阅读说明：本技术 自适应绳索张紧力调节系统及调节方法 (Self-adaptive rope tension adjusting system and method ) 是由 刘卫 鄢青青 马超 刘学 满剑锋 潘秋月 张伟伟 于 2020-07-21 设计创作，主要内容包括：本发明提供了自适应绳索张紧力调节系统,包括至少3个定位点,其中,两个定位点分别设有绳头连接组件,其余至少一个定位点设有张紧轮组件,绳索两端分别与绳头连接组件固联,所述绳索通过张紧轮组件；所述张紧轮组件包括弹性伸缩组件,所述弹性伸缩组件端部设有绳轮。本发明能够利用张紧轮组件随温度变化自动、即时的调整传动路径长度,有效起到补偿绳索张紧力变化的作用,保持绳索张紧力稳定在合理范围内,可解决太空环境温度变化造成绳索断裂或松弛的问题；利用调整螺栓与连接支架的螺纹配合长度,在绳索压接后长度无法改变的情况下,仍可精准调整、控制绳索的安装张紧力,解决了绳索张紧力与设计值存在偏差的问题,避免了重复性的尝试装配。(The invention provides a self-adaptive rope tension adjusting system which comprises at least 3 positioning points, wherein two positioning points are respectively provided with a rope head connecting assembly, the other at least one positioning point is provided with a tension wheel assembly, two ends of a rope are respectively fixedly connected with the rope head connecting assembly, and the rope passes through the tension wheel assembly; the tensioning wheel assembly comprises an elastic telescopic assembly, and a rope wheel is arranged at the end part of the elastic telescopic assembly. The invention can automatically and immediately adjust the length of the transmission path by utilizing the tensioning wheel component along with the temperature change, effectively play a role in compensating the tension change of the rope, keep the tension of the rope stable in a reasonable range and solve the problem of rope fracture or looseness caused by the temperature change of the space environment; by means of the threaded matching length of the adjusting bolt and the connecting support, under the condition that the length cannot be changed after the rope is in compression joint, the installation tension of the rope can be accurately adjusted and controlled, the problem that the rope tension is deviated from a design value is solved, and repeated trial assembly is avoided.)

自适应绳索张紧力调节系统及调节方法

技术领域

本发明涉及绳索张紧力调节技术领域，具体涉及自适应绳索张紧力调节系统及调节方法。

背景技术

航天器技术领域中，广泛采用钢丝绳、凯芙拉绳等绳索作为太阳翼、天线展开臂等航天器机构的传动装置，绳索一般采用两端压接的方式进行截断并安装，是上述航天器机构展开的关键部件。绳索张紧力需保持在合理范围内，以便机构顺利安全展开，该张紧力值主要受绳索的长度影响。然而在机构装配过程中，受机构自身尺寸精度、安装偏差以及绳索长度精度等因素影响，绳索张紧力值往往与设计值之间存在不完全可控的偏差。在张紧力不满足设计要求的情况下，只能切断已压接的绳索，重复性的尝试再次压接新绳索进行调试安装，直至得到可以接受的力值。上述过程繁琐并且难以保证绳索张紧力精确度，严重影响航天器机构的正常性能，不利于航天器机构的正常展开。

尽管可以通过不断尝试后完成绳索安装，然而压接后的绳索长度已无法再次调整，随着航天器在太空中的飞行，航天器机构面临着高低温交变的温度环境，而绳索的热膨胀系数往往与机构自身材料的热膨胀系数不同，导致在极端高低温环境下，绳索张紧力随温度变化而逐步减小或增加。绳索张紧力减小的情况下，使得绳索松弛，甚至会从传动路径上脱落，造成机构无法展开；而绳索张紧力增加，一旦超过绳索拉断载荷或机构可承受载荷，将导致绳索断裂或机构破坏，仍会导致机构无法展开，造成不可挽回的损失。因此，针对星球车对接，寻求更简单便捷的对接方法，减少驱动装置，减少迭代计算量，具备较大的姿态适应性补偿能力，为技术研发的主要难点。

因此，亟需研发一种可根据绳索长度变化自适应调节绳索张紧力的调节系统，以防止因高低温变化等因素导致绳索松弛，影响绳索功能。

发明内容

为克服现有技术中所存在的上述不足，本发明提供了自适应绳索张紧力调节系统，该系统能够利用张紧轮组件随温度变化自动、即时的调整传动路径长度，有效起到补偿绳索张紧力变化的作用，保持绳索张紧力稳定在合理范围内，可解决太空环境温度变化造成绳索断裂或松弛的问题；利用调整螺栓与连接支架的螺纹配合长度，在绳索压接后长度无法改变的情况下，仍可精准调整、控制绳索的安装张紧力，解决了绳索张紧力与设计值存在偏差的问题，避免了重复性的尝试装配。对应的，本发明还提供了自适应绳索张紧力调节系统的调节方法。

本发明提供的自适应绳索张紧力调节系统，包括至少3个定位点，其中，两个定位点分别设有绳头连接组件，其余至少一个定位点设有张紧轮组件，绳索两端分别与绳头连接组件固联，所述绳索通过张紧轮组件；所述张紧轮组件包括弹性伸缩组件，所述弹性伸缩组件端部设有绳轮。

根据上述方案，本发明所述定位点中两处设有绳头连接组件，另设有单个或多个定位点，所述单个或多个定位点设有张紧轮组件，所述绳索两端固定于所述绳头连接组件，中部穿过所述张紧轮组件，所述绳头连接组件和张紧轮组件的位置决定了所述绳索的传动路径，所述张紧轮组件的可伸缩行程决定了对绳索长度变化的适应能力，所述绳索长度变化多因高低温环境产生热胀冷缩或出现其他可能使绳索出现长度变化，其具体表现为：传动路径内部的绳索长度产生增加或减少，张紧轮组件的伸缩行程随之加或减少，绳索张紧力同样随之减小或增大，且绳索长度增加到理论最大值，绳索张紧力仍大于零，绳索长度缩短到理论最小值，绳索张紧力不足以造成结构损坏或张紧轮组件超行程。

作为优化，包括至少4个定位点，其中至少一个定位点设有导向轮组件。

根据该优化方案，所述定位点中两处设有绳头连接组件，其余定位点可为单个导向轮组件和至少单个张紧轮组件、至少一个导向轮组件和单个张紧轮组件的组合，其中导向轮组件具有可以改变绳索方向的功能，相对张紧轮组件来说，结构较简单，张紧轮组件数目可根据绳索伸缩量长短来选择，由于张紧轮组件行程确定，若绳索伸缩量超过单个张紧轮组件可调节范围，可增加张紧轮组件数量，以满足调节需求。

作为优化，所述张紧轮组件包括支座和滑动轴，所述滑动轴穿过所述支座，与其为弹性滑动配合，所述滑动轴伸出端端部设有绳轮支架，所述绳轮支架呈U结构，所述U型结构底部与所述滑动轴固联，两侧壁之间设有与之转动配合的绳轮。

根据该优化方案，所述滑动轴与支座为弹性滑动配合，所述绳索增长时滑动轴伸出量增加，所述绳索缩短时滑动轴伸出量减少，所述弹性滑动配合可为多种形式，如弹簧，弹性阻尼件，弹片等。

进一步，作为优化，所述支座两端分别设有第一滑动轴支架和第二滑动支架，所述第一滑动支架中部为圆孔，所述第二滑动支架中部为异形孔；对应的，所述滑动轴分为两段，第一段滑动轴为柱形，尺寸与第一滑动轴支架中心孔匹配，第二段滑动轴为截面与所述第二滑动支架中部异形孔尺寸相匹配的杆状物，所述第二段滑动轴与第一段滑动轴连接处设有轴肩，所述轴肩与第一滑动轴支架之间设有弹簧。

根据该优化方案，选用弹簧作为弹性滑动配合的实现方式，所述第一滑动轴支架和第二滑动支架起到支撑、限位作用，两支架的距离限制了所述张紧轮组件的行程，所述第二滑动支架中部为异形孔，可防止所述滑动轴转动。

作为优化，所述所述绳轮支架两侧壁外设有绳索保持架，所述绳索保持架呈U型结构，罩于绳轮外周。

根据该优化方案，所述绳索保持架可防止绳索自绳轮上脱落。

作为优化，所述绳头连接组件包括固定支架，所述固定支架侧壁设有与其螺接的调整螺栓，所述调整螺栓沿其长度方向设有通孔，所述绳索穿过调整螺栓，所述绳索的端部在所述调整螺栓的螺栓头侧，所述绳索的端部还设有柱销，所述绳索穿过所述柱销并与之固联。

根据该优化方案，所述绳索端部与柱销固联后传动路径内部的绳索长度已基本确定，通过微调调整螺栓与固定支架的拧入深度可对传动路径内部的绳索长度进行微调。

作为优化，所述调整螺栓上螺接有锁紧螺母，所述锁紧螺母设于所述调整螺栓的螺栓头与固定支架之间，所述锁紧螺母端面与固定支架侧壁相抵靠。

根据该优化方案，采用锁紧螺母可防止调整螺栓松脱、移位，引起传动路径内部的绳索长度产生变化。

作为优化，所述柱销材质为不锈钢或铜，可通过外力变形。

根据该优化方案，不锈钢或铜材质较软，易变性，夹紧绳索后不易脱出。

本发明还提供了自适应绳索张紧力调节系统的调节方法，包括如下步骤：

固定件定位：安装所述绳头连接组件、张紧轮组件、导向轮组件，确定所述绳索的传动路径；

绳索定位：将绳索自一端绳头连接组件穿入，按传动路径通过张紧轮组件、导向轮组件，自另一端绳头连接组件穿出，调整绳索长度及张紧轮组件伸缩量后，固定绳索另一端绳头；

微调张紧力：通过调整绳头连接组件处的绳头伸出量，微调绳索的实际使用长度，使张紧轮组件张紧力在一定阈值范围内。

根据上述方案，所述自适应绳索张紧力调节系统安装简单，调整方便，张紧力大小可控，传动路径内部的绳索长度可调节。

作为优化，所述绳索通过外力挤压柱销变形固定。

根据该优化方案，所述绳索端部固定方式简单可靠易操作，不易松脱。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1)该绳索张紧力调节系统利用张紧轮组件随温度变化自动、即时的调整传动路径长度，有效起到补偿绳索张紧力变化的作用，保持绳索张紧力稳定在合理范围内，可解决太空环境温度变化造成绳索断裂或松弛的问题；

2)该绳索张紧力调节系统利用调整螺栓与连接支架的螺纹配合长度，在绳索压接后长度无法改变的情况下，仍可精准调整、控制绳索的安装张紧力，解决了绳索张紧力与设计值存在偏差的问题，避免了重复性的尝试装配；

3)张紧轮组件的支座为一体式构型设计，易于保证与滑动轴的轴孔配合同轴度，两段滑动轴由支座两端分别穿过滑动支架后螺纹连接，安装简便，保证了滑动轴的运动顺畅。

附图说明

图1是本发明的自适应绳索张紧力调节系统的位置关系图；

图2是本发明的绳头连接组件的剖视图；

图3是本发明的绳头连接组件的结构示意图；

图4是本发明的张紧轮组件的结构示意图；

图5是本发明的张紧轮组件的剖视图；

图6是本发明的支座的机构示意图；

图7是本发明的导向轮组件的机构示意图。

附图标记说明

1-绳头连接组件，11-固定支架，12-调整螺栓、121-通孔，13-柱销，14-锁紧螺母；2-绳索；3-导向轮组件；4-张紧轮组件，41-支座、411-第一滑动轴支架、412-第二滑动支架，42-滑动轴、421-第一段滑动轴、422-第二段滑动轴、423-轴肩，43-绳轮支架，44-绳轮，45-弹簧，46-绳索保持架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式(实施例)对本发明专利申请作进一步的说明，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明专利申请，但并不作为对本发明专利申请限制的依据。

实施例1

参见图1-7，本实施例中，自适应绳索张紧力调节系统，包括至少3个定位点，其中，两个定位点分别设有绳头连接组件1，其余至少一个定位点设有张紧轮组件4，绳索2两端分别与绳头连接组件1固联，所述绳索2通过张紧轮组件4；所述张紧轮组件4包括弹性伸缩组件，所述弹性伸缩组件端部设有绳轮44。

所述绳轮支架43两侧壁外设有绳索保持架46，所述绳索保持架46呈U型结构，罩于绳轮44外周。

本实施例中，所述定位点中，两处设有绳头连接组件，另设有单个定位点，所述单个定位点设有张紧轮组件4，所述绳索2两端固定于所述绳头连接组件，中部穿过所述张紧轮组件4，所述绳头连接组件和张紧轮组件4的位置决定了所述绳索2的传动路径，所述张紧轮组件4的可伸缩行程决定了对绳索2长度变化的适应能力，所述绳索2长度变化多因高低温环境产生热胀冷缩或出现其他可能使绳索2出现长度变化，其具体表现为：传动路径内部的绳索2长度产生增加或减少，张紧轮组件4的伸缩行程随之加或减少，绳索2张紧力同样随之减小或增大，且绳索2长度增加到理论最大值时，绳索2张紧力仍大于零，绳索2长度缩短到理论最小值时，绳索2张紧力不足以造成结构损坏或张紧轮组件4超行程。所述绳索保持架可防止绳索自绳轮上脱落。

实施例2

参见图1，与实施例1的不同之处在于所述的自适应绳索张紧力调节系统，包括4个定位点，其中一个定位点设有导向轮组件3，另一个定位点设有张紧轮组件4。

在本实施例中，导向轮组件3具有可以改变绳索方向的功能，相对张紧轮组件4来说，结构较简单。

实施例3

参见图1，与实施例1或实施例2的不同之处在于，所述的自适应绳索张紧力调节系统中，张紧轮组件4数目可根据绳索2伸缩量长短来选择，由于张紧轮组件4行程确定，若绳索2伸缩量超过单个张紧轮组件4的可调节范围，可增加张紧轮组件4的数量，以满足调节需求。

实施例4

参见图4、5、6，与上述实施例的不同之处在于，所述张紧轮组件4包括支座41和滑动轴42，所述滑动轴42穿过所述支座41，与其为弹性滑动配合，所述滑动轴42伸出端端部设有绳轮支架43，所述绳轮支架43呈U结构，所述U型结构底部与所述滑动轴42固联，两侧壁之间设有与之转动配合的绳轮44。

所述滑动轴42与支座41为弹性滑动配合，所述绳索2增长时滑动轴伸出量增加，所述绳索2缩短时滑动轴42伸出量减少，所述弹性滑动配合采用弹性阻尼件的形式。所述弹性阻尼件行程不易产生突变，可靠性高。

实施例5

参见图4、5、6，与实施例4的不同之处在于，选用弹簧45作为弹性滑动配合的施力元件，所述支座41两端分别设有第一滑动轴支架411和第二滑动支架412，所述第一滑动支架411中部为圆孔，所述第二滑动支架412中部为异形孔；对应的，所述滑动轴42分为两段，第一段滑动轴421为柱形，尺寸与第一滑动轴支架411中心孔匹配，第二段滑动轴422为截面与所述第二滑动支架412中部异形孔尺寸相匹配的杆状物，所述第二段滑动轴422与第一段滑动轴421连接处设有轴肩423，所述轴肩423与第一滑动轴支架411之间设有弹簧45。

所述第一滑动轴支架411和第二滑动支架412起到支撑、限位作用，两支架的距离限制了所述张紧轮组件4的行程，所述第二滑动支架412中部为异形孔，可防止所述滑动轴42转动。

实施例6

参见图2、3，与实施例1的不同之处在于，所述绳头连接组件1包括固定支架11，所述固定支架11侧壁设有与其螺接的调整螺栓12，所述调整螺栓12沿其长度方向设有通孔121，所述绳索穿过调整螺栓12，所述绳索2的端部在所述调整螺栓12的螺栓头侧，所述绳索2的端部还设有柱销13，所述绳索2穿过所述柱销13。

所述柱销13为不锈钢材质，可通过外力变形。即所述绳索2通过外力挤压柱销13变形固定。

所述绳索2端部与柱销13固联后传动路径内部的绳索2长度已基本确定，通过微调调整螺栓12与固定支架11的拧入深度可对传动路径内部的绳索2长度进行微调。不锈钢材质较软，易变性，夹紧绳索2后不易脱出。

实施例7

参见图2、3，与实施例6的不同之处在于，所述调整螺栓12上螺接有锁紧螺母14，所述锁紧螺母14设于所述调整螺栓12的螺栓头与固定支架11之间，所述锁紧螺母14端面与固定支架11侧壁相抵靠。

根据上述实施例，本发明还提出了自适应绳索张紧力调节系统的调节方法，包括如下步骤：

固定件定位：安装所述绳头连接组件1、张紧轮组件4、导向轮组件3，确定所述绳索2的传动路径；

绳索定位：将绳索2自一端绳头连接组件1穿入，按传动路径通过张紧轮组件4、导向轮组件3，自另一端绳头连接组件1穿出，调整绳索长度及张紧轮组件4伸缩量后，固定绳索2另一端绳头；

微调张紧力：通过调整绳头连接组件1处的绳头伸出量，微调绳索2的实际使用长度，使张紧轮组件4张紧力在一定阈值范围内。

本领域的普通技术人员可以理解，在上述的各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于上述各实施方式的种种变化和修改，也可以基本实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。因此，在实际应用中，可以在形式上和细节上对上述实施方式作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。