不脫出緊固裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種不脫出緊固裝置和方法，用于集成防松與防脫出功能來執(zhí)行設(shè)備在航天器的結(jié)構(gòu)機體上的緊固裝配。該裝置包括：緊固螺釘，其釘頭上端設(shè)置有外翻法蘭并用于將設(shè)備緊固在結(jié)構(gòu)機體上，起基礎(chǔ)連接作用；防松彈簧，為壓縮彈簧且持續(xù)提供彈簧力通過緊固螺釘被傳遞到螺紋連接副上，起防松作用；限位墊片，螺接在設(shè)備的耳片上，起防脫出的作用。因此，本發(fā)明兼顧到防松與防脫出的兩個優(yōu)點，無需多余防松措施，不產(chǎn)生多余物，無需多余物控制，重量代價小，航天員操作方便，具有操作指示作用，解決了微重力狀態(tài)下航天員拆卸維修設(shè)備的需求，具有通用性特點，從而進(jìn)一步提高了微重力狀態(tài)下的設(shè)備緊固裝配技術(shù)。
【專利說明】
不脫出緊固裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于空間站在軌維修技術(shù)領(lǐng)域，涉及對傳統(tǒng)防松與防脫出原理的改進(jìn)，具體涉及一種不脫出緊固裝置和方法，用于集成防松與防脫出功能來執(zhí)行設(shè)備在航天器的結(jié)構(gòu)機體上的緊固裝配。
【背景技術(shù)】
[0002]設(shè)備緊固安裝在各類航天器有著多種方式與手段，隨著空間站由于長壽的要求而提出的設(shè)備維修需求不斷提高，航天器設(shè)備緊固安裝首先應(yīng)需克服發(fā)射段載荷，即需具備防松性能。入軌后，在微重力環(huán)境下，考慮到航天員在艙內(nèi)艙外活動不便利，航天員拆卸設(shè)備需方便且拆卸下的螺釘不允許自有漂浮。
[0003]當(dāng)前，航天器應(yīng)用到的設(shè)備緊固方式主要是普通螺紋連接，普通螺紋連接以螺釘與鋼絲螺套、螺釘與螺母等形式的連接為主，這種結(jié)構(gòu)僅能實現(xiàn)一般的連接，防松需施加另外措施，航天器普遍采用的防松措施為使用彈墊或者涂膠，而特殊螺紋結(jié)構(gòu)如施必牢螺母、自鎖型螺釘由于工藝限制無法廣泛應(yīng)用于航天器設(shè)備緊固安裝應(yīng)用中。同時，普通螺紋連接在解除螺紋連接后，螺釘即脫離機體，在微重力狀態(tài)下即為自有漂浮狀態(tài)，會產(chǎn)生太空垃圾甚至對航天員的生命造成危險。
[0004]采用特殊快拆快卸機構(gòu)緊固安裝雖然能夠?qū)崿F(xiàn)防松和防脫出功能，但由于機構(gòu)設(shè)計復(fù)雜，重量代價大，該種設(shè)計僅適用于特殊的大型設(shè)備緊固安裝用。
[0005]為了實現(xiàn)航天器設(shè)備緊固安裝防松防脫出，減少重量代價，增加裝置的通用性，急需一種結(jié)合防松與防脫出技術(shù)的新型螺紋緊固方案。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種兼顧防松與防脫出，體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊簡單，操作方便的緊固方案。
[0007]本發(fā)明的一個方面提供了一種不脫出緊固裝置，用于集成防松與防脫出功能來執(zhí)行設(shè)備在航天器的結(jié)構(gòu)機體上的緊固裝配。本發(fā)明的不脫出緊固裝置包括:緊固螺釘，其釘頭上端設(shè)置有外翻法蘭，并且用于將設(shè)備緊固在結(jié)構(gòu)機體上，從而起基礎(chǔ)連接的作用；防松彈簧，為壓縮彈簧，并且其持續(xù)提供的彈簧力通過緊固螺釘被傳遞到螺紋連接副上，從而起防松的作用；以及限位墊片，螺接在設(shè)備的耳片上，起防脫出的作用。
[0008]具體地，防松彈簧位于緊固螺釘與限位墊片之間，限位墊片與緊固螺釘?shù)牡撞拷佑|，以及緊固螺釘依次經(jīng)由防松彈簧和限位墊片與結(jié)構(gòu)機體螺接。
[0009]在緊固螺釘中，外翻法蘭用于將防松彈簧產(chǎn)生的防松預(yù)緊力在緊固螺釘?shù)妮S向方向傳遞到限位墊片，從而傳遞給結(jié)構(gòu)機體。限位墊片用于限制螺釘脫出以實現(xiàn)螺釘防脫出的作用。
[0010]在防松彈簧中，防松彈簧的彈簧力經(jīng)由外翻法蘭被傳遞到螺紋連接副上并通過螺紋連接副被轉(zhuǎn)換為預(yù)緊力并進(jìn)而轉(zhuǎn)換為防松力矩，從而起防松的作用。
[0011]可選地，在所述限位墊片中，限位螺紋可以用于確保緊固螺釘不單獨脫落。相應(yīng)地，防松彈簧用于振動環(huán)境下螺紋預(yù)緊的防松作用。
[0012]本發(fā)明的另一個方面還提供了一種不脫出緊固方法，包括以下步驟:步驟一，將飯送不脫出緊固裝置安裝在設(shè)備的耳片上，從而通過力矩控制，使其可靠地緊固在設(shè)備的耳片上；步驟二，緊固螺釘與結(jié)構(gòu)機體上的螺紋孔螺紋連接，以在預(yù)緊過程中，使防松彈簧不斷壓縮且壓縮力不斷增大；以及步驟三，當(dāng)防松彈簧的壓縮力達(dá)到最大時，其提供的預(yù)緊力起防松的作用，從而實現(xiàn)了螺紋連接防松的作用，其中，預(yù)緊的操作為:當(dāng)緊固螺釘?shù)尼旑^與限位墊片接觸且達(dá)到預(yù)定的擰緊力矩時，緊固螺釘完成預(yù)緊。
[0013]額外地，根據(jù)本發(fā)明的不脫出緊固方法還包括:當(dāng)拆卸緊固螺釘時，在緊固螺釘完全與結(jié)構(gòu)機體無螺紋連接狀態(tài)下，緊固螺釘被限制在限位墊片中無法退出；緊固螺釘被抬起，從而航天員通過觀察緊固螺釘?shù)奶Ц呔嚯x獲得緊固螺釘是否被拆卸下來的信息。
[0014]可見，本發(fā)明的緊固裝置主要包括緊固螺釘，防松彈簧，限位墊片。其中，緊固螺釘通過外翻法蘭將防松彈簧產(chǎn)生的防松預(yù)緊力通過限位墊片傳遞到結(jié)構(gòu)上，此時限位墊片起到墊片作用，結(jié)合螺釘預(yù)緊力與防松彈簧的彈力實現(xiàn)防松作用。限位墊片通過螺紋固定在設(shè)備上，在緊固螺釘與結(jié)構(gòu)脫離螺紋連接狀態(tài)下，限位墊片起到限位作用，使螺釘無法脫離限位墊片而最終與設(shè)備保持連接，緊固螺釘無法單獨脫落。由于這種裝置，航天設(shè)備可以保證安裝的可靠性又有利于航天員在軌維修，使得該種技術(shù)可充分應(yīng)用到航天維修領(lǐng)域中來。
[0015]因此，與普通的螺紋連接相比，本發(fā)明的基于彈簧防松的不脫出緊固方案兼顧到防松與防脫出的兩個優(yōu)點，在相同的擰緊力矩的螺紋副連接下，無需多余防松措施，不產(chǎn)生多余物，無需多余物控制，重量代價小，航天員操作方便，可提示航天員螺釘是否已拆卸下來，具有操作指示作用。
[0016]另外，與現(xiàn)有的螺紋連接和防松措施相比，本發(fā)明由于采用了新的防松原理，集成了防松與防脫出功能，解決了微重力狀態(tài)下航天員拆卸維修設(shè)備的需求，具有通用性特點，從而進(jìn)一步提高了微重力狀態(tài)下的設(shè)備緊固裝配技術(shù)。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明【具體實施方式】的不脫出緊固裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明【具體實施方式】的不脫出緊固裝置的未安裝狀態(tài)的示意圖；以及
[0019]圖3是本發(fā)明【具體實施方式】的設(shè)備通過不脫出緊固裝置安裝在結(jié)構(gòu)機體上的狀態(tài)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]應(yīng)了解，本發(fā)明的不脫出緊固裝置由緊固螺釘、防松彈簧和限位墊片三部分組成。其中，緊固螺釘通過與結(jié)構(gòu)機體螺紋連接將設(shè)備固定在結(jié)構(gòu)機體上，起基礎(chǔ)連接作用。防松彈簧為壓縮彈簧，起到防松作用。限位墊片通過螺紋副與設(shè)備耳片固定，在設(shè)備緊固安裝中起到螺釘墊片的作用，并限制螺釘脫離設(shè)備脫落。
[0021]在本發(fā)明中，緊固螺釘在釘頭上端設(shè)計外翻法蘭，在螺釘軸向方向?qū)椈蓮椓鬟f到與螺釘頭底部接觸的限位墊片，進(jìn)而傳遞到結(jié)構(gòu)機體上。
[0022]防松彈簧的彈簧力轉(zhuǎn)換為防松力矩，達(dá)到防松作用。
[0023]限位墊片內(nèi)腔設(shè)置限位裝置，起到螺釘防脫出作用。
[0024]下面結(jié)合附圖1-3及【具體實施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0025]如圖1所示，不脫出緊固裝置4主要包括:緊固螺釘1、防松彈簧2和限位墊片3。
[0026]不脫出緊固裝置4通過緊固螺釘I將設(shè)備緊固在結(jié)構(gòu)機體上，防松彈簧2與限位墊片3在螺釘I與設(shè)備耳片之間，防松彈簧2通過提供持續(xù)的彈簧力由緊固螺釘I的釘頭的外翻法蘭傳遞到螺紋副上。限位墊片3螺接在設(shè)備耳片上，防止螺釘I漂浮在微重力環(huán)境下。
[0027]如圖2所示，不脫出緊固裝置的緊固螺釘I處于預(yù)緊狀態(tài)下，當(dāng)出現(xiàn)松動趨勢時，防松彈簧2提供持續(xù)的彈力進(jìn)而轉(zhuǎn)換為持續(xù)的防松力矩，由于裝置僅存在松動趨勢，彈簧的壓縮量保持不變，所以防松彈簧2提供的防松力矩保持不變，持續(xù)的防松力矩保證螺釘I難以松脫。
[0028]如圖3所示，介紹了使用不脫出緊固裝置4的設(shè)備5的緊固安裝在結(jié)構(gòu)機體6的詳細(xì)過程，具體步驟如下:
[0029]第一步，將不脫出緊固裝置4安裝在設(shè)備5的耳片上，通過力矩控制，不脫出緊固裝置4可靠的緊固在設(shè)備5的耳片上；
[0030]第二步，裝置4的緊固螺釘I與結(jié)構(gòu)機體上的螺紋孔螺紋連接，預(yù)緊過程中，防松彈簧2被不斷壓縮，彈簧2的壓縮力不斷增大，所產(chǎn)生的預(yù)緊力不斷增大，其中，當(dāng)緊固螺釘釘頭I與限位墊片3接觸后，且達(dá)到預(yù)計的擰緊力矩，螺釘I完成預(yù)緊。防松彈簧2的壓縮力達(dá)到最大，其提供的預(yù)緊力可達(dá)到防松的作用，從而實現(xiàn)了螺紋連接防松的作用；以及
[0031]第三步，在拆卸螺釘I時，當(dāng)螺釘I完全與結(jié)構(gòu)機體無螺紋連接狀態(tài)下，螺釘I的被限制在限位墊片3腔內(nèi)，螺釘I無法從限位墊片腔內(nèi)退出，同時，由于防松彈簧2彈力的作用，螺釘I會被抬起一定高度，航天員通過觀察螺釘I抬高距離即可獲得螺釘I是否被拆卸下來的信息。
[0032]終上所述，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，兼顧了防松與防脫出兩個優(yōu)點，在相同的擰緊力矩的螺紋副連接下，無需多余防松措施，不產(chǎn)生多余物，無需多余物控制，重量代價小，航天員操作方便，可提示航天員螺釘是否已拆卸下來，具有操作指示作用，并且由于采用了新的防松原理，集成了防松與防脫出功能，解決了微重力狀態(tài)下航天員拆卸維修設(shè)備的需求，具有通用性特點，從而進(jìn)一步提高了微重力狀態(tài)下的設(shè)備緊固裝配技術(shù)。
[0033]本發(fā)明中未說明部分屬于本領(lǐng)域的公知技術(shù)。
【主權(quán)項】
1.一種不脫出緊固裝置，用于集成防松與防脫出功能來執(zhí)行設(shè)備在航天器的結(jié)構(gòu)機體上的緊固裝配，其特征在于，包括: 緊固螺釘，其釘頭上端設(shè)置有外翻法蘭，并且用于將所述設(shè)備緊固在所述結(jié)構(gòu)機體上，從而起基礎(chǔ)連接的作用； 防松彈簧，為壓縮彈簧，并且其持續(xù)提供的彈簧力通過所述緊固螺釘被傳遞到螺紋連接副上，從而起防松的作用；以及 限位墊片，螺接在所述設(shè)備的耳片上，起防脫出的作用。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不脫出緊固裝置，其特征在于， 所述防松彈簧位于所述緊固螺釘與所述限位墊片之間， 所述限位墊片與所述緊固螺釘?shù)牡撞拷佑|，以及 所述緊固螺釘依次經(jīng)由所述防松彈簧和所述限位墊片與所述結(jié)構(gòu)機體螺接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的不脫出緊固裝置，其特征在于，在所述緊固螺釘中， 所述外翻法蘭用于將所述防松彈簧產(chǎn)生的防松預(yù)緊力在所述緊固螺釘?shù)妮S向方向傳遞到所述限位墊片，從而傳遞給所述結(jié)構(gòu)機體。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的不脫出緊固裝置，其特征在于，所述限位墊片用于:限制所述緊固螺釘脫出，以實現(xiàn)所述緊固螺釘?shù)姆烂摮龅淖饔谩?.根據(jù)權(quán)利要求2所述的不脫出緊固裝置，其特征在于，在所述防松彈簧中， 所述防松彈簧的彈簧力經(jīng)由所述外翻法蘭被傳遞到所述螺紋連接副上并通過所述螺紋連接副被轉(zhuǎn)換為預(yù)緊力并進(jìn)而轉(zhuǎn)換為防松力矩，從而起所述防松的作用。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的不脫出緊固裝置，其特征在于，在所述限位墊片中，所述限位螺紋用于，確保所述緊固螺釘不單獨脫落。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的不脫出緊固裝置，其特征在于，所述防松彈簧用于: 所述緊固螺釘在震動環(huán)境下的螺紋預(yù)緊的防松作用。8.一種不脫出緊固方法，用于采用上述任一項權(quán)利要求所述的不脫出緊固裝置來執(zhí)行設(shè)備在航天器的結(jié)構(gòu)機體上的緊固裝配，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一，將所述飯送不脫出緊固裝置安裝在所述設(shè)備的耳片上，從而通過力矩控制，使其可靠地緊固在所述設(shè)備的耳片上； 步驟二，緊固螺釘與結(jié)構(gòu)機體上的螺紋孔螺紋連接，以在預(yù)緊過程中，使防松彈簧不斷壓縮且壓縮力不斷增大；以及 步驟三，當(dāng)所述防松彈簧的壓縮力達(dá)到最大時，其提供的預(yù)緊力起防松的作用，從而實現(xiàn)了螺紋連接防松的作用， 其中，所述預(yù)緊的操作為:當(dāng)所述緊固螺釘?shù)尼旑^與限位墊片接觸且達(dá)到預(yù)定的擰緊力矩時，所述緊固螺釘完成預(yù)緊。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的不脫出緊固方法，其特征在于，還包括: 當(dāng)拆卸所述緊固螺釘時，在所述緊固螺釘完全與所述結(jié)構(gòu)機體無螺紋連接狀態(tài)下，所述緊固螺釘被限制在所述限位墊片中無法退出；以及 所述緊固螺釘被抬起，從而航天員通過觀察所述緊固螺釘?shù)奶Ц呔嚯x獲得所述緊固螺釘是否被拆卸下來的信息。
【文檔編號】F16B39/284GK105889280SQ201510035881
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年1月23日
【發(fā)明人】張志成, 侯向陽, 王昊, 蘇亮, 蘇南, 周奉香
【申請人】北京空間技術(shù)研制試驗中心