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一种弹簧蓄能式飞网收口装置

阅读：580发布：2021-02-26

IPRDB可以提供一种弹簧蓄能式飞网收口装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种弹簧蓄能式飞网收口装置，属于航空航天技术领域。该装置包括串联式发条蓄能机构、绳轮收取机构、同步齿轮机构、触发锁定机构、外壳及控制电路板等，串联式发条蓄能机构包括发条轴、发条弹簧和中间轮，绳轮收取机构包括收绳出口导向板、绳轮和芯轴，同步齿轮机构包括伞齿轮架、大伞齿轮和小伞齿轮，触发锁定机构包括弹簧盒、卡块、卡盖、推拉式电磁铁和复位弹簧。上弦时，电磁铁不通电，卡块限制绳轮的转动，松开发条锁紧螺钉，完成手动上弦；控制电路板对电磁铁通电，卡块回缩，绳轮在发条弹簧弹力作用下旋转收线，实现触发；两个绳轮同步反转，实现收线；收线完成后锁定，收线结束，卡块复位，绳轮被重新锁定。，下面是一种弹簧蓄能式飞网收口装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种弹簧蓄能式飞网收口装置，其特征在于：包括串联式发条蓄能机构、绳轮收取机构、同步齿轮机构、触发锁定机构、上端盖(2)、外壳(3)及控制电路板，串联式发条蓄能机构包括发条轴(1)、发条弹簧(4)和中间轮(5)，绳轮收取机构包括收绳出口导向板(6)、绳轮(7)和芯轴(8)，同步齿轮机构包括伞齿轮架(10)、大伞齿轮(11)和小伞齿轮(12)，触发锁定机构包括锁紧螺钉(9)、弹簧盒(13)、卡块(14)、卡盖(15)、推拉式电磁铁(16)和复位弹簧(17)，外壳(3)将除收绳出口导向板(6)以外的所有零件包覆在装置内部，上端盖(2)安装在外壳(3)开口侧完成封口，两个发条轴(1)分别安装在外壳(3)与上端盖(2)对应的轴孔中，通过锁紧螺钉(9)固定；芯轴(8)两端分别装入两个发条轴(1)对应轴孔中，伞齿轮架(10)安装在装置中央；装置内部其他零件均以外壳(3)中间截面为基准对称分布，左右两侧每侧的零件包括四个发条弹簧(4)、三个中间轮(5)、绳轮(7)和大伞齿轮(11)；绳轮(7)套在芯轴(8)上且绳轮(7)外伸轴顶面与伞齿轮架(10)平面相贴合；每侧三个中间轮(5)依次套在芯轴(8)上，中间轮(5)外伸轴指向内侧且由内向外依次与相邻的绳轮(7)或中间轮(5)相贴合；大伞齿轮(11)套在绳轮(7)外伸轴上，通过螺钉与绳轮(7)相连接；两个小伞齿轮(12)安装在伞齿轮架(10)短臂上，通过微型推力球轴承与两个防松螺母轴向定位，且小伞齿轮(12)与大伞齿轮(11)两两啮合；在伞齿轮架(10)长臂较窄侧面由内向外依次安装弹簧盒(13)、复位弹簧(17)、卡块(14)、推拉式电磁铁(16)和卡盖(15)，在伞齿轮架(10)长臂较窄侧面相对的侧面安装控制电路板；两个收绳出口导向板(6)分别焊接于外壳(3)外表面对应销孔处且收绳出口导向板(6)曲面绳道与外壳(3)外表面绳道相配合。

2.根据权利要求1所述的弹簧蓄能式飞网收口装置，其特征在于：所述发条轴(1)最大直径面与外壳(3)和上端盖(2)内侧平面相贴合以免掉出装置。

3.根据权利要求1所述的弹簧蓄能式飞网收口装置，其特征在于：所述发条弹簧(4)分别装入绳轮(7)与中间轮(5)中，且同侧上弦方向相同，左右两侧则相反。

4.根据权利要求1所述的弹簧蓄能式飞网收口装置，其特征在于：所述作为绳轮(7)动力源驱动的左右两侧发条弹簧(4)均为串联。

5.根据权利要求1所述的弹簧蓄能式飞网收口装置，其特征在于：所述两个绳轮(7)轴向串联布置，通过同步齿轮机构实现转速上的严格同步，且转动方向相反，从而实现绳轮收取机构惯性自平衡，防止自旋与缠绕。

6.根据权利要求1所述的弹簧蓄能式飞网收口装置，其特征在于：所述控制电路板通过对推拉式电磁铁(16)的动作控制，实现对绳轮(7)的动作释放与再限制，从而实现收口装置的延时启动与收口结束后的反转防止。

说明书全文

一种弹簧蓄能式飞网收口装置

技术领域

[0001] 本发明涉及航空航天技术领域，特别是指一种弹簧蓄能式飞网收口装置，用于太空非合作目标飞网捕获过程中的飞网收口。

背景技术

[0002] 空间飞网捕获系统是由发射大尺寸柔性网来捕获空间非合作目标物的新型在轨操作系统，包括飞网母体卫星、飞网发射系统和收口机构等主要功能部件。收口机构一般内置于飞网发射质量块内，飞网被发射并与捕获目标形成特定的位置关系后收口机构开始工作，完成收口，从而防止捕获目标的逃逸。可以看出，收口机构是空间飞网捕获系统捕获成功的重要保障。其设计的好坏将直接影响整个空间飞网捕获系统的可行性和捕获任务成功率。

[0003] 至今为止，国内外对于此类空间绳系捕获系统进行了诸多研究，对其原理、可行性和动力学、控制理论等方面的问题进行了深入研究。但对收口机构及相关技术的研究成果报道很少。在国内对捕获系统的研究成果也不少，其中收口技术方面的研究主要有机械储能式和机电驱动式等类型，文献1(王波,郭吉丰.采用超声波电机的空间飞网自适应收口机构设计[J].宇航学报,2013,34(03):308-313)报道，以超声波电机为驱动源，基于差动轮系设计了自适应双卷筒机构，能够自适应负载变化，保证了卷曲任务的完成，同时还降低了对捕获平台精度的要求。但总体来讲，技术成熟度均不高。

[0004] 综上所述，加快推进收口技术的研究进度具有重要的现实意义。而本发明是在机械储能式收口技术基础上的改进与创新。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种弹簧蓄能式飞网收口装置，提高飞网空间捕获任务的成功率，从而提高飞网(有希望实际应用于清理废弃卫星等太空垃圾的重要手段之一)的可靠性。

[0006] 该装置包括串联式发条蓄能机构、绳轮收取机构、同步齿轮机构、触发锁定机构、上端盖、外壳及控制电路板，串联式发条蓄能机构包括发条轴、发条弹簧和中间轮，绳轮收取机构包括收绳出口导向板、绳轮和芯轴，同步齿轮机构包括伞齿轮架、大伞齿轮和小伞齿轮，触发锁定机构包括锁紧螺钉、弹簧盒、卡块、卡盖、推拉式电磁铁和复位弹簧，外壳将除收绳出口导向板以外的所有零件包覆在装置内部，上端盖安装在外壳开口侧完成封口，两个发条轴分别安装在外壳与上端盖对应的轴孔中，通过锁紧螺钉固定；芯轴两端分别装入两个发条轴对应轴孔中，伞齿轮架安装在装置中央；装置内部其他零件均以外壳中间截面为基准对称分布，左右两侧每侧的零件包括四个发条弹簧、三个中间轮、绳轮和大伞齿轮；绳轮套在芯轴上且绳轮外伸轴顶面与伞齿轮架平面相贴合；每侧三个中间轮依次套在芯轴上，中间轮外伸轴指向内侧且由内向外依次与相邻的绳轮或中间轮相贴合；大伞齿轮套在绳轮外伸轴上，通过螺钉与绳轮相连接；两个小伞齿轮安装在伞齿轮架短臂上，通过微型推力球轴承与两个防松螺母轴向定位，且小伞齿轮与大伞齿轮两两啮合；在伞齿轮架长臂较窄侧面由内向外依次安装弹簧盒、复位弹簧、卡块、推拉式电磁铁和卡盖，在伞齿轮架长臂较窄侧面相对的侧面安装控制电路板；两个收绳出口导向板分别焊接于外壳外表面对应销孔处且收绳出口导向板曲面绳道与外壳外表面绳道相配合。

[0007] 其中，发条轴最大直径面与外壳和上端盖内侧平面相贴合以免掉出装置。

[0008] 发条弹簧分别装入绳轮与中间轮中，且同侧上弦方向相同，左右两侧则相反。

[0009] 作为绳轮动力源驱动的左右两侧发条弹簧均为串联，以减短每个发条弹簧的行程，并具有收窄弹簧力波动范围的作用。

[0010] 两个绳轮轴向串联布置，通过同步齿轮机构实现转速上的严格同步，且转动方向相反，从而实现绳轮收取机构惯性自平衡，防止自旋与缠绕。

[0011] 控制电路板通过对推拉式电磁铁的动作控制，实现对绳轮的动作释放与再限制，从而实现收口装置的延时启动与收口结束后的反转防止。

[0012] 本发明的上述技术方案的有益效果如下：

[0013] 1.使用发条弹簧储蓄的弹性势能作为动力源，简化了装置结构，有利于减轻重量，同时降低成本；

[0014] 2.在装置两侧的两组发条弹簧都采用了多弹簧串联结构，可减短每个发条弹簧的行程，可降低发条弹簧的设计难度，并具有收窄弹簧力波动范围的作用；

[0015] 3.两个收线绳轮轴向串联布置，有利于绳轮直径的增加，从而有效增大收线能力；

[0016] 4.两个收线绳轮及其各自的驱动弹簧系统质量特性完全一致，通过同步齿轮机构实现转速上的严格同步，且转动方向相反，因此收线过程可保证收口机构惯性自平衡，可有效防止收线过程收口机构的自旋，从而有效避免收线过程的缠绕；

[0017] 5.利用控制电路板对推拉式电磁铁的动作控制，可实现对绳轮的动作释放与再限制，从而实现收口装置的延时启动与收口结束后的反转防止。

附图说明

[0018] 图1为本发明的弹簧蓄能式飞网收口装置示意图；

[0019] 图2为本发明的弹簧蓄能式飞网收口装置剖视图；

[0020] 图3为本发明的弹簧蓄能式飞网收口装置中同步齿轮机构的结构示意图；

[0021] 图4为本发明的弹簧蓄能式飞网收口装置中触发锁定机构示意图；

[0022] 图5为图4中A部分放大示意图；

[0023] 图6为本发明的弹簧蓄能式飞网收口装置中发条弹簧串联方式示意图。

[0024] 其中：1-发条轴；2-上端盖；3-外壳；4-发条弹簧；5-中间轮；6-收绳出口导向板；7-绳轮；8-芯轴；9-锁紧螺钉；10-伞齿轮架；11-大伞齿轮；12-小伞齿轮；13-弹簧盒；14-卡块；15-卡盖；16-推拉式电磁铁；17-复位弹簧。

具体实施方式

[0025] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

[0026] 本发明提供一种弹簧蓄能式飞网收口装置。

[0027] 如图1、图2所示，该装置包括串联式发条蓄能机构、绳轮收取机构、同步齿轮机构、触发锁定机构、上端盖2、外壳3及控制电路板，串联式发条蓄能机构包括发条轴1、发条弹簧4和中间轮5，绳轮收取机构包括收绳出口导向板6、绳轮7和芯轴8，如图3所示，同步齿轮机构包括伞齿轮架10、大伞齿轮11和小伞齿轮12，如图4和图5所示，触发锁定机构包括锁紧螺钉9、弹簧盒13、卡块14、卡盖15、推拉式电磁铁16和复位弹簧17，外壳3将除收绳出口导向板
6以外的所有零件包覆在装置内部，上端盖2安装在外壳3开口侧完成封口，两个发条轴1分别安装在外壳3与上端盖2对应的轴孔中，通过锁紧螺钉9固定；芯轴8两端分别装入两个发条轴1对应轴孔中，伞齿轮架10安装在装置中央；装置内部其他零件均以外壳3中间截面为基准对称分布，左右两侧每侧的零件包括四个发条弹簧4、三个中间轮5、绳轮7和大伞齿轮
11；绳轮7套在芯轴8上且绳轮7外伸轴顶面与伞齿轮架10平面相贴合；每侧三个中间轮5依次套在芯轴8上，中间轮5外伸轴指向内侧且由内向外依次与相邻的绳轮7或中间轮5相贴合；大伞齿轮11套在绳轮7外伸轴上，通过螺钉与绳轮7相连接；两个小伞齿轮12安装在伞齿轮架10短臂上，通过微型推力球轴承与两个防松螺母轴向定位，且小伞齿轮12与大伞齿轮
11两两啮合；在伞齿轮架10长臂较窄侧面由内向外依次安装弹簧盒13、复位弹簧17、卡块
14、推拉式电磁铁16和卡盖15，在伞齿轮架10长臂较窄侧面相对的侧面安装控制电路板；两个收绳出口导向板6分别焊接于外壳3外表面对应销孔处且收绳出口导向板6曲面绳道与外壳3外表面绳道相配合。

[0028] 其中，发条轴1最大直径面与外壳3和上端盖2内侧平面相贴合以免掉出装置。

[0029] 发条弹簧4分别装入绳轮7与中间轮5中，且同侧上弦方向相同，左右两侧则相反。

[0030] 如图6所示，左右两侧的发条弹簧4均为串联。

[0031] 两个绳轮7轴向串联布置。

[0032] 在具体设计中，上端盖2装在外壳3的开口端，2个发条轴1分别装入上端盖2和外壳3的轴孔，芯轴8两端装入两发条轴1的轴孔，8个发条弹簧4按两侧对应上弦方向装入6个中间轮5和2个绳轮7中，6个中间轮5沿芯轴8对称分布且最靠外的两个中间轮5与发条轴1最大直径面相贴合，2个绳轮7位于装置中间段且同样沿芯轴8对称分布，同时绳轮7背面与中间轮5表面相贴合，组成串联式发条蓄能机构；

[0033] 2个绳轮7关于芯轴8对称分布，2个收绳出口导向板6曲面侧绳道与外壳3绳道相合，且焊接连接，组成绳轮收取机构；

[0034] 伞齿轮架10位于装置中央且表面与绳轮7顶面相贴合，大伞齿轮11与绳轮7通过沉头螺钉相连接，小伞齿轮12安装在伞齿轮架10外伸短杆上并与大伞齿轮11两两啮合，组成同步齿轮机构；

[0035] 卡盖15嵌入伞齿轮架10外伸长杆上的凹槽内，弹簧盒13安装在伞齿轮架10外伸长杆末端，推拉式电磁铁16大端装入卡盖15内部且小端装入卡块14内孔，复位弹簧17装入弹簧盒13底部且套在推拉式电磁铁16细长杆上，同时卡块14小端端面与复位弹簧12自由端接触，组成触发锁定机构；

[0036] 外壳3将收绳出口导向板6以外的所有零件包裹在内，电池盒与控制电路板等安装在与触发锁定机构安装位置相对的伞齿轮架10外伸长杆表面上。

[0037] 本装置的工作原理是：

[0038] 1.上弦过程：推拉式电磁铁16不通电，复位弹簧17被压缩且卡块14处于伸出状态，卡块14两侧凸起与绳轮7表面小凸起接触，绳轮处于不可转动状态，松开发条锁紧螺钉9，通过专用扳手连续旋转发条轴1实现发条弹簧4的上弦蓄能，上弦结束，拧紧发条锁紧螺钉9，防止发条的自动松开；

[0039] 2.触发过程：控制电路板在感知发射状态下，经过适当延时，对推拉式电磁铁16通电，电磁铁的推杆回缩，复位弹簧将卡块14顶起，卡块14两侧凸起不再与绳轮7表面小凸起接触，绳轮在发条弹簧弹力作用下开始旋转收线；

[0040] 3.收线过程：由于两个收线绳轮尺寸参数相同，并通过同步齿轮机构实现转速上的严格同步，因此，两个绳轮的收线速度一致，而且，由于两个绳轮及其各自的驱动弹簧系统质量特性完全一致，转动方向相反，因此收线过程可保证收口机构惯性自平衡，可有效防止收线过程收口机构的自旋，从而有效避免收线过程的缠绕；

[0041] 4.收线完成后锁定：经过适当的延时时间后，收线过程结束，控制电路板对电磁铁断电，卡快14回复对绳轮7的锁定，防止绳轮反转。

[0042] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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