[发明专利]一种起旋分离机构

说明书

本发明公开了一种起旋分离机构，包括：外壳、转筒、螺旋滑槽、滚轮组件、电缆筒、轴承、起旋弹簧和压紧组件；电缆筒固定在外壳内，且套装在主探测器上的电连接器外；初始时，起旋载荷与电连接器插接；转筒为双层套筒，其内层位于电缆筒之外，外层位于外壳之内；三个螺旋滑槽沿周向均匀固定在转筒的外层外表面上，滚轮组件固定在外壳上端，并与螺旋滑槽滚动配合；外壳与起旋载荷之间通过压紧组件锁紧或解锁，起旋载荷与外壳锁紧时，起旋载荷对转筒向上运动限位；轴承同轴固定在转筒内层的外表面上，起旋弹簧压紧在轴承和外壳内底面之间，起旋载荷与外壳解锁时，起旋弹簧释放弹性势能，轴承将起旋弹簧沿电缆筒轴向的平动转换为转筒的螺旋运动。

技术领域

本发明涉及航天器机构技术领域，具体涉及一种起旋分离机构。

背景技术

随着我国航天技术的发展，深空探测任务的实施是空间技术的重要集成与体现。未来深空探测任务的实施过程中，需要在目标星体表面进行采样并返回地球，实现深空资源的勘探。

地外天体探测器采样成功后，按照任务规划返回地球大气层，由探测器将采样返回舱以预设姿态解锁分离。能否成功完成解锁分离，并以预设姿态成功返回大气层将会直接决定采样返回任务的成败。

现有技术中，航天器舱段间分离时，对分离时刻的姿态无严格要求，分离后的舱段可自主起控，对分离姿态偏差进行纠偏。但深空探测任务采样返回舱分离后，没有主动姿态控制能力，只能依靠分离时已经获得的绕自身回转轴的起旋角速度进行姿态稳定。因此，随着深空探测任务的全面部署，对起旋分离机构提出了高精度、高可靠的起旋分离需求。现有技术中，实现起旋的方式有螺旋滑槽起旋、电机起旋和小火箭起旋，但是由于深空探测任务采样返回舱重量指标苛刻，布局空间紧凑，国内现有地球大气再入返回飞行任务中采用的起旋技术，均不适用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种起旋分离机构，能够在探测器长期在轨飞行时为采样返回舱提供可靠压紧力；同时，在需要返回地球大气层时，提供可靠解锁作用，并控制采样返回舱以预设精度的姿态起旋，实现采样返回舱的再入返回。

本发明的技术方案为：一种起旋分离机构，包括：外壳、转筒、螺旋滑槽、滚轮组件、电缆筒、轴承、起旋弹簧和压紧组件；

所述外壳固定在外部的主探测器上，电缆筒固定在外壳内，且套装在主探测器上的电连接器之外；初始时，起旋载荷与电连接器插接；转筒为双层套筒，其内层位于电缆筒之外，外层位于外壳之内；三个螺旋滑槽沿周向均匀固定在转筒的外层外表面上，滚轮组件固定在外壳上端，并与螺旋滑槽滚动配合；

所述外壳与起旋载荷之间通过压紧组件锁紧或解锁，起旋载荷与外壳之间锁紧时，起旋载荷对转筒沿轴向向上运动限位；

所述轴承同轴固定在转筒内层的外表面上，起旋弹簧压紧在轴承和外壳内底面之间，起旋载荷与外壳之间解锁时，起旋弹簧释放弹性势能，轴承将起旋弹簧沿电缆筒轴向的平动转换为转筒的螺旋运动。

优选地，还包括：起旋拨动组件，所述转筒和起旋载荷之间设置了两组以上起旋拨动组件。

优选地，两组以上起旋拨动组件沿沿转筒的周向均匀分布。

优选地，所述起旋拨动组件由转臂和起旋拨杆组成，所述起旋拨杆一端通过转臂固定在转筒上，另一端与起旋载荷之间为面接触。

优选地，每个所述起旋拨杆与起旋载荷均具有两个面接触。

优选地，每个所述起旋拨杆为L型结构。

优选地，所述外壳包括：外筒、底盖和支撑筒；所述外筒紧固在主探测器上，外筒为两端开口的筒体，底盖固定在外筒的下端开口处；支撑筒同轴固定在底盖上开设的通孔中，电缆筒下端同轴固定在支撑筒中，上端伸入外筒内部。

优选地，所述外筒的上端开口处设有内翻边，转筒的下端外圆周面上设有凸起，当转筒向上运动到设定位置处时，外筒上端的内翻边对转筒上的凸起限位。