中一個滑道設有兩個安裝凸臺，且該兩個安裝凸臺位于滑道的兩側，并對稱分布。所述用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置的工作原理如下：將所述用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置調至夾緊階段，具體過程如下：將所述被動分離板的直角凸塊卡入所述主安裝板的直角限位孔中，同時，將所述被動分離板的掛鉤穿過所述主安裝板的直角限位孔中；然后，將所述門型滑板的壓緊限位凸塊卡入所述被動分離板的掛鉤的內側；然后將所述拔銷器的銷軸伸入門型滑板的限位銷孔中；然后，將所述被動分離板固定在所述安裝板的另一側上，最后，旋緊所述預緊螺栓。當所述用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置開始工作時，旋開所述預緊螺栓，并將所述預緊螺栓從所述預緊螺栓支座上旋擰下來，所述用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置處于解鎖狀態，具體的過程如下：所述拔銷器接到工作指令，將所述拔銷器的銷軸從所述凸臺上的限位銷孔中拔出，所述門型滑板在所述拉簧的作用下沿解鎖方向滑動，在滑動過程中，所述被動分離板的掛鉤與所述門型滑板的壓緊限位凸塊錯位，所述用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置由夾緊階段轉換到解鎖階段，所述門型滑板在所述拉簧的作用下，不斷滑動，直至所述門型滑板的止推凸塊觸碰到所述門型滑板限位支座，所述門型滑板被所述門型滑板限位支座和所述拉簧共同鎖止住，由運動狀態變為靜止固定狀態。所述被動分離板的掛鉤與所述門型滑板的壓緊限位凸塊錯位，所述用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置由夾緊階段轉換到解鎖階段；同時，所述用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置由解鎖階段轉換到釋放階段，具體過程如下：當所述被動分離板的掛鉤與所述門型滑板的壓緊限位凸塊錯位時，在所述門型滑板在所述拉簧的作用下沿解鎖方向滑動的同時，所述推力彈簧沿著固定有所述被動分離板的一側推動所述主動推板，并作用在被動分離板的內側上；所述被動分離板的直角凸塊和掛鉤均滑出所述主安裝板的直角限位孔，則所述被動分離板與所述主安裝板分離，同時，所述主動推板上的所述聚四氟滑塊沿著所述推力彈簧安裝支架的滑道進行滑動，保證分離的精度；當所述被動分離板完全釋放脫離所述主安裝板后，所述聚四氟滑塊與所述主安裝板接觸，所述主動推板被所述推力彈簧、所述推力彈簧安裝支架共同鎖止，由運動狀態轉換為靜固狀態。綜上所述，所述用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置從夾緊階段，到解鎖階段，再到釋放階段，由靜定狀態到運動狀態，再到靜定狀態，保證所述用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置的穩定性。本發明的優點在于：(1)主從航天器在軌相互分離夾緊釋放裝置具有夾緊釋放可靠性高、分離精度高的特點，為我國航天器在軌分離釋放提供了一種新型、高效的解決方案；(2)主從航天器在軌相互分離夾緊釋放裝置占用體積小、所需質量輕、研制成本低，可以降低航天器發射成本，提高航天器使用性價比；(3)主從航天器在軌相互分離夾緊釋放裝置具備結構機構一體化設計特點，夾緊釋放機構僅采用簡單可靠的一維滑動運動副來完成夾緊與釋放功能，整體設計簡單緊湊，無冗余部件，裝拆方便，便于攜帶及運輸；夾緊釋放裝置的釋放滑軌采用光滑聚四氟滑塊設計，具備高釋放可靠性與高釋放精度；夾緊釋放裝置采用開放式主安裝板與開放式被動分離板設計，同時具備結構、機構功能；(4)主從航天器在軌相互分離夾緊釋放裝置具有傳統分離釋放裝置所不具有的開放適應性，可以適應不同外形、不同種類的主從航天器設計，極具技術推廣性；(5)主從航天器在軌相互分離夾緊釋放裝置主要部件由航天輕質鋁合金材料制造，材料資源豐富，加工工藝成熟，便于主從航天器在軌相互分離夾緊釋放機構的技術實施；(6)主從航天器在軌相互分離夾緊釋放裝置中的裝置質量比僅為0.09，裝置體積比僅為0.036。附圖說明圖1是本發明的一種用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置的正面結構示意圖圖2是本發明的一種用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置的背面未安裝被動分離板的結構示意圖圖3是本發明的一種用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置的背面安裝被動分離板后的結構示意圖圖4是本發明的一種用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置安裝于主、從航天器時的工作示意圖圖5是本發明的一種用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置中的拔銷器支座的結構示意圖圖6是本發明的一種用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置中的拉簧的結構示意圖圖7是本發明的一種用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置中的預緊螺栓支座的結構示意圖圖8是本發明的一種用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置中的預緊螺栓的結構示意圖圖9是本發明的一種用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置中的推力彈簧的結構示意圖圖10是本發明的一種用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置中的聚四氟滑塊的結構示意圖圖11是本發明的一種用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置中的門型滑板限位支座的結構示意圖圖12是本發明的一種用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置中的門型滑板的結構示意圖圖13是本發明的一種用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置中的拉簧支座的結構示意圖圖14是本發明的一種用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置中的被動分離板的結構示意圖圖15是本發明的一種用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置中的主動推板的結構示意圖圖16是本發明的一種用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置中的主安裝板的結構示意圖圖17是本發明的一種用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置中的推力彈簧安裝支架的結構示意圖圖18是本發明的一種用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置的工作原理示意圖1、主安裝板2、門型滑板3、彈簧掛鉤4、推力彈簧5、推力彈簧安裝支架6、門型滑板限位支座7、拔銷器8、拉簧9、預緊螺栓支座10、預緊螺栓11、拉簧支座12、拔銷器支座13、第一直角限位孔14、壓緊限位凸塊15、掛鉤16、止推凸塊17、主動推板18、被動分離板19、主航天器20、被動分離航天器21、夾緊釋放裝置22、彎鉤23、凸臺24、限位銷孔25、直角凸塊26、平面安裝板27、滑軌28、十字形推動面板29、方形孔30、安裝凸臺31、滑道32、聚四氟滑塊33、滑動槽34、第二直角限位孔35、第三直角限位孔36、第四直角限位孔具體實施方式以下結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。如圖所示1，2，3和10所示，一種用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置，該夾緊釋放裝置為純機械設計，包括：拔銷器7，拔銷器支座12，兩個拉簧8，預緊螺栓支座9，預緊螺栓10，推力彈簧4，四個聚四氟滑塊32，兩個門型滑板限位支座6，門型滑板2，兩個拉簧支座11，被動分離板18，主動推板17，主安裝板1和推力彈簧安裝支架5；在所述主安裝板1的中間位置開設一個方形孔29，在主安裝板1的一側，通過推力彈簧安裝支架5上的滑道31上的銷孔，將所述推力彈簧安裝支架5固定在該方形孔29的四個外側邊上，并位于該方形孔29的前面；如圖1和2所示，該推力彈簧4的前端抵在該推力彈簧安裝支架5上，且穿過該方形孔29，其后端抵在所述主動推板17的十字形推動面板28上；所述門型滑板限位支座6固定在該方形孔29的相對邊外側的兩側；如圖1和11所示，所述門型滑板2卡在所述門型滑板限位支座6的滑動槽33內；所述拔銷器支座12的下端固定在所述推力彈簧安裝支架5上，其上端安裝在所述預緊螺栓支座9上，并通過預緊螺栓10進行固定；如圖1和5所示，所述拔銷器7安裝在所述拔銷器支座12上；在所述預緊螺栓支座9的左、右兩側分別固定一個所述拉簧支座11，分別在所述拉簧支座11上安裝一個所述拉簧8，將每個所述拉簧8的上端固定在所述拉簧支座11上，其下端固定在所述門型滑板2的彈簧掛鉤3上；如圖1、2和3所示，在所述主安裝板1的垂直紙面向里的一側，通過主動推板17的滑軌27，將其固定在該方形孔29的四個內側邊上，與所述推力彈簧安裝支架5相對；將每個所述聚四氟滑塊32的一側固定在所述主動推板17的滑軌27上，其相對一側固定在推力彈簧安裝支架5的滑道31上；所述被動分離板18安裝在所述主安裝板1的垂直紙面向里的一側上，且將所述主動推板17包裹在內。如圖1所示，兩個所述門型滑板限位支座6分別位于第一直角限位孔13與第二直角限位孔34之間，和第三直角限位孔35與第四直角限位孔36之間。所述第一直角限位孔13、所述第二直角限位孔34、所述第三直角限位孔35和第四直角限位孔36的加工尺寸偏差均取偏差上限，用于被動分離板18的直角凸塊25和掛鉤15順利地從所述第一直角限位孔13、所述第二直角限位孔34、所述第三直角限位孔35和第四直角限位孔36中分離滑出。如圖1和12所示，將拔銷器7的銷軸插入到門型滑板2上的限位銷孔24內，用于將所述門型滑板2沿滑動方向的自由度進行限定，使其不能滑動。當拔銷器7接收到工作指令后，所述拔銷器7的銷軸回縮，從所述門型滑板2上的限位銷孔24完全拔出，使所述門型滑板2可以沿滑動方向自由滑動。如圖1，6和13所示，所述拉簧8，用于將自由滑動后的所述門型滑板2向上拉動，所述被動分離板18解鎖；拉簧8的結構設計需要根據實際夾緊釋放的被動分離航天器20自身的體積、質量等特性以及其分離釋放狀態的具體參數需求來確定，拉簧8的工作拉力的設計值要大于所述門型滑板2在解鎖后與所述主安裝板1之間的靜摩擦力值，并且當所述拉簧8結束工作時，所述拉簧8要具有一定的預緊拉力，以保證可以將解鎖后的所述門型滑板2拉緊固定；所述拉簧8的兩端分別設計有能夠安裝在所述拉簧支座11以及所述門型滑板2的彈簧掛鉤3上的彎鉤22。如圖7和8所示，所述預緊螺栓支座9上的螺紋孔為所述預緊螺栓10提供旋擰螺紋。如圖1，7和8所示，所述預緊螺栓10具有長度設計余量，其下端部抵在門型滑板2的凸臺23上，用于在裝配階段將所述門型滑板2沿解鎖相反方向預緊移動到位。如圖1，2和9所示，所述推力彈簧4，用于在所述被動分離板18完全解鎖后，將所述主動推板17推出，從而將所述被動分離板18釋放；所述推力彈簧4根據實際的被動分離航天器20自身的體積、質量等特性以及其分離釋放狀態的具體參數需求來確定，所述推力彈簧4處于壓縮狀態時，可安裝于所述推力彈簧安裝支架5與所述主動推板17之間的空間內，所述推力彈簧4由壓緊狀態到工作狀態所釋放的總彈性勢能需要根據被動分離航天器分離速度的需求進行具體計算以確定推力彈簧4的主要設計參數。如圖1,2,10,15和17所示，所述聚四氟滑塊32，在所述主動推板17滑動時，用于減小所述主動推板17的滑軌27與所述推力彈簧安裝支架5的滑道31之間的摩擦力。所述聚四氟滑塊32與所述推力彈簧安裝支架5的滑道31為滑動副配合，所述聚四氟滑塊32的加工尺寸偏差均取偏差下限，以保證其能夠在所述推力彈簧安裝支架5上的滑道31內順利滑動。所述聚四氟滑塊32的長度要小于所述主動推板17的滑軌27的長度，兩者長度之間的差值由推力彈簧根據實際從屬航天器自身體積、質量等特性以及其分離釋放狀態具體參數需求確定的推力彈簧工作距離值來確定，即所述聚四氟滑塊32小于30mm。如圖1和11所示，所述門型滑板限位支座6，為所述門型滑板2提供滑動的滑動槽33，并限定所述門型滑板2沿解鎖方向滑動。所述門型滑板2與所述門型滑板限位支座6的滑動槽33形成滑動副配合，該滑動槽33的的加工尺寸偏差均取偏差上限，以保證所述門型滑板2能夠在該滑動槽33內順利滑動。所述門型滑板2為運動機構部件，在其預緊狀態下，用于將被動分離板18的掛鉤15進行鎖緊。如圖1所示，在靠近所述主安裝板1的四個拐角處，分別開設一個直角限位孔，即所述第一直角限位孔13、所述第二直角限位孔34、所述第三直角限位孔35和第四直角限位孔36。如圖4和14所示，所述被動分離板18設有一平面安裝板26，在其中間位置開設一個中間帶有十字星的圓，用于連接被動分離航天器20，所述平面安裝板26根據被動分離航天器20的實際設計情況，可以直接作為被動分離航天器20主結構的一部分，或者通過緊固件與被動分離航天器20主結構進行機械連接孔。如圖1，3,16和14所示，將被動分離板18的四個直角凸塊25分別伸入主安裝板1的所述第一直角限位孔13、所述第二直角限位孔34、所述第三直角限位孔35和第四直角限位孔36中，四個被動分離板18的掛鉤15分別穿過所述第一直角限位孔13、所述第二直角限位孔34、所述第三直角限位孔35和第四直角限位孔36；所述被動分離板18的直角凸塊25、所述被動分離板18的掛鉤15、所述第一直角限位孔13、所述第二直角限位孔34、所述第三直角限位孔35、第四直角限位孔36和所述門型滑板2共同限定了被動分離航天器20的自由度，實現被動分離航天器的夾緊固定。如圖1和4所示，所述主安裝板1，用于夾緊釋放裝置21的大部分部件的固定安裝，為所述夾緊釋放裝置21提供結構支撐；根據主航天器19的實際設計情況，所述主安裝板1可以直接作為主航天器19主結構的一部分，與主結構融為一體；也可以通過緊固件與主航天器19主結構進行機械連接。所述拔銷器7，用于解鎖驅動。如圖1,12和14所示，旋擰所述預緊螺栓10，所述門型滑板2移動至預緊狀態，確保所述門型滑板2上的壓緊限位凸塊14卡在被動分離板18的掛鉤15內側。如圖1和17所示，所述推力彈簧安裝支架5的上滑道31設有兩個安裝凸臺30，且該兩個安裝凸臺30位于滑道31的兩側，并對稱分布。如圖4和18所示，所述用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置的工作原理如下：將所述用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置21調至夾緊階段，具體過程如下：如圖1，2，3，12，14和16所示，將四個所述被動分離板18的直角凸塊25分別卡入所述主安裝板1的所述第一直角限位孔13、所述第二直角限位孔34、所述第三直角限位孔35和第四直角限位孔36中，同時，將四個所述被動分離板18的掛鉤15分別穿過所述主安裝板1的所述第一直角限位孔13、所述第二直角限位孔34、所述第三直角限位孔35和第四直角限位孔36中；然后，將所述門型滑板2的壓緊限位凸塊14卡入所述被動分離板18的掛鉤15的內側；然后將所述拔銷器7的銷軸伸入門型滑板2的限位銷孔24中；然后，將所述被動分離板18固定在所述安裝板1的垂直紙面向里的一側上，最后，旋緊所述預緊螺栓10。當所述用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置21開始工作時，旋開所述預緊螺栓10，并將所述預緊螺栓10從所述預緊螺栓支座9上旋擰下來，所述用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置21處于解鎖狀態，具體的過程如下：如圖1，12和14所示，所述拔銷器7接到工作指令，將所述拔銷器7的銷軸從所述凸臺23上的限位銷孔24中拔出，所述門型滑板2在所述拉簧8的作用下沿解鎖方向滑動，在滑動過程中，所述被動分離板18的掛鉤15與所述門型滑板2的壓緊限位凸塊14錯位，所述用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置21由夾緊階段轉換到解鎖階段，所述門型滑板2在所述拉簧8的作用下，不斷滑動，直至所述門型滑板2的止推凸塊16觸碰到所述門型滑板限位支座6，所述門型滑板2被所述門型滑板限位支座6和所述拉簧8共同鎖止住，由運動狀態變為靜止固定狀態。所述被動分離板18的掛鉤15與所述門型滑板2的壓緊限位凸塊16錯位，所述用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置21由夾緊階段轉換到解鎖階段；同時，所述用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置21由解鎖階段轉換到釋放階段，具體過程如下：當所述被動分離板18的掛鉤15與所述門型滑板2的壓緊限位凸塊16錯位時，所述門型滑板2在所述拉簧8的作用下沿解鎖方向滑動的同時，所述推力彈簧4沿著固定有所述被動分離板18的一側推動所述主動推板17，并作用在被動分離板18的內側上；所述被動分離板18的直角凸塊25和掛鉤15均滑出所述主安裝板1的四個直角限位孔，則所述被動分離板18與所述主安裝板1分離，同時，所述主動推板17上的所述聚四氟滑塊32沿著所述推力彈簧安裝支架5的滑道31進行滑動，保證分離的精度；當所述被動分離板18完全釋放脫離所述主安裝板1后，所述聚四氟滑塊32與所述主安裝板1接觸，所述主動推板17被所述推力彈簧4，所述推力彈簧安裝支架5共同鎖止，由運動狀態轉換為靜固狀態。綜上所述，所述用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置21從夾緊階段，到解鎖階段，再到釋放階段，由靜定狀態到運動狀態，再到靜定狀態，保證所述用于主從航天器在軌相互分離的夾緊釋放裝置的穩定性。針對某具體的從屬航天器在軌分離需求，對本夾緊釋放機構進行了地面二維單軸的零重力分離釋放驗證試驗，具體試驗環境和試驗所使用的設備如下：分離釋放驗證試驗采用地面二維氣浮臺重力補償方法，抵消地面試驗中重力的影響，根據實際設計的從屬航天器，地面試驗中采用等效體積與等效重量的配重作為被分離器件放入到夾緊釋放機構地面原理樣機中，由夾緊釋放機構夾緊釋放。分離釋放驗證試驗所使用的試驗設備包括：二維氣浮臺、被分離器件、夾緊釋放機構地面原理樣機、叉車、慣導測量設備、慣導移動電源、數據處理計算機、充氣氣泵。分離釋放驗證試驗的具體的試驗步驟如下：a首先將夾緊釋放機構地面原理樣機放置于叉車移動叉柄上；b將叉車移至氣浮臺一側，將叉柄抬升至氣浮臺同樣高度；c將夾緊釋放機構地面原理樣機的連接架與被分離器件進行機械連接；d將慣導測量設備與被分離器件固接，并與移動電源相連接，移動電源放置于被分離器件內部；e將慣導測量設備與數據處理計算機連接，數據處理計算機放置于被分離器件上部,開啟測試軟件，處于待測試狀態；f開啟充氣氣泵，使被分離器件底部氣足工作，被分離器件懸浮于氣浮臺上；g將被分離器件上的連接架壓入主安裝板直角限位孔，通過預緊螺栓移動門型滑板，將連接架夾緊；h通過手扶方式模擬實際的拔銷器限位功能，撤去預緊螺栓，使夾緊釋放機構處于待釋放狀態；i手動上移門型滑板，解鎖夾緊釋放機構；j被分離器件在推力彈簧作用下完成釋放，同時，慣導測量設備、數據處理計算機進行數據采集與實時處理。為了消除試驗特異性，進行5次分離釋放試驗，對5次試驗數據進行取平均值得出最終試驗數據。試驗數據結果如表1所示，表1分離釋放驗證試驗數據結果試驗次數分離速度(m/s)分離角度(°)10.1702040540.30123720.1602873510.4124430.1603925590.20470740.1628002240.19171250.1581777450.24191均值0.1623723860.270401從夾緊釋放機構地面原理樣機的分離釋放驗證試驗結果可以得出結論：夾緊釋放機構具備較高的分離精度，可以保證被分離飛行器的精準分離，并且夾緊釋放機構的分離機構及夾緊機構設計合理，可以保證實際的分離速度滿足理論分離狀態的需求。最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制。盡管參照實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。當前第1頁1 2 3