[发明专利]一种膜片空间系绳制动器

说明书

技术领域

本发明涉及一种空间系绳制动器，属于空间系绳系统设备领域。

背景技术

空间系绳制动器是空间系绳系统的重要组成部分，是保障空间系绳系统正常作业的关键，其性能直接影响空间试验和和地面试验的完成质量。目前，空间系绳制动器主要有TSS系列和SEDS系列两种形式。对于SEDS系列制动器，该制动器结构简单成本较低，通过barberpole刹车装置改变系绳间摩擦力对系绳进行刹车控制，但在刹车过程中对系绳的磨损过大，容易造成系绳断裂。对于TSS系列制动器，其可以通过驱动机械卷轴来控制系绳的释放与回收。但是，由于该系列制动器采用了主动控制，因此增加了系统的复杂程度，成本增加，同时增大了系统的不确定性。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种膜片式空间系绳制动器，结构更合理，工作效率更高，对系绳磨损小。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括框架、膜片和连杆；所述的膜片为底面开口的圆锥形，所述连杆穿过框架上的通孔，垂直于膜片底面且与膜片顶点相连，连杆可沿通孔运动，将膜片压向系绳，进而贴合到框架的平面上。

所述膜片内表面有波纹状突起，波纹方向与系绳运动方向垂直。

所述膜片的材料为316L特种合金材料。

所述框架的材料为316L特种合金材料。

所述连杆的材料为3J53特种合金材料。

所述膜片的顶点在连杆运动过程中与系绳不接触，对系绳的制动仅依靠膜片的摩擦，膜片产生的制动力与膜片的刚性中心的位移呈线性关系。

本发明的有益效果是：该制动器既可以用于空间试验，也可以用于地面试验台。制动器与系绳接触面积较大，避免接触面积太小导致压力过大，进而造成对系绳的损伤较大，其次，本发明控制结构简单，制动力大，可靠性高，成本较低。

附图说明

图1是本发明的结构俯视图；

图2是本发明的结构剖视图；

图中，1-膜片，2-框架，3-连杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

一种膜片空间系绳制动器包括框架、膜片、连杆；所述连杆穿过框架上的孔沿与膜片所在水平面垂直的方向与膜片圆心相连，连杆可沿孔上下运动。膜片俯视为圆形，侧面为以与连杆连接点为顶点的锥形，膜片圆心与连杆相连，膜片与系绳接触一面为波纹状，波纹方向与系绳运动方向在膜片所在平面内保持垂直。膜片可随连杆上下运动以改变膜片与系绳的接触面积。在对系绳进行控制时，膜片将系绳压向摩擦面，对系绳的制动主要依靠波纹实现，膜片的材料为316L特种合金材料，可保证在制动过程中由于摩擦产生的热量能够及时散出，减少由于温度升高对系绳产生的损害。膜片的刚性中心与系绳不接触，对系绳的制动仅依靠膜片的摩擦，膜片产生的制动力与膜片的刚性中心的位移呈线性关系。

图1，2是本发明一种膜片空间系绳制动器的机械原理图，其机械原理是由膜片1、1框架2、连杆3组成。在图1中，框架2为镂空状，从框架上方俯视制动器可看到膜片，以便观察制动器工作情况，框架左端与右端分别有系绳的进口与出口，框架材料选择316L特种合金材料。该材料具有较强的耐腐蚀性，且耐高温能力较强，能够适应太空中复杂多变的太空环境。连杆3垂直于框架2穿过框架2上的孔并固定于框架2上，并能够上下运动，运动距离范围从膜片与系绳完全接触时连杆3所处位置算起，可向上运动4cm，连杆3材料为3J53特种合金材料。连杆3另一端与膜片1相连，连接处即为膜片1的圆心，膜片1俯视为圆形，材料为3J53特种合金材料，该材料具有较高的弹性模量和强度，同时耐高温能力较强。采用锥形膜片，型面锥度为30°，外径为4cm，工作半径为2.5cm，平中心直径1.1cm，膜片厚度0.03mm，波高0.11mm，波纹间距1.45mm，边缘余量1.2cm，波纹型面为正弦形波纹，波纹方向与系绳运动方向在膜片所在平面内保持垂直，弹性模量为7.35×107Pa，泊松比为0.3，波纹数为7，向与系绳当需要对系绳进行控制时，连杆3带动膜片1向下运动，由于膜片1与系绳的接触面为波纹槽状，摩擦力较大，当膜片1与系绳接触时，可以对系绳进行制动，达到控制目的，制动过程中制动力在0.01N与5N间变化。当制动过程完成时，连杆3带动膜片1向上运动，与系绳完全不接触时，制动过程结束。在制动过程中，通过控制连杆上下运动的距离，实现对膜片与系绳间的摩擦力的控制。