一种软线缆伸杆装置制造方法
一种软线缆伸杆装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种软线缆伸杆装置，包含：设置于以卫星自旋轴线为对称中心的若干个子软线缆伸杆2，用于控制各个子软线缆伸杆2同步及等长释放的线缆同步部分32及控制电机18；各子软线缆伸杆进一步包含：软线缆6，用于卷绕软线缆6的缠绕轴部分9，该缠绕轴部分9进一步包含：线缆卷中心轴33及与中心轴同轴固定的线缆缠绕轴23，所述线缆缠绕轴23由缠绕轴支架10支撑固定在L型支架7侧壁上；所述软线缆6中的一段缠绕于线缆缠绕轴23上，另一段经其下的线缆限制器16、线缆同步部分32的线缆压线轮对20和线缆护管11到达起点保持器13；线缆限制器16及线缆同步部分32也固定在L型支架7侧壁上；L型支架7位于载荷舱地板3的中部。
【专利说明】一种软线缆伸杆装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及卫星上装载试验仪器的伸杆装置，具体地说，本发明涉及一种软线缆伸杆。
【背景技术】
[0002]航天设备级别的软线缆伸杆常用于自旋卫星上，这种软伸杆是以卫星自旋轴为中心成对称布置方式装在环绕载荷仓上，一般由两套以上结构相同并严格同步释放的软线缆构成，用作星体外伸设备例如电磁探测仪器传感器的延长支撑杆装置，对于运行在外磁层顶的卫星，其星体常常处于厚度可达十米以上的大尺度磁鞘层的包裹之中，而电场仪电位传感器必须位于磁鞘层的包裹之外的才能进行正常的测量工作，因此这类卫星仪器必需有加长的伸杆装置来穿过厚厚的磁鞘层。但是在卫星上安装几十米长的硬伸杆装置极其困难，因而易于缠绕的软线缆型伸杆装置可能是唯一的较好选择。缠绕型软线缆伸杆可以仅靠以一定速率作自旋运动的卫星所产生的离心力就可将设置于星体上并距自旋轴有一定距离的线缆端部物体沿径向甩出，从而带动一端连结其上的缠绕线缆向外拉出展开，形成垂直于卫星自旋轴的软线缆伸杆装置。但是这类几十米长的线缆装置具有很大的转动惯量，再加上作周期性旋转运动既切割磁力线的运动，因此，对卫星的旋转力矩、自旋状态等力学、电磁及星体设备均衡分布等设计或工作状态可能有一定的影响，因此不仅需要长尺度伸杆还要求在正常情况下伸杆体系不会产生可能改变卫星自旋状态的附加力矩和次生电磁干扰等。这就要求至少所有伸杆不仅时刻处于等长状态而且在距离卫星自旋中心的同一半径范围内的每单位长度伸杆的物理质量也要相同。同时，线缆不仅十分柔软适合弯曲还要有极小的伸长变形率，即拉伸变形率较低或抗拉强度较高，以保证几十米长的软线缆展开后的总长度在长度上变化是处在分米的量级上；再有，几十米长软线缆伸杆的总质量也要远小于星体总质量在10_2量级以下，即软线缆伸杆本体的质量只占卫星总质量1%以下是最好的设计方案之一。因此需要设计一种可以搭载相关的卫星仪器的质量等参量均适合的长伸杆设备。
[0003]此外，目前卫星上搭载的软伸杆是由一套电脑系统、多套既多个不同种类的控制传感器及多套电机等组成的感应系统及控制系统来操控相互完全独立的多个子伸杆系统以实现在同一个环绕载荷仓上由一套结构相同的软线缆伸杆的多个子软线缆伸杆来进行严格同步释放，因此其不仅在软线缆伸杆构成机械方面还是在电控及电磁设计等方面均较为复杂，与卫星设计的技术原则有一定的偏离，因而在这些方面具备一定的改进与简化余地。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于为了克服上述问题，提供了一种软线缆伸杆装置。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供了一种软线缆伸杆装置，其特征在于，所述装置包含:载荷舱地板3、若干子软线缆伸杆2和同步释放及缠绕单元I ;[0006]所述同步释放及缠绕单元I位于载荷舱地板3的中部，且所有子软线缆伸杆2围绕同步释放及缠绕单元I沿载荷舱地板3的径向伸展；
[0007]所述同步释放及缠绕单元I进一步包含:线缆同步部分32和软线缆缠绕部分9 ；所述软线缆缠绕部分9包含若干缠绕单元，且缠绕单元的数量与子软线缆伸杆2的数目相等，所述缠绕单元用于缠绕等待子软线缆伸杆2释放的软线缆；所述线缆同步部分32，用于控制各个子软线缆伸杆2同步及等长释放缠绕在软线缆缠绕部分9上的软线缆；
[0008]所述软线缆缠绕部分9进一步包含:缠绕轴支架10、线缆缠绕轴23及线缆卷中心轴33 ；
[0009]所述缠绕轴支架10用于固定线缆缠绕轴23的两端，所述线缆卷中心轴33是所有线缆缠绕轴23的中心轴；所述线缆卷中心轴33固定不转动；所述线缆缠绕轴23是由若干个独立的缠绕线轴或缠绕单元组成，且每个缠绕单元与一个子软线缆伸杆2对应，即每个子软线缆伸杆2上的待伸展的软线缆缠绕于一个缠绕单元上；
[0010]所述线缆同步部分32进一步包含:若干线缆压线轮对20、控制电机18、减速箱
12、一对压线轮对同步啮合齿轮39 ；
[0011]所述线缆压线轮对20为两个相邻的压线滚轮，该相邻的两个压线滚轮分别套设在第一中心轴37、和第二中心轴38的中段部位上，第一中心轴37和第二中心轴38平行固定于两个左右放置的安装支架21之间；每根软线缆穿过两个相邻压线滚轮的相对轮缘凹槽之间形成的孔形缝隙；
[0012]所述控制电机18、减速箱12及第一中心轴37均是靠直接机械联接传递动力的，与控制电机18固定为一体的减速箱12的输出轴与第一中心轴37端部直接同轴线联接；
[0013]所述左右两个安装支架21中的一个在其支架壳内部设置有一对相互啮合且等齿数的压线轮对同步啮合齿轮39，这对压线轮对同步啮合齿轮39分别套设于第一中心轴37和第二中心轴38端部；使得第一中心轴37的转动状态经等齿数的压线轮对同步啮合齿轮39牵引第二中心轴38以等转速反方向转动；
[0014]所述线缆压线轮对的数量与子软线缆伸杆2的数量相同，所有线缆压线轮对平行套设于第一中心轴37和第二中心轴38的中段部位上。
[0015]上述线缆压线轮对20中的所有压线轮均具有若干环绕轮缘的环形凹槽41，相邻线缆压线轮对20的环形凹槽41在两个轮缘相交处形成一个“孔洞”，该孔洞用于挤压穿过它的等直径的软线缆，即转动的左右任一对线缆压线轮对20使位于轮缘踏面的环形凹槽之间被压紧的软线缆均被无滑动地、同步或同时间段内等长度地引出到下一阶段。
[0016]上述子软线缆伸杆2包含布放于载荷舱地板3的径向部分，所述径向部分的端部依次设置球体起点保持器13和端部球体15 ；
[0017]所述球体起点保持器13固定于基底座17上，球体起点保持器13的闸门14能够在释放电机19的控制下打开，释放端部球体15，所述的端部球体15提供自旋离心力拉伸并展开整根软线缆6。
[0018]上述经过线缆压线轮对20的这段软线缆6进入带有一个线缆护管11中，进而屏蔽外界的挤压或磕碰，所述线缆保护管11的内孔30的内径尺寸不小于3倍软线缆6外径值，线缆保护管11在线缆护管上弯节22处的弯曲半径不小于软线缆6的12倍外径尺寸值。
[0019]上述缠绕轴装置9与其下部的线缆同步装置32及线缆限制器16均装设在一个L型支架7上，其中线缆限制器16由可调节螺栓24固定在L型支架7上。
[0020]上述缠绕轴装置9的侧翼还设有一个用于转接所感应的电路信号的信号多路转接器5。
[0021 ] 绕制于线缆缠绕轴23上缠绕线缆卷8的最外层上设置有一个线缆防松压簧片35 ；所述防松压簧片35紧压在软线缆卷8上，防松压簧片35在垂直于转动轴的横截面上成C字型卷曲状，C字型的线缆防松压簧片35的一端固定在连结两端缠绕轴支架10的连接杆34上，另一端为自由端以弹性方式紧压在的缠绕线缆卷8上。
[0022]与现有技术相比，本发明的优点在于:
[0023]I)单一电机控制几组子软线缆同步释放，结构简单可靠；
[0024]2)单一电机严格控制的几组子线缆同步等长度释放，多步骤合一，线缆释放长度精确度高，误差小；
[0025]3)部件少，结构合理，有效降低故障率，整体结构及稳定性好，极适合空间恶劣环境中工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是装在卫星的载荷仓地板3上的软线缆伸杆I在伸展软线缆6释放端部球体15开始时的三维视图，图中去掉其中一个缠绕线缆卷8上覆盖的防松压簧片35，完整暴露出缠绕在线缆缠绕轴23上的软线缆6 ;(参改图文件的【专利附图】
【附图说明】I)
[0027]图2是装在L型支架7上的缠绕轴装置9、线缆同步装置32既线缆限制器16部分的三维结构图；
[0028]图3是线缆同步装置32单元的相关驱动及同步装置各部分相互关系及内部结构的局部剖面图，；
[0029]图4是L型支架7上的缠绕轴装置9结构和线缆同步装置32结构的三维视图；
[0030]图5是在载荷舱板3上设有沿径向分布的4个子软线缆伸杆的结构示意图。
[0031]图6是线缆同步部分32中线缆压线轮对20的凹槽形轮缘部分的局部放大图，图中的41是压线轮的环形凹槽，42是轮缘凹槽内的凸尖阵列，图中未标示出压线轮的中心孔内的花键图形。
[0032]附图标识:
[0033]1、同步释放及缠绕单元2、子软线缆伸杆3、载荷仓地板
[0034]4、转接器罩5、信号多路转接器 6、软线缆
[0035]7、L型支架8、缠绕线缆卷9、软线缆缠绕部分
[0036]10、缠绕轴支架11、线缆护管12、减速箱
[0037]13、球体起点保持器14、闸门 15、端部球体
[0038]16、线缆限制器17、基底座18、控制电机
[0039]19、释放电机20、线缆压线轮对21、安装支架
[0040]22、线缆护管上弯节23、线缆缠绕轴24、可调节螺栓
[0041]25、线缆护管支架26、剖面27、导向孔
[0042]28、前置放大器29、多孔转接插座30、内孔
[0043]31、同轴环形触点 32、线缆同步部分 33、线缆卷中心轴[0044]34、连接杆35、防松压簧片36、L型支架底部
[0045]37、第一中心轴38第二中心轴39、压线轮对同步啮合齿轮
[0046]40、环形凹槽边缘41、环形凹槽42、凸尖阵列【具体实施方式】
[0047]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的描述。
[0048]本发明涉及一种软线缆伸杆装置，所述软线缆伸杆装置包含两套以上相互独立的子软线缆伸杆2，所述子软线缆伸杆2由结构相同并环绕卫星自旋轴为对称中心向不同径向同步释放等长线缆的软线缆缠绕部分9构成，子软线缆伸杆2用作卫星外伸设备的延长柱装置，将电磁设备的敏感器件装在这类远离卫星主体的延长杆上，以便远离卫星电磁干扰源，具体说，是靠卫星自旋运动将设在载荷仓边缘的端部球体15沿径向甩出，从而带动连结端部球体15上的软线缆6向外拉出伸展形成对称于卫星自旋轴沿径向分布的多个软伸杆结构，垂直于卫星自旋轴在同一平面、沿一个或一个以上不同方向、严格对称分布并同步释放同长度的数套线缆就构成一个卫星的软线缆伸杆组。即所述子软线缆伸杆2围绕着以卫星自旋轴为中心穿过卫星载荷仓安装底板并沿径向排列，安装方向各自相差相同度数的方位角，端部球体15展开后处在以卫星自旋轴为中心的同一圆周上并成对称分布。
[0049]所述子软线缆伸杆2包括卷绕软线缆的各个线缆缠绕轴23、软线缆6和端部球体
15。并在软线缆6的展开过程中受到线缆限制器16、线缆同步部分32的各个线缆压线轮对
20、线缆护管11、球体起点保持器13的约束或控制。
[0050]所述软线缆缠绕部分9包括线线缆缠绕轴23、缠绕轴支架10、信号多路转接器5和线缆防松压簧片35 ;其中缠绕轴装置9安装在位于卫星载荷仓内的载荷仓地板3中部区域的L型支架7侧壁上部，球体起点保持器13位于环绕卫星自旋轴线一定径向距离的载荷仓地板3边缘环形区内；位于L型支架7处与球体起点保持器13之间的软线缆6由刚性线缆护管11引导和保护。线缆缠绕轴23的中空的中心孔内设有多路电信号弹性触点，多路电信号弹性触点是由带有一定弹性的金属片制成，具有一定的宽度和分布间隔，弹性电信号触点一端固定在中心孔壁上，另一端是自由端装好后可以紧压在线缆卷中心轴33表面上，固定在中心孔壁上触点端与缠绕线缆卷8上的软线缆6的起始端点的各个信号线作电联接焊接结构。
[0051]所述线缆同步装置32包括线缆压线轮对20、位于线缆压线轮对侧部的安装支架
21、减速箱12和各线缆同步释放的共用控制电机18。
[0052]所述线缆同步部分32通过控制电机18及减速箱12带动所有的线缆压线轮对20同步转动，在减速箱12内，由多级减速齿轮组成的减速齿轮组将控制电机18每分钟约二千转以上的电机轴转速减到每分钟几十转的减速箱12输出轴转速，并直接驱动压线轮对第一中心轴37及同步反向转动的压线轮对第二中心轴38，从而驱动第一中心轴37及第二中心轴上固定的线缆压线轮对20同步反向转动，使得位于线缆压线轮对之间的软线缆6在相对的线缆压线轮对的轮缘凹槽形成的间隙孔的挤压下产生无相对滑动的同步移动。具体说，线缆压线轮对20在压线轮轮缘凹槽上设有类似钢锉的粗糙表面或类似机械手柄上交叉齿形的滚花表面，以便在相对压线轮的轮缘凹槽的挤压下使经过的软线缆6产生无相对滑动的同步移动，如图6中的41是压线轮的轮缘凹槽，42是轮缘凹槽内密布的凸尖阵列，凸尖阵列42的形态类似于传统机械手柄上的滚花，只是更尖锐些，以确保对所接触的软线缆有足够的摩擦力不会产生相对滑动。因此就可以向卫星体外各不同方向同步释放出等长度的软线缆，保持卫星旋转惯性矩方向守恒不变。
[0053]所述防松压簧片35是时刻紧压在缠绕线缆卷8最外层上，使其不会自行松懈的弯曲形弹性压板，防松压簧片35在线缆卷中心轴33的横截面上成C字型卷曲形，C字型的防松压簧片35本体的一端固定在连结两端缠绕轴支架10的连接杆34上不能自由转动，另一端为自由端以弹性方式紧压在缠绕线缆卷8上。
[0054]上述位于“L”型支架7侧壁上部的软线缆缠绕部分9与位于“L”型支架7侧壁下部的线缆同步部分32之间无结构上的连接，软线缆缠绕部分9与线缆同步部分32之间设有线缆限制器16，线缆限制器上开设有若干个上宽下窄的孔洞，线缆限制器开设孔洞的数量与子软线缆伸杆数量相等，其中，来自软线缆缠绕部分9的各个缠绕单元上的各路软线缆6各自穿过所对应的线缆限制器16上所对应孔洞后再达到线缆同步部分32。
[0055]所述基底座17包括水平部分和基底座17的垂直向肩部，基底座17水平部分设有两个沿径向对称分布的平行孔和一个带有一定偏心距的垂直相交的水平孔，平行孔用于装设球体起点保持器13的释放闸门14本体左右两片下部的蜗轮齿轮轴，第三个孔用于安装与两个蜗轮齿轮轴啮合的释放电机19输出端的蜗杆齿轮轴，基底座17的垂直向肩部上设有固定线缆护管11端部的通孔。
[0056]释放闸门14主体的两叶片由左右对称的两个C字形部件构成环形带将端部球体15档在此处，两个C字形叶片部件的底部都设有一个平行于径向的花键孔短管，两叶片基底铰接构成一个钳型的闸口结构，两个C字形叶片打开方向对称于球体起点保持器13的对称中心线方向或软线缆6展开的径向方向，两叶片由底部穿过短管的蜗轮齿轮轴转动同步开合，两者之间张大打开直到足以使端部球体15被解锁阻档而自由运动。
[0057]所述软线缆6是由多层绝缘材料屏蔽层并易于弯曲的多股信号电缆，各子软线缆伸杆2的软线缆6释放长度均相同。
[0058]所述信号多路转接器5是将设有多路同轴环形触点31的线缆卷中心轴33的信号引出的装置，线缆卷中心轴33本身不转动，线缆卷中心轴33主体是由绝缘材料制成的中空管型结构，线缆卷中心轴33的柱形轴表面上设有与每个线缆缠绕轴23中心孔内壁上固定的与软线缆6内多路信号线终端连结的多路电信号弹性触点位置相对应的多路同轴环形触点31，金属材质的多路同轴环形触点31之间的分布间隔及触点环的宽度与线缆缠绕轴23中心孔内设置的多路电信号弹性触点一一相对应，多路同轴环形触点31的每一个同轴环形触点只与软线缆6中相对应的信号线作电联接并与线缆卷中心轴33机械同轴，相应的信号多路转接器5起着电信号转接插座的作用将来自软线缆6内的多路电信号引出。
[0059]所述软线缆6的顶端是一个集成电路组成并有圆盘状屏蔽外壳的前置放大器28。
[0060]同时，软线缆6的线缆不仅十分柔软适合弯曲还要有极小的伸长变形率或较高的抗拉强度，即在完全展开后其拉伸变形率低到10_3量级以下。
[0061]每个线缆压线轮对20的压线轮轮缘踏面上设置的同心环形凹槽41，同心环形凹槽41两侧有环形凹槽边缘40，环形凹槽41的沟槽内遍设类似于钢锉表面的斜交均布的四面体形棱锥形的凸尖阵列42，以增大对线缆的磨擦力，线缆压线轮对20设有中心花键孔。[0062]实施例
[0063]所述软线缆伸杆I整个装在一个1800毫米直径的卫星载荷仓地板3上，其中位于载荷仓地板3中部的是安装有软线缆伸杆I中的缠绕轴装置9及线缆同步装置32的L型支架7，占据约直径300X 200毫米的区域，L型支架7高度为275毫米，如图1、2和4所示的整个软线缆伸杆I由2组子软线缆伸杆2共同构成，每组所缠绕的软线缆6是由直径约Φ 0.06毫米的细金属丝编织形成电磁屏蔽保护层的6芯级信号线缆，软线缆6外径0<3.25毫米，每根软线缆6长45米，软线缆6的最小弯曲半径?25毫米，软线缆6 —端固定在线缆缠绕轴23上，一端连结着前置放大器28，前置放大器28外壳尺寸是L12 X Φ 28毫米，如图1所示，线缆缠绕轴23的尺度是L80X Φ68毫米，线缆缠绕轴23中心孔径Φ 30毫米，端部球体15外径68毫米、壁厚1.2毫米，由铝合金制成，外镀5微米厚低电阻金属镀层，球体起点保持器13位于距载荷仓边缘100毫米的环带内，释放闸门14成C字弧形的两叶片在径向方向的厚度12毫米、在靠近端部球体15的内面成与端部球体15外壳相同尺度及形状的弧形面，以便更好地贴合到端部球体15对应的表面上，分散球面可能承受的冲击力等，每个叶片在垂直于径向的平面上所占弧度夹角是145度，释放闸门14打开转角均为O—50度角，如图1所示。
[0064]基底座17三维尺寸是L100XW80XH90毫米，其中基底座17的肩部三维尺寸是L20XW80XH65毫米；控制释放闸门的释放电机19功率2W减速后输出的转速是2转/秒，叶片打开到45度角后根据中央控制器的程序控制指令自动切断电源停止释放电机19转动，然后开始启动控制电机18。
[0065]如图2、3所示，线缆同步部分32的控制电机18经减速箱12带动所有的线缆压线轮对20同步转动，减速箱12将控制电机18每分钟约2000转的电机轴转速的减到每分钟30转的减速箱12输出轴转速，并直接驱动压线轮第一中心轴37及同步反向转动的压线轮第二中心轴38，从而驱动中心轴37及38上的各对线缆压线轮对20同步反向转动。
[0066]位于线缆压线轮对20下部与球体起点保持器13之间的刚性线缆护管11成圆管形，所述线缆护管11的内孔30的内径尺寸不小于3倍软线缆6外径值，线缆保护管11在线缆护管上弯节22处的弯曲半径不小于软线缆6的12倍外径尺寸值，具体说，线缆护管11内径15毫米，壁厚1.2毫米，线缆护管上弯节22处对应的弧度角是80度，即经过线缆压线轮对20的这段软线缆6进入一个带有80度弯曲的线缆护管11的线缆护管上弯节22中。
[0067]每个线缆压线轮对20的尺寸是:外观尺寸L12X Φ48毫米，线缆压线轮轮缘踏面上设置的同心环形凹槽41的深度是1.5毫米，宽度是4.0毫米，环形凹槽边缘40的宽度是
4.0毫米，环形凹槽41的沟槽内遍设类似于钢锉表面的斜交分布的四面体形棱锥形的凸尖阵列42，以增大对线缆的磨擦力，凸尖阵列42棱形凸尖的3D尺寸均是0.5毫米，分布密度N > 50个/cm2，线缆压线轮对20有平均直径Φ 18毫米的花键孔，线缆压线轮对20的间隔是16毫米，控制电机18功率35W，减速箱12输出转数是I转/秒。线缆限制器16是外观成倒置的台型体，外观三维尺寸是L168XH95XW38毫米，每个导向孔27在垂直于径向截面成三角形，每个导向孔27的三维尺寸是L76XH95XW28毫米，顶部孔尺寸是L76XW28毫米，底部孔是尺寸Φ 22晕米的圆孔。
[0068]线缆卷中心轴33的多路同轴环形触点31中的每一个同轴环形触点尺寸是环宽度是W5毫米、环直径比此处的转轴大3毫米，各同轴环形触点31按6毫米的等间距排列由绝缘材料与线缆卷中心轴33铸成一体，所有的同轴环形触点31均由引线从线缆卷中心轴33的直径Φ 10毫米的中心孔引导到一端由信号多路转接器5引出，如图2所示。
[0069]为减少过长引线辐射电波的干扰，所有多路同轴环形触点31及线缆缠绕轴23孔内壁上的多路信号触点均按尽量接近信号多路转接器5的原则靠近多路转接器5的一侧排列。
[0070]端部球体15外径为Φ 68毫米、壁厚1.2毫米。
[0071]如图1、4所示，缠绕轴支架10的尺寸是L72XW20XH45毫米，安装支架21的尺寸是L66XW16XH35毫米，两者高度距离是H185毫米，安装支架21距L型支架底部36的高度距离是H85毫米。
[0072]如图1、2、4所示，L型支架7的尺寸是L125XW200XH275毫米，L型支架7平均壁厚度为6毫米，非设备安装面和非安装底面均设有减重的镂空工艺孔(面积〈50X60毫米)或开槽(面积〈40 X 60毫米)。
[0073]如图1所示，2套子软线缆伸杆2围绕着以卫星自旋轴穿过卫星载荷仓安装板为中心并由沿中心向外的径向排列，安装方向各自相差180度的方位角,端部球体15展开后处在以卫星自旋轴为中心的垂直平面内的同一圆周上。
[0074]横截面成C字型的线缆防松压簧片35宽度尺寸是W78毫米，C字型的张角为100度，由弹性较好的金属片弯制成，如图1所示。
[0075]压在线缆缠绕轴23上的防松压簧片35对所压的缠绕线缆卷8的总压力不大于端部球体15在起始位置时对所系软线缆6端部所施加离心拉力的2倍。防松压簧片35在线缆缠绕轴23上的主体部分宽度略窄于缠绕线缆卷8的总宽度约2毫米。
[0076]软线缆6是由6股信号线组成的电缆，信号线最大通过电流为十毫安量级，软线缆6最外层是由直径Φ0.06毫米的良导电材料的金属细丝编织成的网状屏蔽层并易于弯曲，软线缆6的外径< 3.25毫米，总长度均为45米。
[0077]总之，本发明的软线缆伸杆的多套结构相同又相互独立的子软线缆伸杆2是靠卫星自旋伸出卫星体主体之外的延伸装置并时刻严格同步、等长释放，设置于星体上并离卫星自旋轴等距位置的软线缆6端部所系端部球体15按所受自旋离心力沿径向甩出，带动所系缠绕软线缆6沿径向伸展拉出，形成垂直于卫星自旋轴的软伸杆系统，除了端部球体15的自旋离心拉力外，软线缆6自线缆缠绕轴23上拉出时还受到线缆同步装置32中的控制电机18对线缆压线轮对20的驱动作用所施加在软线缆6的另外一种拉力的作用。因此，可以说端部球体15的自旋离心拉力是作用在线缆压线轮对20之下的那部分的软线缆6，而由控制电机18驱动的线缆压线轮对20对软线缆6的拉力是作用在线缆压线轮对20到自线缆缠绕轴23上这段软线缆6上的；子软线缆伸杆2包括缠绕软线线缆的软线缠绕轴装置9、线缆同步装置32、软线缆6、端部球体15和球体起点保持器13 ;其中软线缠绕轴装置9包括线缆缠绕轴23、缠绕轴支架10、多路信号转接器5和线缆防松压簧片35 ;线缆同步装置32包括线缆压线轮对20、安装支架21和控制电机18 ;线缆护管11 一端固接到基底座17的肩部，另一端在靠近弯曲处由线缆护管支架25固定，球体起点保持器13包括释放电机19及基底座3 ;本发明的优点在于:1)单一电机控制多组子软线缆同步释放，结构简单；2)单一电机严格控制的多组子软线缆同步精确等长度释放，步骤合一，线缆释放精度高，误差小；3)零部件少，结构合理，有效降低故障率，整体结构及稳定性好，适合空间恶劣环境中工作。
[0078]图4是L型支架7上的缠绕轴装置9结构和线缆同步装置32结构的三维视图。
[0079]图5是在载荷舱板3的径向布放于4个子软线缆伸杆的结构图，从该图可以看出当在载荷舱板3的径向布放4个子软线缆伸杆时，与仅布放两个子软线缆伸杆的结构上差异为:在L型支架竖臂上设置的缠绕轴装置9是由4个独立的缠绕线轴组成的，每一缠绕线轴分别缠绕每个子软线缆伸杆上的软线缆，且所述4条独立软线缆分别穿过缠绕轴装置9下方设有4个导向孔27的线缆限制器16与线缆同步装置32单元相连。
[0080]上述所有线缆同步装置32单元的局部放大图如图3所示。
[0081]需要说明的是，以上介绍的本发明的实施方案而并非限制。本领域的技术人员应当理解，任何对本发明技术方案的修改或者等同替代都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
【权利要求】
1.一种软线缆伸杆装置，其特征在于，所述装置包含:载荷舱地板(3)、若干子软线缆伸杆(2 )和同步释放及缠绕单元(I); 所述同步释放及缠绕单元(I)位于载荷舱地板(3)的中部，且所有子软线缆伸杆(2)围绕同步释放及缠绕单元(I)沿载荷舱地板(3)的径向伸展； 所述同步释放及缠绕单元(I)进一步包含:线缆同步部分(32)和软线缆缠绕部分(9); 所述软线缆缠绕部分(9)包含若干缠绕单元，且缠绕单元的数量与子软线缆伸杆(2)的数目相等，所述缠绕单元用于缠绕子软线缆伸杆(2)释放的软线缆；所述线缆同步部分(32)，用于控制各个子软线缆伸杆(2)同步及等长释放缠绕在软线缆缠绕部分(9)上的软线缆； 所述软线缆缠绕部分(9)进一步包含:缠绕轴支架(10)、线缆缠绕轴(23)及线缆卷中心轴(33)； 所述缠绕轴支架(10)用于固定线缆缠绕轴(23)的两端，所述线缆卷中心轴(33)是所有线缆缠绕轴(23)的中心轴；所述线缆卷中心轴(33)固定不转动；所述线缆缠绕轴(23)是由若干个独立的缠绕线轴或缠绕单元组成，且每个缠绕单元与一个子软线缆伸杆(2)对应，即每个子软线缆伸杆(2)上的待伸展的软线缆缠绕于一个缠绕单元上； 所述线缆同步部分(32)进一步包含:若干线缆压线轮对(20)、控制电机(18)、减速箱(12)、一对压线轮对同步啮合齿轮(39)； 所述线缆压线轮对(20 )为两个相邻的压线滚轮，该相邻的两个压线滚轮通过各自的中心花键孔分别套设在第一中心轴(37)和第二中心轴(38)的中段相应部位的花键轴上，第一中心轴(37)和第二中心轴(38)平行固定于两个安装支架(21)之间；每根软线缆穿过所对应的两个轮缘相对的压线滚轮的轮缘凹槽之间形成的孔形缝隙； 所述控制电机(18)、减速箱(12)及第一中心轴(37)均是靠直接机械联接传递动力的，与控制电机(18)固定为一体的减速箱(12)的输出轴端部与第一中心轴(37)端部用同轴线连轴器联接； 所述左右两个安装支架(21)中的一个在其支架壳内部设置有一对相互啮合且等齿数的压线轮对同步啮合齿轮(39)，这对压线轮对同步啮合齿轮(39)分别套设并固定于第一中心轴(37)上及第二中心轴(38)端部； 所述线缆压线轮对的数量与子软线缆伸杆(2)的数量相同，所有线缆压线轮对设于第一中心轴(37)和第二中心轴(38)的中段部位上。
2.根据权利要求1所述的软线缆伸杆装置，其特征在于，所述线缆压线轮对(20)中的所有压线轮均具有环绕轮缘的环形凹槽(41)，相邻线缆压线轮对(20)的环形凹槽(41)在两个轮缘相对处形成一个“孔洞”，该孔洞用于挤压穿过它的直径相当的软线缆，即转动的任一对线缆压线轮对(20)使经过于轮缘踏面环形凹槽之间形成的“孔洞”中的软线缆均被紧压并被无滑动地、同步或同时间段内等长度地引出到下一阶段。
3.根据权利要求1所述的软线缆伸杆，其特征在于，所述子软线缆伸杆(2)包含布放于载荷舱地板(3)的径向部分，所述径向部分位置依次设置球体起点保持器(13)及端部球体(15)； 所述球体起点保持器(13)固定于基底座(17)上，球体起点保持器(13)的闸门(14)能够在释放电机(19)的控制下打开，释放端部球体(15)，所述的端部球体(15)靠载荷舱地板(3)自旋运动提供的自旋离心力拉伸并展开整根软线缆(6)。
4.根据权利要求1所述的软线缆伸杆，其特征在于，所述经过线缆压线轮对(20)的软线缆(6)位于一个线缆护管(11)中，该线缆护管(11)用于屏蔽外界对软线缆的挤压或磕碰。
5.根据权利要求1所述的软线缆伸杆，其特征在于，所述缠绕轴装置(9)与其下部的线缆同步装置(32)及线缆限制器(16)均装设在一个L型支架(7)上，其中线缆限制器(16)由可调节螺栓(24 )固定在L型支架(7 )上。
6.根据权利要求1所述的软线缆伸杆，其特征在于，所述缠绕轴装置(9)的侧翼还设有一个用于转接导出所感应电路信号的信号多路转接器(5 )。
7.根据权利要求1所述的软线缆伸杆，其特征在于，绕制于线缆缠绕轴(23)上缠绕线缆卷(8)的最外层上设置有一个线缆防松压簧片(35);所述防松压簧片(35)紧压在软线缆卷(8)上，防松压簧片(35)在垂直于转动轴的横截面上成C字型卷曲状，C字型的线缆防松压簧片(35)的一端固定在 连结两端缠绕轴支架(10)的连接杆(34)上,另一端为自由端以弹性方式紧压在的缠绕线缆卷(8)上。
【文档编号】B64G1/66GK103523245SQ201310513442
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2013年10月25日
【发明者】董伟, 沈超, 陈涛 申请人:中国科学院空间科学与应用研究中心
【专利摘要】本发明涉及一种软线缆伸杆装置，包含：设置于以卫星自旋轴线为对称中心的若干个子软线缆伸杆2，用于控制各个子软线缆伸杆2同步及等长释放的线缆同步部分32及控制电机18；各子软线缆伸杆进一步包含：软线缆6，用于卷绕软线缆6的缠绕轴部分9，该缠绕轴部分9进一步包含：线缆卷中心轴33及与中心轴同轴固定的线缆缠绕轴23，所述线缆缠绕轴23由缠绕轴支架10支撑固定在L型支架7侧壁上；所述软线缆6中的一段缠绕于线缆缠绕轴23上，另一段经其下的线缆限制器16、线缆同步部分32的线缆压线轮对20和线缆护管11到达起点保持器13；线缆限制器16及线缆同步部分32也固定在L型支架7侧壁上；L型支架7位于载荷舱地板3的中部。
【专利说明】一种软线缆伸杆装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及卫星上装载试验仪器的伸杆装置，具体地说，本发明涉及一种软线缆伸杆。
【背景技术】
[0002]航天设备级别的软线缆伸杆常用于自旋卫星上，这种软伸杆是以卫星自旋轴为中心成对称布置方式装在环绕载荷仓上，一般由两套以上结构相同并严格同步释放的软线缆构成，用作星体外伸设备例如电磁探测仪器传感器的延长支撑杆装置，对于运行在外磁层顶的卫星，其星体常常处于厚度可达十米以上的大尺度磁鞘层的包裹之中，而电场仪电位传感器必须位于磁鞘层的包裹之外的才能进行正常的测量工作，因此这类卫星仪器必需有加长的伸杆装置来穿过厚厚的磁鞘层。但是在卫星上安装几十米长的硬伸杆装置极其困难，因而易于缠绕的软线缆型伸杆装置可能是唯一的较好选择。缠绕型软线缆伸杆可以仅靠以一定速率作自旋运动的卫星所产生的离心力就可将设置于星体上并距自旋轴有一定距离的线缆端部物体沿径向甩出，从而带动一端连结其上的缠绕线缆向外拉出展开，形成垂直于卫星自旋轴的软线缆伸杆装置。但是这类几十米长的线缆装置具有很大的转动惯量，再加上作周期性旋转运动既切割磁力线的运动，因此，对卫星的旋转力矩、自旋状态等力学、电磁及星体设备均衡分布等设计或工作状态可能有一定的影响，因此不仅需要长尺度伸杆还要求在正常情况下伸杆体系不会产生可能改变卫星自旋状态的附加力矩和次生电磁干扰等。这就要求至少所有伸杆不仅时刻处于等长状态而且在距离卫星自旋中心的同一半径范围内的每单位长度伸杆的物理质量也要相同。同时，线缆不仅十分柔软适合弯曲还要有极小的伸长变形率，即拉伸变形率较低或抗拉强度较高，以保证几十米长的软线缆展开后的总长度在长度上变化是处在分米的量级上；再有，几十米长软线缆伸杆的总质量也要远小于星体总质量在10_2量级以下，即软线缆伸杆本体的质量只占卫星总质量1%以下是最好的设计方案之一。因此需要设计一种可以搭载相关的卫星仪器的质量等参量均适合的长伸杆设备。
[0003]此外，目前卫星上搭载的软伸杆是由一套电脑系统、多套既多个不同种类的控制传感器及多套电机等组成的感应系统及控制系统来操控相互完全独立的多个子伸杆系统以实现在同一个环绕载荷仓上由一套结构相同的软线缆伸杆的多个子软线缆伸杆来进行严格同步释放，因此其不仅在软线缆伸杆构成机械方面还是在电控及电磁设计等方面均较为复杂，与卫星设计的技术原则有一定的偏离，因而在这些方面具备一定的改进与简化余地。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于为了克服上述问题，提供了一种软线缆伸杆装置。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供了一种软线缆伸杆装置，其特征在于，所述装置包含:载荷舱地板3、若干子软线缆伸杆2和同步释放及缠绕单元I ;[0006]所述同步释放及缠绕单元I位于载荷舱地板3的中部，且所有子软线缆伸杆2围绕同步释放及缠绕单元I沿载荷舱地板3的径向伸展；
[0007]所述同步释放及缠绕单元I进一步包含:线缆同步部分32和软线缆缠绕部分9 ；所述软线缆缠绕部分9包含若干缠绕单元，且缠绕单元的数量与子软线缆伸杆2的数目相等，所述缠绕单元用于缠绕等待子软线缆伸杆2释放的软线缆；所述线缆同步部分32，用于控制各个子软线缆伸杆2同步及等长释放缠绕在软线缆缠绕部分9上的软线缆；
[0008]所述软线缆缠绕部分9进一步包含:缠绕轴支架10、线缆缠绕轴23及线缆卷中心轴33 ；
[0009]所述缠绕轴支架10用于固定线缆缠绕轴23的两端，所述线缆卷中心轴33是所有线缆缠绕轴23的中心轴；所述线缆卷中心轴33固定不转动；所述线缆缠绕轴23是由若干个独立的缠绕线轴或缠绕单元组成，且每个缠绕单元与一个子软线缆伸杆2对应，即每个子软线缆伸杆2上的待伸展的软线缆缠绕于一个缠绕单元上；
[0010]所述线缆同步部分32进一步包含:若干线缆压线轮对20、控制电机18、减速箱
12、一对压线轮对同步啮合齿轮39 ；
[0011]所述线缆压线轮对20为两个相邻的压线滚轮，该相邻的两个压线滚轮分别套设在第一中心轴37、和第二中心轴38的中段部位上，第一中心轴37和第二中心轴38平行固定于两个左右放置的安装支架21之间；每根软线缆穿过两个相邻压线滚轮的相对轮缘凹槽之间形成的孔形缝隙；
[0012]所述控制电机18、减速箱12及第一中心轴37均是靠直接机械联接传递动力的，与控制电机18固定为一体的减速箱12的输出轴与第一中心轴37端部直接同轴线联接；
[0013]所述左右两个安装支架21中的一个在其支架壳内部设置有一对相互啮合且等齿数的压线轮对同步啮合齿轮39，这对压线轮对同步啮合齿轮39分别套设于第一中心轴37和第二中心轴38端部；使得第一中心轴37的转动状态经等齿数的压线轮对同步啮合齿轮39牵引第二中心轴38以等转速反方向转动；
[0014]所述线缆压线轮对的数量与子软线缆伸杆2的数量相同，所有线缆压线轮对平行套设于第一中心轴37和第二中心轴38的中段部位上。
[0015]上述线缆压线轮对20中的所有压线轮均具有若干环绕轮缘的环形凹槽41，相邻线缆压线轮对20的环形凹槽41在两个轮缘相交处形成一个“孔洞”，该孔洞用于挤压穿过它的等直径的软线缆，即转动的左右任一对线缆压线轮对20使位于轮缘踏面的环形凹槽之间被压紧的软线缆均被无滑动地、同步或同时间段内等长度地引出到下一阶段。
[0016]上述子软线缆伸杆2包含布放于载荷舱地板3的径向部分，所述径向部分的端部依次设置球体起点保持器13和端部球体15 ；
[0017]所述球体起点保持器13固定于基底座17上，球体起点保持器13的闸门14能够在释放电机19的控制下打开，释放端部球体15，所述的端部球体15提供自旋离心力拉伸并展开整根软线缆6。
[0018]上述经过线缆压线轮对20的这段软线缆6进入带有一个线缆护管11中，进而屏蔽外界的挤压或磕碰，所述线缆保护管11的内孔30的内径尺寸不小于3倍软线缆6外径值，线缆保护管11在线缆护管上弯节22处的弯曲半径不小于软线缆6的12倍外径尺寸值。
[0019]上述缠绕轴装置9与其下部的线缆同步装置32及线缆限制器16均装设在一个L型支架7上，其中线缆限制器16由可调节螺栓24固定在L型支架7上。
[0020]上述缠绕轴装置9的侧翼还设有一个用于转接所感应的电路信号的信号多路转接器5。
[0021 ] 绕制于线缆缠绕轴23上缠绕线缆卷8的最外层上设置有一个线缆防松压簧片35 ；所述防松压簧片35紧压在软线缆卷8上，防松压簧片35在垂直于转动轴的横截面上成C字型卷曲状，C字型的线缆防松压簧片35的一端固定在连结两端缠绕轴支架10的连接杆34上，另一端为自由端以弹性方式紧压在的缠绕线缆卷8上。
[0022]与现有技术相比，本发明的优点在于:
[0023]I)单一电机控制几组子软线缆同步释放，结构简单可靠；
[0024]2)单一电机严格控制的几组子线缆同步等长度释放，多步骤合一，线缆释放长度精确度高，误差小；
[0025]3)部件少，结构合理，有效降低故障率，整体结构及稳定性好，极适合空间恶劣环境中工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是装在卫星的载荷仓地板3上的软线缆伸杆I在伸展软线缆6释放端部球体15开始时的三维视图，图中去掉其中一个缠绕线缆卷8上覆盖的防松压簧片35，完整暴露出缠绕在线缆缠绕轴23上的软线缆6 ;(参改图文件的【专利附图】
【附图说明】I)
[0027]图2是装在L型支架7上的缠绕轴装置9、线缆同步装置32既线缆限制器16部分的三维结构图；
[0028]图3是线缆同步装置32单元的相关驱动及同步装置各部分相互关系及内部结构的局部剖面图，；
[0029]图4是L型支架7上的缠绕轴装置9结构和线缆同步装置32结构的三维视图；
[0030]图5是在载荷舱板3上设有沿径向分布的4个子软线缆伸杆的结构示意图。
[0031]图6是线缆同步部分32中线缆压线轮对20的凹槽形轮缘部分的局部放大图，图中的41是压线轮的环形凹槽，42是轮缘凹槽内的凸尖阵列，图中未标示出压线轮的中心孔内的花键图形。
[0032]附图标识:
[0033]1、同步释放及缠绕单元2、子软线缆伸杆3、载荷仓地板
[0034]4、转接器罩5、信号多路转接器 6、软线缆
[0035]7、L型支架8、缠绕线缆卷9、软线缆缠绕部分
[0036]10、缠绕轴支架11、线缆护管12、减速箱
[0037]13、球体起点保持器14、闸门 15、端部球体
[0038]16、线缆限制器17、基底座18、控制电机
[0039]19、释放电机20、线缆压线轮对21、安装支架
[0040]22、线缆护管上弯节23、线缆缠绕轴24、可调节螺栓
[0041]25、线缆护管支架26、剖面27、导向孔
[0042]28、前置放大器29、多孔转接插座30、内孔
[0043]31、同轴环形触点 32、线缆同步部分 33、线缆卷中心轴[0044]34、连接杆35、防松压簧片36、L型支架底部
[0045]37、第一中心轴38第二中心轴39、压线轮对同步啮合齿轮
[0046]40、环形凹槽边缘41、环形凹槽42、凸尖阵列【具体实施方式】
[0047]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的描述。
[0048]本发明涉及一种软线缆伸杆装置，所述软线缆伸杆装置包含两套以上相互独立的子软线缆伸杆2，所述子软线缆伸杆2由结构相同并环绕卫星自旋轴为对称中心向不同径向同步释放等长线缆的软线缆缠绕部分9构成，子软线缆伸杆2用作卫星外伸设备的延长柱装置，将电磁设备的敏感器件装在这类远离卫星主体的延长杆上，以便远离卫星电磁干扰源，具体说，是靠卫星自旋运动将设在载荷仓边缘的端部球体15沿径向甩出，从而带动连结端部球体15上的软线缆6向外拉出伸展形成对称于卫星自旋轴沿径向分布的多个软伸杆结构，垂直于卫星自旋轴在同一平面、沿一个或一个以上不同方向、严格对称分布并同步释放同长度的数套线缆就构成一个卫星的软线缆伸杆组。即所述子软线缆伸杆2围绕着以卫星自旋轴为中心穿过卫星载荷仓安装底板并沿径向排列，安装方向各自相差相同度数的方位角，端部球体15展开后处在以卫星自旋轴为中心的同一圆周上并成对称分布。
[0049]所述子软线缆伸杆2包括卷绕软线缆的各个线缆缠绕轴23、软线缆6和端部球体
15。并在软线缆6的展开过程中受到线缆限制器16、线缆同步部分32的各个线缆压线轮对
20、线缆护管11、球体起点保持器13的约束或控制。
[0050]所述软线缆缠绕部分9包括线线缆缠绕轴23、缠绕轴支架10、信号多路转接器5和线缆防松压簧片35 ;其中缠绕轴装置9安装在位于卫星载荷仓内的载荷仓地板3中部区域的L型支架7侧壁上部，球体起点保持器13位于环绕卫星自旋轴线一定径向距离的载荷仓地板3边缘环形区内；位于L型支架7处与球体起点保持器13之间的软线缆6由刚性线缆护管11引导和保护。线缆缠绕轴23的中空的中心孔内设有多路电信号弹性触点，多路电信号弹性触点是由带有一定弹性的金属片制成，具有一定的宽度和分布间隔，弹性电信号触点一端固定在中心孔壁上，另一端是自由端装好后可以紧压在线缆卷中心轴33表面上，固定在中心孔壁上触点端与缠绕线缆卷8上的软线缆6的起始端点的各个信号线作电联接焊接结构。
[0051]所述线缆同步装置32包括线缆压线轮对20、位于线缆压线轮对侧部的安装支架
21、减速箱12和各线缆同步释放的共用控制电机18。
[0052]所述线缆同步部分32通过控制电机18及减速箱12带动所有的线缆压线轮对20同步转动，在减速箱12内，由多级减速齿轮组成的减速齿轮组将控制电机18每分钟约二千转以上的电机轴转速减到每分钟几十转的减速箱12输出轴转速，并直接驱动压线轮对第一中心轴37及同步反向转动的压线轮对第二中心轴38，从而驱动第一中心轴37及第二中心轴上固定的线缆压线轮对20同步反向转动，使得位于线缆压线轮对之间的软线缆6在相对的线缆压线轮对的轮缘凹槽形成的间隙孔的挤压下产生无相对滑动的同步移动。具体说，线缆压线轮对20在压线轮轮缘凹槽上设有类似钢锉的粗糙表面或类似机械手柄上交叉齿形的滚花表面，以便在相对压线轮的轮缘凹槽的挤压下使经过的软线缆6产生无相对滑动的同步移动，如图6中的41是压线轮的轮缘凹槽，42是轮缘凹槽内密布的凸尖阵列，凸尖阵列42的形态类似于传统机械手柄上的滚花，只是更尖锐些，以确保对所接触的软线缆有足够的摩擦力不会产生相对滑动。因此就可以向卫星体外各不同方向同步释放出等长度的软线缆，保持卫星旋转惯性矩方向守恒不变。
[0053]所述防松压簧片35是时刻紧压在缠绕线缆卷8最外层上，使其不会自行松懈的弯曲形弹性压板，防松压簧片35在线缆卷中心轴33的横截面上成C字型卷曲形，C字型的防松压簧片35本体的一端固定在连结两端缠绕轴支架10的连接杆34上不能自由转动，另一端为自由端以弹性方式紧压在缠绕线缆卷8上。
[0054]上述位于“L”型支架7侧壁上部的软线缆缠绕部分9与位于“L”型支架7侧壁下部的线缆同步部分32之间无结构上的连接，软线缆缠绕部分9与线缆同步部分32之间设有线缆限制器16，线缆限制器上开设有若干个上宽下窄的孔洞，线缆限制器开设孔洞的数量与子软线缆伸杆数量相等，其中，来自软线缆缠绕部分9的各个缠绕单元上的各路软线缆6各自穿过所对应的线缆限制器16上所对应孔洞后再达到线缆同步部分32。
[0055]所述基底座17包括水平部分和基底座17的垂直向肩部，基底座17水平部分设有两个沿径向对称分布的平行孔和一个带有一定偏心距的垂直相交的水平孔，平行孔用于装设球体起点保持器13的释放闸门14本体左右两片下部的蜗轮齿轮轴，第三个孔用于安装与两个蜗轮齿轮轴啮合的释放电机19输出端的蜗杆齿轮轴，基底座17的垂直向肩部上设有固定线缆护管11端部的通孔。
[0056]释放闸门14主体的两叶片由左右对称的两个C字形部件构成环形带将端部球体15档在此处，两个C字形叶片部件的底部都设有一个平行于径向的花键孔短管，两叶片基底铰接构成一个钳型的闸口结构，两个C字形叶片打开方向对称于球体起点保持器13的对称中心线方向或软线缆6展开的径向方向，两叶片由底部穿过短管的蜗轮齿轮轴转动同步开合，两者之间张大打开直到足以使端部球体15被解锁阻档而自由运动。
[0057]所述软线缆6是由多层绝缘材料屏蔽层并易于弯曲的多股信号电缆，各子软线缆伸杆2的软线缆6释放长度均相同。
[0058]所述信号多路转接器5是将设有多路同轴环形触点31的线缆卷中心轴33的信号引出的装置，线缆卷中心轴33本身不转动，线缆卷中心轴33主体是由绝缘材料制成的中空管型结构，线缆卷中心轴33的柱形轴表面上设有与每个线缆缠绕轴23中心孔内壁上固定的与软线缆6内多路信号线终端连结的多路电信号弹性触点位置相对应的多路同轴环形触点31，金属材质的多路同轴环形触点31之间的分布间隔及触点环的宽度与线缆缠绕轴23中心孔内设置的多路电信号弹性触点一一相对应，多路同轴环形触点31的每一个同轴环形触点只与软线缆6中相对应的信号线作电联接并与线缆卷中心轴33机械同轴，相应的信号多路转接器5起着电信号转接插座的作用将来自软线缆6内的多路电信号引出。
[0059]所述软线缆6的顶端是一个集成电路组成并有圆盘状屏蔽外壳的前置放大器28。
[0060]同时，软线缆6的线缆不仅十分柔软适合弯曲还要有极小的伸长变形率或较高的抗拉强度，即在完全展开后其拉伸变形率低到10_3量级以下。
[0061]每个线缆压线轮对20的压线轮轮缘踏面上设置的同心环形凹槽41，同心环形凹槽41两侧有环形凹槽边缘40，环形凹槽41的沟槽内遍设类似于钢锉表面的斜交均布的四面体形棱锥形的凸尖阵列42，以增大对线缆的磨擦力，线缆压线轮对20设有中心花键孔。[0062]实施例
[0063]所述软线缆伸杆I整个装在一个1800毫米直径的卫星载荷仓地板3上，其中位于载荷仓地板3中部的是安装有软线缆伸杆I中的缠绕轴装置9及线缆同步装置32的L型支架7，占据约直径300X 200毫米的区域，L型支架7高度为275毫米，如图1、2和4所示的整个软线缆伸杆I由2组子软线缆伸杆2共同构成，每组所缠绕的软线缆6是由直径约Φ 0.06毫米的细金属丝编织形成电磁屏蔽保护层的6芯级信号线缆，软线缆6外径0<3.25毫米，每根软线缆6长45米，软线缆6的最小弯曲半径?25毫米，软线缆6 —端固定在线缆缠绕轴23上，一端连结着前置放大器28，前置放大器28外壳尺寸是L12 X Φ 28毫米，如图1所示，线缆缠绕轴23的尺度是L80X Φ68毫米，线缆缠绕轴23中心孔径Φ 30毫米，端部球体15外径68毫米、壁厚1.2毫米，由铝合金制成，外镀5微米厚低电阻金属镀层，球体起点保持器13位于距载荷仓边缘100毫米的环带内，释放闸门14成C字弧形的两叶片在径向方向的厚度12毫米、在靠近端部球体15的内面成与端部球体15外壳相同尺度及形状的弧形面，以便更好地贴合到端部球体15对应的表面上，分散球面可能承受的冲击力等，每个叶片在垂直于径向的平面上所占弧度夹角是145度，释放闸门14打开转角均为O—50度角，如图1所示。
[0064]基底座17三维尺寸是L100XW80XH90毫米，其中基底座17的肩部三维尺寸是L20XW80XH65毫米；控制释放闸门的释放电机19功率2W减速后输出的转速是2转/秒，叶片打开到45度角后根据中央控制器的程序控制指令自动切断电源停止释放电机19转动，然后开始启动控制电机18。
[0065]如图2、3所示，线缆同步部分32的控制电机18经减速箱12带动所有的线缆压线轮对20同步转动，减速箱12将控制电机18每分钟约2000转的电机轴转速的减到每分钟30转的减速箱12输出轴转速，并直接驱动压线轮第一中心轴37及同步反向转动的压线轮第二中心轴38，从而驱动中心轴37及38上的各对线缆压线轮对20同步反向转动。
[0066]位于线缆压线轮对20下部与球体起点保持器13之间的刚性线缆护管11成圆管形，所述线缆护管11的内孔30的内径尺寸不小于3倍软线缆6外径值，线缆保护管11在线缆护管上弯节22处的弯曲半径不小于软线缆6的12倍外径尺寸值，具体说，线缆护管11内径15毫米，壁厚1.2毫米，线缆护管上弯节22处对应的弧度角是80度，即经过线缆压线轮对20的这段软线缆6进入一个带有80度弯曲的线缆护管11的线缆护管上弯节22中。
[0067]每个线缆压线轮对20的尺寸是:外观尺寸L12X Φ48毫米，线缆压线轮轮缘踏面上设置的同心环形凹槽41的深度是1.5毫米，宽度是4.0毫米，环形凹槽边缘40的宽度是
4.0毫米，环形凹槽41的沟槽内遍设类似于钢锉表面的斜交分布的四面体形棱锥形的凸尖阵列42，以增大对线缆的磨擦力，凸尖阵列42棱形凸尖的3D尺寸均是0.5毫米，分布密度N > 50个/cm2，线缆压线轮对20有平均直径Φ 18毫米的花键孔，线缆压线轮对20的间隔是16毫米，控制电机18功率35W，减速箱12输出转数是I转/秒。线缆限制器16是外观成倒置的台型体，外观三维尺寸是L168XH95XW38毫米，每个导向孔27在垂直于径向截面成三角形，每个导向孔27的三维尺寸是L76XH95XW28毫米，顶部孔尺寸是L76XW28毫米，底部孔是尺寸Φ 22晕米的圆孔。
[0068]线缆卷中心轴33的多路同轴环形触点31中的每一个同轴环形触点尺寸是环宽度是W5毫米、环直径比此处的转轴大3毫米，各同轴环形触点31按6毫米的等间距排列由绝缘材料与线缆卷中心轴33铸成一体，所有的同轴环形触点31均由引线从线缆卷中心轴33的直径Φ 10毫米的中心孔引导到一端由信号多路转接器5引出，如图2所示。
[0069]为减少过长引线辐射电波的干扰，所有多路同轴环形触点31及线缆缠绕轴23孔内壁上的多路信号触点均按尽量接近信号多路转接器5的原则靠近多路转接器5的一侧排列。
[0070]端部球体15外径为Φ 68毫米、壁厚1.2毫米。
[0071]如图1、4所示，缠绕轴支架10的尺寸是L72XW20XH45毫米，安装支架21的尺寸是L66XW16XH35毫米，两者高度距离是H185毫米，安装支架21距L型支架底部36的高度距离是H85毫米。
[0072]如图1、2、4所示，L型支架7的尺寸是L125XW200XH275毫米，L型支架7平均壁厚度为6毫米，非设备安装面和非安装底面均设有减重的镂空工艺孔(面积〈50X60毫米)或开槽(面积〈40 X 60毫米)。
[0073]如图1所示，2套子软线缆伸杆2围绕着以卫星自旋轴穿过卫星载荷仓安装板为中心并由沿中心向外的径向排列，安装方向各自相差180度的方位角,端部球体15展开后处在以卫星自旋轴为中心的垂直平面内的同一圆周上。
[0074]横截面成C字型的线缆防松压簧片35宽度尺寸是W78毫米，C字型的张角为100度，由弹性较好的金属片弯制成，如图1所示。
[0075]压在线缆缠绕轴23上的防松压簧片35对所压的缠绕线缆卷8的总压力不大于端部球体15在起始位置时对所系软线缆6端部所施加离心拉力的2倍。防松压簧片35在线缆缠绕轴23上的主体部分宽度略窄于缠绕线缆卷8的总宽度约2毫米。
[0076]软线缆6是由6股信号线组成的电缆，信号线最大通过电流为十毫安量级，软线缆6最外层是由直径Φ0.06毫米的良导电材料的金属细丝编织成的网状屏蔽层并易于弯曲，软线缆6的外径< 3.25毫米，总长度均为45米。
[0077]总之，本发明的软线缆伸杆的多套结构相同又相互独立的子软线缆伸杆2是靠卫星自旋伸出卫星体主体之外的延伸装置并时刻严格同步、等长释放，设置于星体上并离卫星自旋轴等距位置的软线缆6端部所系端部球体15按所受自旋离心力沿径向甩出，带动所系缠绕软线缆6沿径向伸展拉出，形成垂直于卫星自旋轴的软伸杆系统，除了端部球体15的自旋离心拉力外，软线缆6自线缆缠绕轴23上拉出时还受到线缆同步装置32中的控制电机18对线缆压线轮对20的驱动作用所施加在软线缆6的另外一种拉力的作用。因此，可以说端部球体15的自旋离心拉力是作用在线缆压线轮对20之下的那部分的软线缆6，而由控制电机18驱动的线缆压线轮对20对软线缆6的拉力是作用在线缆压线轮对20到自线缆缠绕轴23上这段软线缆6上的；子软线缆伸杆2包括缠绕软线线缆的软线缠绕轴装置9、线缆同步装置32、软线缆6、端部球体15和球体起点保持器13 ;其中软线缠绕轴装置9包括线缆缠绕轴23、缠绕轴支架10、多路信号转接器5和线缆防松压簧片35 ;线缆同步装置32包括线缆压线轮对20、安装支架21和控制电机18 ;线缆护管11 一端固接到基底座17的肩部，另一端在靠近弯曲处由线缆护管支架25固定，球体起点保持器13包括释放电机19及基底座3 ;本发明的优点在于:1)单一电机控制多组子软线缆同步释放，结构简单；2)单一电机严格控制的多组子软线缆同步精确等长度释放，步骤合一，线缆释放精度高，误差小；3)零部件少，结构合理，有效降低故障率，整体结构及稳定性好，适合空间恶劣环境中工作。
[0078]图4是L型支架7上的缠绕轴装置9结构和线缆同步装置32结构的三维视图。
[0079]图5是在载荷舱板3的径向布放于4个子软线缆伸杆的结构图，从该图可以看出当在载荷舱板3的径向布放4个子软线缆伸杆时，与仅布放两个子软线缆伸杆的结构上差异为:在L型支架竖臂上设置的缠绕轴装置9是由4个独立的缠绕线轴组成的，每一缠绕线轴分别缠绕每个子软线缆伸杆上的软线缆，且所述4条独立软线缆分别穿过缠绕轴装置9下方设有4个导向孔27的线缆限制器16与线缆同步装置32单元相连。
[0080]上述所有线缆同步装置32单元的局部放大图如图3所示。
[0081]需要说明的是，以上介绍的本发明的实施方案而并非限制。本领域的技术人员应当理解，任何对本发明技术方案的修改或者等同替代都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
【权利要求】
1.一种软线缆伸杆装置，其特征在于，所述装置包含:载荷舱地板(3)、若干子软线缆伸杆(2 )和同步释放及缠绕单元(I); 所述同步释放及缠绕单元(I)位于载荷舱地板(3)的中部，且所有子软线缆伸杆(2)围绕同步释放及缠绕单元(I)沿载荷舱地板(3)的径向伸展； 所述同步释放及缠绕单元(I)进一步包含:线缆同步部分(32)和软线缆缠绕部分(9); 所述软线缆缠绕部分(9)包含若干缠绕单元，且缠绕单元的数量与子软线缆伸杆(2)的数目相等，所述缠绕单元用于缠绕子软线缆伸杆(2)释放的软线缆；所述线缆同步部分(32)，用于控制各个子软线缆伸杆(2)同步及等长释放缠绕在软线缆缠绕部分(9)上的软线缆； 所述软线缆缠绕部分(9)进一步包含:缠绕轴支架(10)、线缆缠绕轴(23)及线缆卷中心轴(33)； 所述缠绕轴支架(10)用于固定线缆缠绕轴(23)的两端，所述线缆卷中心轴(33)是所有线缆缠绕轴(23)的中心轴；所述线缆卷中心轴(33)固定不转动；所述线缆缠绕轴(23)是由若干个独立的缠绕线轴或缠绕单元组成，且每个缠绕单元与一个子软线缆伸杆(2)对应，即每个子软线缆伸杆(2)上的待伸展的软线缆缠绕于一个缠绕单元上； 所述线缆同步部分(32)进一步包含:若干线缆压线轮对(20)、控制电机(18)、减速箱(12)、一对压线轮对同步啮合齿轮(39)； 所述线缆压线轮对(20 )为两个相邻的压线滚轮，该相邻的两个压线滚轮通过各自的中心花键孔分别套设在第一中心轴(37)和第二中心轴(38)的中段相应部位的花键轴上，第一中心轴(37)和第二中心轴(38)平行固定于两个安装支架(21)之间；每根软线缆穿过所对应的两个轮缘相对的压线滚轮的轮缘凹槽之间形成的孔形缝隙； 所述控制电机(18)、减速箱(12)及第一中心轴(37)均是靠直接机械联接传递动力的，与控制电机(18)固定为一体的减速箱(12)的输出轴端部与第一中心轴(37)端部用同轴线连轴器联接； 所述左右两个安装支架(21)中的一个在其支架壳内部设置有一对相互啮合且等齿数的压线轮对同步啮合齿轮(39)，这对压线轮对同步啮合齿轮(39)分别套设并固定于第一中心轴(37)上及第二中心轴(38)端部； 所述线缆压线轮对的数量与子软线缆伸杆(2)的数量相同，所有线缆压线轮对设于第一中心轴(37)和第二中心轴(38)的中段部位上。
2.根据权利要求1所述的软线缆伸杆装置，其特征在于，所述线缆压线轮对(20)中的所有压线轮均具有环绕轮缘的环形凹槽(41)，相邻线缆压线轮对(20)的环形凹槽(41)在两个轮缘相对处形成一个“孔洞”，该孔洞用于挤压穿过它的直径相当的软线缆，即转动的任一对线缆压线轮对(20)使经过于轮缘踏面环形凹槽之间形成的“孔洞”中的软线缆均被紧压并被无滑动地、同步或同时间段内等长度地引出到下一阶段。
3.根据权利要求1所述的软线缆伸杆，其特征在于，所述子软线缆伸杆(2)包含布放于载荷舱地板(3)的径向部分，所述径向部分位置依次设置球体起点保持器(13)及端部球体(15)； 所述球体起点保持器(13)固定于基底座(17)上，球体起点保持器(13)的闸门(14)能够在释放电机(19)的控制下打开，释放端部球体(15)，所述的端部球体(15)靠载荷舱地板(3)自旋运动提供的自旋离心力拉伸并展开整根软线缆(6)。
4.根据权利要求1所述的软线缆伸杆，其特征在于，所述经过线缆压线轮对(20)的软线缆(6)位于一个线缆护管(11)中，该线缆护管(11)用于屏蔽外界对软线缆的挤压或磕碰。
5.根据权利要求1所述的软线缆伸杆，其特征在于，所述缠绕轴装置(9)与其下部的线缆同步装置(32)及线缆限制器(16)均装设在一个L型支架(7)上，其中线缆限制器(16)由可调节螺栓(24 )固定在L型支架(7 )上。
6.根据权利要求1所述的软线缆伸杆，其特征在于，所述缠绕轴装置(9)的侧翼还设有一个用于转接导出所感应电路信号的信号多路转接器(5 )。
7.根据权利要求1所述的软线缆伸杆，其特征在于，绕制于线缆缠绕轴(23)上缠绕线缆卷(8)的最外层上设置有一个线缆防松压簧片(35);所述防松压簧片(35)紧压在软线缆卷(8)上，防松压簧片(35)在垂直于转动轴的横截面上成C字型卷曲状，C字型的线缆防松压簧片(35)的一端固定在 连结两端缠绕轴支架(10)的连接杆(34)上,另一端为自由端以弹性方式紧压在的缠绕线缆卷(8)上。
【文档编号】B64G1/66GK103523245SQ201310513442
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2013年10月25日
【发明者】董伟, 沈超, 陈涛 申请人:中国科学院空间科学与应用研究中心
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