[发明专利]一种内置铰链式空间舱门展收机构

说明书

技术领域

本发明属于机械领域，涉及一种空间舱门展收机构，用于完成航天飞机对开式舱门的开闭动作。

背景技术

航天飞机一般会在有效载荷舱内装载一定数量的有效载荷执行预定任务，要求在太空中打开有效载荷舱门，释放有效载荷，在机动时关闭舱门，并且多次可重复使用。如美国的航天飞机、X-37B等飞行器通过展收机构执行有效载荷舱门的打开和关闭动作。

航天飞机外表面一般会设计一层热防护外壳，避免飞行器再入返回大气层时发生烧蚀。航天飞机有效载荷舱门外层热防护结构是保证舱门结构与机构工作的必要部件，但是现有的航天飞机及X37B等飞行器在设计舱门展收机构时，为避免舱门打开过程中，热防护层及周围结构互相干涉，将其舱门铰链布置在飞行器外表面，从而使得外置铰链面临严酷的高温热环境，使其热防护设计非常困难，并带来一定的安全风险。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种用于航天飞机对开式舱门开闭动作的舱门展收机构，并将舱门铰链布置到热防护层内部，解决航天飞机有效载荷舱门的开闭和铰链热防护问题，内置铰链式的舱门展收机构设计，在保证舱门正常开闭动作的前提下有效简化了铰链的热防护问题，同时通过巧妙的机构运动原理设计，避免了热防护层及周围结构的互相干涉。

本发明的技术解决方案是：一种内置铰链式空间舱门展收机构，用于对开式舱门中单个舱门的开闭动作，包括驱动轴系、轴系支座、凸轮摇臂、连杆、舱门连杆支座、直线滑杆、滑杆支座、舱门铰链轴和销钉轴；驱动轴系通过轴系支座固连到舱门边界结构上，凸轮摇臂的一端与驱动轴系通过深沟球轴承铰接，凸轮摇臂的另一端与连杆的一端通过关节轴承铰接，连杆的另一端与舱门连杆支座通过关节轴承铰接，舱门连杆支座与对应的舱门固连；凸轮摇臂上设有凸轮槽，滑杆支座固定在舱门边界结构上，滑杆支座上设有配合圆孔并与直线滑杆的外圆配合形成直线运动副；直线滑杆的一端固连有销钉轴并通过销钉轴与所述凸轮槽连接，当凸轮摇臂在驱动轴系的作用下转动时，销钉轴在所述凸轮槽内滑动并将运动传递到直线滑杆上；直线滑杆的另一端为支耳结构，所述支耳结构通过内嵌的关节轴承与舱门铰链轴铰接，舱门铰链轴与单个舱门固连，使得单个舱门绕舱门铰链轴的轴线进行旋转，并在直线滑杆的推动下，使单个舱门随舱门铰链轴作平移运动，所述凸轮槽与直线滑杆、滑杆支座、舱门铰链轴、销钉轴构成凸轮机构。

所述的凸轮槽的中心线由BC直线段和AB圆弧段组成，其中AB圆弧段的圆心位于驱动轴系的轴线上。

所述的舱门边界结构固连在航天飞机机体上，包括两根对称布置的沿机体纵向延伸的通梁，两根通梁在有效载荷舱边界除分别与圆弧形框结构相连。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明展收机构采用连杆与凸轮原理实现舱门平动与旋转的复合运动，舱门铰链布置在舱门外边界之内，结构紧凑，运动设计巧妙，运动过程中能有效防止舱门热防护结构及周围结构的互相干涉，有效降低了舱门外层热防护结构的设计难度和故障风险。凸轮摇臂、直线滑杆、滑杆支座、舱门铰链轴、销钉轴构成典型的凸轮机构，使得舱门在打开过程中其舱门铰链轴向外平移，且凸轮机构不需要额外的动力源，简单可靠。本发明机构可在轨重复使用，与舱门锁配合，能在发射、飞行、返回过程中对舱内载荷进行有效保护，对航天飞机再入飞行阶段的风险控制和机构可靠性具有重要的意义。

附图说明

图1为本发明舱门关闭状态示意图；

图2为本发明舱门打开状态示意图；

图3为本发明舱门边界结构示意图；

图4为本发明内置铰链舱门展收机构组成图一；

图5为本发明内置铰链舱门展收机构组成图二；

图6为本发明直线滑杆与销钉轴连接示意图；

图7为本发明凸轮槽形状示意图；

图8为本发明舱门铰链轴的轴线随舱门转角的位移曲线；

图9为本发明舱门展收机构工作示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明主要涉及舱门边界结构1、左舱门2、右舱门3和四套对称布置的舱门展收机构4。图1为两扇舱门处于关闭状态示意图，图2为在本发明展收机构作用下，两扇舱门被打开状态的示意图。

图3为两扇舱门及本发明展收机构连接安装的边界结构示意图。舱门边界结构1属于空间飞行器机体结构的一部分，与本发明展收机构的驱动轴系401、轴系支座402固连，在两扇舱门打开时，本发明展收机构和两扇舱门均相对舱门边界结构1产生运动。