1.本实用新型涉及一种立方星分离结构，具体地说是一种立方星分离间隙补偿机构，属于立方星分离结构领域。


背景技术：

2.近年来，由于我国对于民营航天的政策支持，使得越来越多除了高校以外的民营资本逐步走入航天领域，特别是在立方星的研发上，存在开发周期短、制造成本低等优势，立方星的研发能力和研发数量都在不断提高和增加。随着立方星发射需求的增长，各种立方星分离机构不断涌现，但普遍存在内部间隙较大、振动幅度高，对于火箭发射过程中恶劣的加速度、冲击等力学环境，适应性较差。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于，设计了一种立方星分离间隙补偿机构，结构简单、可靠性高、控制方便、可实现对立方星与分离机构滑轨的间隙补偿作用，消除间隙。
4.本实用新型的技术方案为：
5.一种立方星分离间隙补偿机构，包括导向滑轨、单头螺柱、挡框、双通六角铜柱、螺杆、螺母、垫片、弹簧压簧、连杆、弹簧支撑块、夹紧块、阶梯轴、固定座、轴承挡圈、垫片、螺母、轴承以及其他附件。
6.所述导向滑轨上设有槽孔，可使夹紧块穿过，并压紧在卫星承力框架上。
7.螺柱组件包括双通六角铜柱、螺杆、螺母、垫片、压缩弹簧，穿过顶框与底框相应的圆形孔，所述双通六角铜柱安装于螺杆的上端，并通过顶框的相对应圆形孔，与舱盖相接触，舱盖关闭后双通六角铜柱被压紧，舱盖开启后双通六角铜柱释放；所述螺杆上依次安装双通六角铜柱、单螺母、弹簧支撑块、双螺母、垫片、弹簧压簧、弹簧支撑块，其中双螺母、垫片、弹簧压簧、弹簧支撑块按照需求可重复多组。
8.所述连杆设有弹簧支撑块，所述连杆与弹簧支撑块通过沉头螺钉紧固，所述连杆与星体夹紧组件通过螺钉紧固。
9.进一步地，所述连杆为l字形结构，可对称于分离机构的中心对称面布置。
10.进一步地，所述弹簧支撑块设有通孔，舱盖开启和关闭过程中螺杆可在通孔中运动，同时弹簧支撑块与螺母、垫片共同限制弹簧压簧的行程，根据卫星质量和所受到的工况调节螺母距离弹簧支撑块的距离，从而调整对立方星的压紧力大小。
11.进一步地，所述弹簧支撑块为三角形结构，既起到稳定作用，又节省了内部空间。
12.所述星体夹紧组件包括夹紧块、阶梯轴、固定座、轴承挡圈、垫片、螺母、轴承，所述夹紧块穿过导向滑轨的槽孔，实现对星体的夹紧与放松，阶梯轴依次穿过固定座的一侧、轴承、轴承挡圈、固定座的另一侧和垫片，最后通过螺母紧固。
13.进一步地，所述夹紧块内部设有斜面凹槽，所述轴承在所述斜面凹槽中转动。
14.进一步地，所述夹紧块向外设有凸起结构，所述凸起结构穿过导向滑轨的槽孔，对
立方星夹紧。
15.进一步地，所述固定座上设有沉头孔，对阶梯轴轴向限位，所述固定座的另一端则通过螺母轴向限位。
16.进一步地，所述阶梯轴设有轴肩，穿过固定座的沉头孔后与轴承内圈贴合，使轴承可正常转动。
17.进一步地，所述双通六角铜柱与螺杆通过螺纹连接，底部安装有螺母，对双通六角铜柱进行定位，所述舱盖为翻盖，位于整个机构的最上方，设有沉孔，且留有间隙，在翻盖关闭时能顶紧双通六角铜柱；
18.所述弹簧支撑块与连杆通过螺钉连接，所述螺杆穿过所述弹簧支撑块的通孔，对螺杆起到定位作用；夹紧块与轴承相接触，阶梯轴通过螺母与轴承挡圈对轴承进行夹紧定位，限制轴承向夹紧块斜面两侧的方向运动；夹紧挡框通过螺钉与夹紧块固定座固连，使两者固定，并能一起发生运动。
19.进一步地，所述导向滑轨上设有槽孔，可使夹紧块穿过，并压紧在卫星承力框架上。
20.导向组件包括顶框、中框、底框、导向块，所述的顶框、中框、底框通过螺钉与导向滑轨紧固，导向块安装在中框上，在连杆运动时提供导向与限位作用。
21.所述单头螺柱通过螺钉与侧面蒙皮连接，另一端连接滑轨，对滑轨起到固定作用；所述挡框通过螺钉与正面蒙皮和侧面蒙皮固定，另一边通过螺钉与导向滑轨连接，对滑轨起到固定作用。蒙皮组件包括侧面蒙皮、正面蒙皮，可通过单头螺柱、挡框上的螺纹孔用螺钉紧固。对星内组件起到保护和支撑作用。
22.立方星锁紧在分离机构内部，夹紧块在轴承、连杆、弹簧压簧、阶梯轴等的共同作用下处于静止状态。夹紧块与轴承相接触，阶梯轴通过螺母与轴承挡圈对轴承进行夹紧定位，限制轴承向夹紧块斜面两侧的方向运动，连杆穿过夹紧弹簧支撑块的通孔，并穿过弹簧压簧，通过螺母与垫片固定，连杆此时能将舱盖向下的力传给弹簧压簧，弹簧压簧将力传给夹紧弹簧支撑块，夹紧弹簧支撑块与夹紧连杆夹紧块固定座一同将力传给夹紧块阶梯轴，阶梯轴将力传给轴承，轴承压紧夹紧块对立方星进行夹紧。
23.立方星分离间隙补偿机构的补偿过程：舱盖上安装有电连接器接口，且装有电磁开关，当电连接器收到分离的电信号电信号来自外部电源后，会产生与永磁铁相反的磁性，永磁铁磁力消失，开关打开，舱盖被双通六角铜柱顶起弹开。分离机构打开，弹簧压簧松弛，轴承沿夹紧块的凹槽斜面向上运动，夹紧块收回，与立方星产生间隙，双通六角铜柱向上顶起，此时立方星可安全弹出。弹簧压簧劲度系数适中，且留有余量，不会超过线弹性范围。
24.所述弹簧支撑块与连杆固定连接，所述弹簧支撑块设有螺纹孔一、螺纹孔二，为与连杆相配合的螺纹孔，所述弹簧支撑块设有通孔，为与所述螺杆相配合的通孔，与所述螺杆之间存在间隙，减少了摩擦力。
25.进一步地，所述夹紧块为凹槽斜面设计，与所述轴承接触为点接触，也减少了摩擦力。
26.连杆为l形，设有第一螺纹孔、第三螺纹孔、第五螺纹孔、第六螺纹孔，用于连接弹簧支撑块的螺纹孔，使二者能稳固结合，减少应力集中。
27.所述轴承由阶梯轴与轴承挡圈共同夹紧，且只有一个螺母固定，方便拆卸替换。
28.进一步地，所述轴承与夹紧块相接触的点为动点，底框弹簧连接处为定系，连杆为动系，绝对运动方向为沿夹紧块斜面凹槽法向，相对运动为沿夹紧块凸起法向，牵连运动为竖直向下方向，同时加速度方向沿各个力方向，构成力矢量三角形。同时斜面角度设计合理，由力平衡关系算得此时在锁紧范围内。
29.在地面测试结束后的恢复阶段：
30.地面技术人员在完成开舱盖测试后，关闭舱盖，双通六角铜柱受到舱盖向下的压力，螺杆带动螺母与垫片下移，使弹簧压簧受到压缩，同时连杆与固定座一同向下运动并带动轴承转动，轴承下压夹紧块，使其做倾斜运动，此时内部立方星已取出，弹簧压簧处于压缩状态。
31.进一步地，完成开舱盖测试后，若时间内不再进行测试，将双通六角铜柱取下，此时翻盖关闭，弹簧压簧不会受到压缩，其寿命可得到一定延长。
32.进一步地，螺杆表面非螺纹段采用抛光处理，目的是为了减小螺杆与弹簧支撑块之间的摩擦力。
33.工作原理：当翻盖闭合时，双通六角铜柱受到顶盖向下的压力，螺杆带动螺母与垫片下移，使弹簧受到压缩，同时夹紧连杆与夹紧块固定座一同向下运动并带动轴承转动，轴承下压夹紧块，使其做倾斜运动，x和z方向对立方星产生压力，该结构为对称结构，四个部分均能产生夹紧力，对立方星与滑轨之间的间隙进行补偿。当翻盖打开时，弹簧压簧松弛，轴承沿夹紧块的凹槽斜面向上运动，夹紧块收回，与立方星产生间隙双通六角铜柱向上顶起，此时立方星可安全弹出。
34.本实用新型的有益效果为：
35.1.结构简单、对星体压紧力可调、控制方便；
36.2.间隙补偿效果明显，可适用于多种场合；
37.3.对原有分离机构改动较少；
38.4.所有部件均为对称结构，对称设置后可有效减少立方星发射过程中的振动损伤。
39.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
附图说明
40.图1为本实用新型实施例一种立方星分离间隙补偿机构的爆炸示意图；
41.图2为本实用新型在发射过程中示意图；
42.图3为本实用新型在开舱盖到达限位处示意图；
43.图4
‑
1为本实用新型结构受力分析示意图；
44.图4
‑
2为本实用新型星体夹紧组件示意图
45.图5为本实用新型弹簧压簧示意图；
46.图6
‑
1为本实用新型夹紧弹簧支撑块正面示意图；
47.图6
‑
2为本实用新型夹紧弹簧支撑块侧面示意图
48.图7为本实用新型螺杆示意图；
49.图8为本实用新型夹紧连杆示意图；
50.图9为本实用新型轴承示意图；
51.图10
‑
1为本实用新型夹紧块侧面示意图；
52.图10
‑
2为本实用新型夹紧块正面示意图；
53.图11为本实用新型蒙皮示意图；
54.图12为立方星结构示意图
55.其中：1
‑
导向滑轨、2
‑
单头螺柱、3
‑
挡框、4
‑
双通六角铜柱、5
‑
螺杆、6
‑
螺母、7
‑
垫片、8
‑
弹簧压簧、9
‑
连杆、10
‑
弹簧支撑块、11
‑
星体夹紧组件、12
‑
顶框、13
‑
中框、14
‑
底框、15
‑
导向块、16
‑
侧面蒙皮、17
‑
舱盖、18
‑
正面蒙皮。
具体实施方式
56.以下对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
57.实施例1
58.如图1
‑
12所示，一种立方星分离间隙补偿机构，包括导向滑轨1、单头螺柱2、挡框3、双通六角铜柱4、螺杆5、螺母6、垫片7、弹簧压簧8、连杆9、弹簧支撑块10、夹紧块11
‑
1、阶梯轴11
‑
2、固定座11
‑
3、轴承挡圈11
‑
4、垫片11
‑
5、螺母11
‑
6、轴承11
‑
7以及其他附件。
59.所述导向滑轨上1设有槽孔，可使夹紧块穿过，并压紧在卫星承力框架上。
60.所述螺柱组件穿过顶框与底框相应的圆形孔，包括双通六角铜柱4、螺杆5、螺母6、垫片7、压缩弹簧8，所述双通六角铜柱4安装于螺杆5的上端，并通过顶框12的相对应圆形孔，与舱盖17相接触，舱盖17关闭后双通六角铜柱4被压紧，舱盖17开启后双通六角铜柱4释放；所述螺杆5上依次安装双通六角铜柱4、单螺母6、弹簧支撑块10、双螺母6、垫片7、弹簧压簧8、弹簧支撑块10，其中双螺母6、垫片7、弹簧压簧8、弹簧支撑块10按照需求可重复多组。
61.所述连杆9设有弹簧支撑块10，所述连杆9与弹簧支撑块10通过沉头螺钉紧固，所述连杆与星体夹紧组件通过螺钉紧固。
62.所述连杆为l字形结构，可对称于分离机构的中心对称面（分离机构是可靠连接卫星与火箭，并在入轨后实现星箭可靠分离的装置，本实用新型即是一种立方星分离机构的一部分，该机构全部组成除本文提及的全部外，还包括半圆转盘、翻盖限位长板、限位拉簧、电磁开关、尼龙转轴套筒、检测电路、扭簧、拉簧、压簧、弹簧支撑板、推星平台组件、翻盖转轴、顶框挡板、侧面封板、内部封板、电接口、对接块以及配套的螺钉、螺柱、螺母等结构）布置。
63.所述弹簧支撑块10设有通孔，舱盖17开启和关闭过程中螺杆5可在通孔中运动，同时弹簧支撑块10与螺母6、垫片7共同限制弹簧压簧8的行程，可根据卫星质量和所受到的工况调节螺母6距离弹簧支撑块10的距离，从而调整对立方星（立方星是一种采用国际通用标准的低成本皮纳卫星，以“u”为标准单元划分，“1u”立方星是10cm
×
10cm
×
10cm,在此基础上，可扩展为20cm
×
10cm
×
10cm的“2u”至30cm
×
20cm
×
20cm的“12u”。如图12所示）即卫星的压紧力大小。
64.所述弹簧支撑块10为三角形结构，既起到稳定作用，又节省了内部空间。
65.所述星体夹紧组件包括夹紧块11
‑
1、阶梯轴11
‑
2、固定座11
‑
3、轴承挡圈11
‑
4、垫片11
‑
5、螺母11
‑
6、轴承11
‑
7，所述夹紧块11
‑
1穿过导向滑轨1的槽孔，实现对星体的夹紧与放松，阶梯轴11
‑
2依次穿过固定座11
‑
3的一侧、轴承11
‑
7、轴承挡圈11
‑
4、固定座11
‑
3的另
一侧和垫片11
‑
5，最后通过螺母11
‑
6紧固。
66.所述夹紧块11
‑
1内部设有斜面凹槽，所述轴承11
‑
7在所述斜面凹槽中转动。
67.所述夹紧块11
‑
1向外设有凸起结构，所述凸起结构穿过导向滑轨1的槽孔，对立方星夹紧。
68.所述固定座11
‑
3上设有沉头孔，对阶梯轴11
‑
2轴向限位，固定座的另一端则通过螺母11
‑
6轴向限位。
69.所述阶梯轴11
‑
2设有轴肩，穿过固定座11
‑
3的沉头孔后与轴承内圈贴合，使轴承可正常转动。
70.所述双通六角铜柱4与螺杆5通过螺纹连接，底部安装有螺母，对双通六角铜柱4进行定位，舱盖17为翻盖，位于整个机构的最上方，设有沉孔，且留有间隙，在翻盖关闭时能顶紧双通六角铜柱4；
71.所述弹簧支撑块10与连杆9通过螺钉连接，所述螺杆5穿过所述弹簧支撑块10的通孔，对螺杆起到定位作用；夹紧块11
‑
1与轴承11
‑
7相接触，阶梯轴11
‑
2通过螺母11
‑
6与轴承挡圈对轴承11
‑
7进行夹紧定位，限制轴承向夹紧块斜面两侧的方向运动；夹紧挡框3通过螺钉与夹紧块固定座11
‑
3固连，使两者固定，并能一起发生运动。
72.所述导向滑轨1上设有槽孔，可使夹紧块11穿过，并压紧在卫星承力框架上。
73.导向组件包括顶框12、中框13、底框14、导向块15，所述顶框12、中框13、底框14通过螺钉与导向滑轨1紧固，导向块安装在中框13上，在连杆运动时提供导向与限位作用。
74.所述单头螺柱2通过螺钉与侧面蒙皮16连接，另一端连接滑轨1，对滑轨起到固定作用；所述挡框3通过螺钉与正面蒙皮18和侧面蒙皮16固定，另一边通过螺钉与导向滑轨1连接，对滑轨1起到固定作用。蒙皮组件包括侧面蒙皮16、正面蒙皮18，可通过单头螺柱、挡框上的螺纹孔用螺钉紧固。对星内组件起到保护和支撑作用。
75.如图2，为立方星分离间隙补偿机构的发射阶段示意图，立方星锁紧在分离机构内部，夹紧块11
‑
1在轴承11
‑
7、连杆9、弹簧压簧8、阶梯轴11
‑
2等的共同作用下处于静止状态。夹紧块11
‑
1与轴承11
‑
7相接触，阶梯轴11
‑
2通过螺母11
‑
6与轴承挡圈11
‑
4对轴承11
‑
7进行夹紧定位，限制轴承向夹紧块斜面两侧的方向运动，连杆9穿过夹紧弹簧支撑块10的通孔，并穿过弹簧压簧8，通过螺母与垫片固定，连杆9此时能将舱盖17向下的力传给弹簧压簧8，弹簧压簧8将力传给夹紧弹簧支撑块10，夹紧弹簧支撑块10与夹紧连杆9夹紧块固定座11一同将力传给夹紧块阶梯轴11
‑
2，阶梯轴11
‑
2将力传给轴承11
‑
7，轴承11
‑
7压紧夹紧块11
‑
1对立方星进行夹紧。
76.立方星分离间隙补偿机构的补偿过程：如图2
‑
4，舱盖17上安装有电连接器接口，且装有电磁开关，当电连接器收到分离的电信号电信号来自外部电源后，会产生与永磁铁相反的磁性，永磁铁磁力消失，开关打开，舱盖17被双通六角铜柱4顶起弹开。分离机构打开，弹簧压簧8松弛，轴承11
‑
7沿夹紧块11
‑
1的凹槽斜面向上运动，夹紧块11
‑
1收回，与立方星产生间隙，双通六角铜柱4向上顶起，此时立方星可安全弹出。如图5，弹簧压簧8劲度系数适中，且留有余量，不会超过线弹性范围。
77.所述螺母11
‑
6与垫片11
‑
5为可选项，根据实际需要增加或减少。其位置为图2星体夹紧组件11位置处，详细拆解图为图4
‑
2，与夹紧块阶梯轴11
‑
2连接，与轴承挡圈11
‑
4、夹紧块固定座11
‑
3一同对轴承11
‑
7外圈压紧，限制其在夹紧块11两侧的方向运动。
78.如图6，所述弹簧支撑块10与连杆9固定连接，所述弹簧支撑块10设有螺纹孔一10
‑
1、螺纹孔二10
‑
2，为与连杆9相配合的螺纹孔，所述弹簧支撑块10设有通孔10
‑
3，为与所述螺杆5相配合的通孔，与所述螺杆5之间存在间隙，减少了摩擦力。
79.所述夹紧块11
‑
1为凹槽斜面设计，与所述轴承11
‑
7接触为点接触，也减少了摩擦力。
80.如图7，连杆9为l形设计，设有第一螺纹孔9
‑
1、第三螺纹孔9
‑
3、第五螺纹孔9
‑
5、第六螺纹孔9
‑
6，用于连接弹簧支撑块10的螺纹孔，使二者能稳固结合，减少应力集中。
81.如图9，所述轴承11
‑
7为标准件，由阶梯轴11
‑
2与轴承挡圈11
‑
4共同夹紧，且只有一个螺母固定，方便拆卸替换。
82.如图4所述，所述轴承11
‑
7与夹紧块11
‑
1相接触的点为动点，底框弹簧连接处为定系，连杆9为动系，绝对运动方向为沿夹紧块11
‑
1斜面凹槽法向，相对运动为沿夹紧块11
‑
1凸起法向，牵连运动为竖直向下方向，同时加速度方向沿各个力方向，构成力矢量三角形。同时斜面角度设计合理，由力平衡关系算得此时在锁紧范围内。
83.在地面测试结束后的恢复阶段：
84.地面技术人员在完成开舱盖测试后，关闭舱盖17，双通六角铜柱4受到舱盖17向下的压力，螺杆5带动螺母6与垫片7下移，使弹簧压簧8受到压缩，同时连杆9与固定座11
‑
3一同向下运动并带动轴承转动，轴承11
‑
7下压夹紧块11
‑
1，使其做倾斜运动，此时内部立方星已取出，弹簧压簧8处于压缩状态。
85.完成开舱盖测试后，若时间内不再进行测试，可将双通六角铜柱4取下，此时翻盖关闭，弹簧压簧8不会受到压缩，其寿命可得到一定延长。
86.如图7，螺杆5表面非螺纹段采用抛光处理，目的是为了减小螺杆5与弹簧支撑块10之间的摩擦力。
87.本实用新型的工作原理是：
88.当翻盖闭合时，双通六角铜柱受到顶盖向下的压力，螺杆带动螺母与垫片下移，使弹簧受到压缩，同时夹紧连杆与夹紧块固定座一同向下运动并带动轴承转动，轴承下压夹紧块，使其做倾斜运动，x和z方向对立方星产生压力，该结构为对称结构，四个部分均能产生夹紧力，对立方星与滑轨之间的间隙进行补偿。当翻盖打开时，弹簧压簧松弛，轴承沿夹紧块的凹槽斜面向上运动，夹紧块收回，与立方星产生间隙双通六角铜柱向上顶起，此时立方星可安全弹出。