斷器15、魚線16、中筒連接支架10等組成。火箭發射時，電場伸桿收攏在分 離艙內，被夾緊釋放機構鎖緊固定。火箭飛行到達預定高度后，頭體分離，通過熔斷器15和 魚線解鎖，左夾板5、右夾板6向外打開，電場伸桿自動展開為直線狀態。電場伸桿展開后， 在帶有端部探頭、電纜的狀態下，桿件具有一定的指向精度。柔性折疊伸桿桿件9 (即圓柱 型柔性碳纖維開槽折疊桿）中部是空心結構，探頭電纜可從空心結構中間穿過，實現了探 頭與電場儀的電連接。伸桿展開機構具有指向精度高、定位準確、結構緊湊、整體強度剛度 高、裝拆方便等特性，滿足探空火箭空間科學探測對伸桿的需求。且不論火箭是否旋轉，電 場伸桿都能自動展開。本發明在探空火箭上首次使用柔性碳纖維伸桿，實現了從無到有的 飛躍。柔性碳纖維伸桿與雙臂探針式電場儀共同完成空間環境垂直探測試驗任務中電場的 探測。具體結構為：
[0046] 本發明提供的一種箭載柔性折疊式伸桿展開裝置，所述裝置包含電場伸桿桿件9 及用于夾緊釋放電場伸桿桿件的夾緊釋放單元；
[0047] 所述電場伸桿桿件為柔性碳纖維折疊伸桿；所述夾緊釋放單元包含：左夾板5、右 夾板6、左支架3、右支架4、熔斷器15、魚線16、左限位擋塊11、右限位擋塊12、上底座2、下 底座1和中筒連接支架10 ;其中，上底座2通過底座轉軸與下底座1連接，左支架3和右支 架4相互平行的固定在下底座上且左支架3和右支架4之間形成的空間用于容納收攏的電 場伸桿桿件；
[0048] 所述左夾板5的下端通過夾板轉軸與左支架3的上端連接，右夾板6的下端通過 夾板轉軸與右支架4的上端連接，且左夾板5和右夾板6與電場伸桿桿件和電場探頭接觸 的內表面上設置若干與收攏的電桿伸桿桿件緊密貼合的弧形凸臺，進而當左夾板5和右夾 板6同時位于豎直狀態時與收攏的電場伸桿緊密接觸；左支架3和右支架4通過中筒連接 支架10與火箭電場伸桿安裝儀器盤上的中筒連接；
[0049] 所述熔斷器15固定在左夾板5外表面的上部，左夾板5和右夾板6通過魚線16 系緊進而使左夾板5和右夾板6能夠保持豎直狀態進而使電場伸桿桿件處于收攏狀態，且 魚線16 -端與熔斷器15接觸；當熔斷器15熔斷魚線16時，左夾板5和右夾板6在夾板扭 簧7的作用下向外轉動90度，進而釋放收攏的電場伸桿桿件；
[0050] 所述下底座1固定于火箭分離艙內的儀器板上。
[0051] 可選的，上述左夾板5和右夾板6分別通過下端的夾板轉軸18及夾板扭簧7分別 與左支架3和右支架4的上端相連。
[0052] 可選的，上述電場伸桿桿件9為一根經過若干次折疊的中空的圓管型碳纖維伸 桿；且折疊處設置一個開孔；所述電場伸桿桿件9 一端通過方形法蘭固定于上底座2上；電 場伸桿桿件的另一端通過圓形法蘭與電場探頭底座相連；電場探頭的電纜及接插件穿過中 空的圓管型碳纖維伸桿桿件。
[0053] 可選的，上述夾緊釋放機構還包含：左限位擋塊11的和右限位擋塊12 ;所述左限 位擋塊11的和右限位擋塊12分別位于左支架3和右支架4的下部；所述左限位擋塊11的 和右限位擋塊12用于限制收攏狀態的碳纖維伸桿桿件向下和向后運動；且左限位擋塊11 的靠近下底板1圓心的一端和右限位擋塊12的靠近下底板1圓心的一端分別固定在左支 架3和右支架4的表面上。
[0054] 可選的，上述左支架3和右支架4主體結構相同，且左支架3和右支架4的上部分 別支撐左夾板5和右夾板6,左支架3和右支架4的通過下部的半圓形法蘭與下底座1固定 相連。
[0055] 可選的，上述左夾板5和右夾板6均為為"L"形結構，且該"L"形結構的豎臂上 端固定電場探頭19,同時該"L"形結構的豎臂的頂端設置若干個繞線支耳，用于纏繞魚線； "L"形結構包含的橫臂能夠固定收緊的電場伸桿桿件，且"L"形結構包含的橫臂上部開設一 個小孔，該小孔與位于電場伸桿桿件上設定的"凸塊"相互配合進而對電場伸桿桿件收攏狀 態進行向上運動限位。
[0056] 可選的，一根魚線16的一端固定在熔斷器下方的一個支耳上，該根魚線再依次穿 過熔斷器15、左夾板5和右夾板6上的繞線支耳并綁定。
[0057] 可選的，上述下底座1固定于火箭分離艙的儀器板上，且下底座1為一個圓盤結 構；所述圓盤的上表面被劃分為中部的第一固定區域，左邊的第二固定區域和右邊的第三 固定區域；所述第一固定區域將上底座2通過帶底座扭簧的轉軸固定在下底座1上，使上底 座2相對于下底座1實現轉動，上底座2與電場伸桿桿件的一端方形法蘭連接，實現了電場 伸桿桿件繞下底座轉軸的轉動；所述第二固定區域和第三固定區域分布用于固定左支架3 和右支架4。
[0058] 實施例
[0059] 下面以折疊兩次得到的三節伸桿為例，詳細說明本發明的技術方案。
[0060] 一，結構及布局設計
[0061] 1，結構設計
[0062] 電場伸桿桿件為三節，將伸桿外直徑設計為23mm;由于電場伸桿展開后探頭安裝 面必須離箭體外表面大于1000mm，以及考慮到在分離艙內伸桿桿件折疊后總高不要超過 466_，所以伸桿節數減少會帶來各節伸桿的高度增加，所以本實施例電場伸桿的收攏總高 為464. 77mm，如圖1所示。
[0063] 本實施例的電場伸桿桿件9由1根圓管型碳纖維伸桿通過折疊2次折為3節，如 圖9_a，9_b和9_c所不。
[0064] 其中，上述圓管型碳纖維伸桿尺寸：外徑23mm，壁厚0. 3mm(具體壁厚后期可能發 生變化），單套收攏包絡：長129. 9mm;寬102mm;高465mm;單根展開后探頭安裝面距離箭體 表面距離：1005mm。
[0065] 上述各單元的材料分別為：關節轉軸的材料為鋼；驅動扭簧的材料為彈簧鋼；緊 固件的材料為鋼；上底座及下底座、夾緊釋放裝置結構的材料等均為鋁合金；電場伸桿桿 件的材料為碳纖維。
[0066] 2,電場伸桿布局設計
[0067] 電場伸桿箭上安裝狀態如圖1所示，兩根伸桿均勻布置在直徑為<2 250mm的圓周 上。
[0068] 電場伸桿在箭體分離艙內對稱安裝俯視圖如圖2所示，電場伸桿收攏狀態軸側圖 如圖3所示，電場伸桿夾緊機構解鎖狀態及電場伸桿展開狀態如圖8所示。
[0069] 1)電場伸桿夾緊及釋放
[0070] 電場伸桿安裝在分離艙內，倒掛在載荷艙與分離艙的結合面上。火箭發射時，夾緊 釋放機構通過熔斷器15和魚線16將電場伸桿桿件9夾緊，使電場伸桿處于收攏狀態，如圖 1所示。火箭頭體分離后，通過熔斷器15解鎖，夾緊釋放機構在驅動扭簧7的作用下旋轉 90度，電場伸桿桿件9在彈性勢能的作用下展開成直線狀，同時電場桿件根部的底座扭簧8 使伸桿軸線與火箭旋轉軸垂直，實現了伸桿展開過程的鎖緊定位。
[0071] 2)電場伸桿夾緊及釋放彈簧設計
[0072] 經過仿真計算后，得到用于電場伸桿夾緊釋放機構的彈簧設計參數如表1所示。
[0073] 表 1
[0075] 二，電場伸桿的展開過程對箭頭姿態影響分析
[0076] 電場伸桿機構展開運動分析如下：
[0077]1、箭頭初始轉速為0的情況
[0078] Os時，線繩被熔斷器熔斷，活動小門解鎖，伸桿同時展開；
[0079]0.47s，活動小門完全展開至90°，伸桿繼續展開；
[0080] 0. 65s，伸桿中部關節展平；
[0081] 0.8s，根部關節展平，并鎖定；
[0082] 1. 33s，伸桿最外側關節展平，伸桿完全展開
[0083] 綜上所述，在箭頭初始轉速為0的情況下，伸桿完全展開用時1. 33s。
[0084] 2、箭頭初始轉速為480° /s的情況
[0085] 0s，線繩被熔斷器熔斷，活動小門解鎖，伸桿同時展開；
[0086] 0? 296s，伸桿中部關節展平；
[0087] 0. 34s，根部關節展平，并鎖定；
[0088] 0. 39s，伸桿最外側關節展平；
[0089] 綜上所述，在箭頭初始轉速為480° /s的情況下，伸桿完全展開用時0. 39s，箭頭 角速度降為466° /s。
[0090] 通過仿真，可以得出在箭頭初始轉速為480°/s的情況下，伸桿同步展開對箭頭 姿態基本無影響；但是一旦伸桿展開不同步，由于受到箭頭自旋離心力的作用，不同步展開 會使箭頭姿態角發生很大的變化，從而導致箭頭姿態混亂。
[0091] 通過以上分析，可以得出如下結論：
[0092] 1)只要箭頭初始轉速基本為0,不論伸桿同步展開還是異步展開，或者只有單側 展開，箭頭姿態基本不受影響；
[0093] 2)箭頭初始轉速不為0時，只有伸桿同步展開，才能保證箭頭