CN100408967C - 用于可释放地连接第一构件和第二构件的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明用于可释放地连接第一构件(14)和第二构件(18)的装置(22)和方法包括安装到其中一个构件的保持元件(24)以及靠近所述保持元件的可再变形管(26)。所述可再变形管具有至少两种状态，一种至少部分压扁的状态和一种至少部分膨胀的状态。因而，在所述可再变形管(26)处于至少部分压扁状态时，所述保持元件(24)连接所述构件(14、18)。另外，在所述可再变形管(26)处于至少部分膨胀状态时，其弯曲了所述保持元件(24)，所述保持元件(24)释放另一构件(18)。因此，由于在所述构件(14、18)释放过程中，所述装置(22)的构件没有断裂，在保持元件(24)释放所述构件时所释放出来的受限的或潜在的能量的数量基本上被减少或消除，其保护了所述构件(14、18)在释放过程中不被损坏。

Description

用于可释放地连接第一构件和第二构件的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于可释放地连接构件的装置和方法，并且更特别的是，本发明涉及一种用夹紧箍(clampband)可释放地连接构件的装置和方法，如果该夹紧箍不能完全消除由夹紧箍所造成的受限能量的释放，也能够通过减少由夹紧箍所造成的受限能量的释放，对构件不产生破坏地释放该构件，由夹紧箍所造成的受限能量的释放通常导致在所述构件被释放时构件的震动。
背景技术
有时需要通过夹紧箍连接，至少临时地连接各种构件。夹紧箍通常由一个或多个由各自开口分隔开来的互连部分所构成。典型地是，诸如螺栓的连接件延伸穿过所述夹紧箍中的每个开口，从而允许所述夹紧箍围绕连接构件被紧固或被松开。延伸穿过各个开口的连接件根据夹紧箍的应用可以具有各种形式。在航空工业中通常使用的夹紧箍被称为马蒙(Marmon)型夹紧箍。
为了连接各构件，夹紧箍围绕着各构件相邻的端部设置并且所述夹紧箍被拉紧，从而施加足够的拉力以在该构件承受的力的作用下将所述构件保持在一起。通常，相应的配件被安装在至少一个构件的端部。因此，所述夹紧箍可以围绕所述配件延伸并与所述配件接合，从而在受到预期力的作用下牢固地连接所述构件。例如，所述的力包括所述构件的重力和在它们的运动中施加在所述构件上的力。例如，围绕所述配件的夹紧箍必须被绷得足够紧，以在所述构件的运动过程中防止作用在所述构件上的分离所述构件的力。在航空工业中，例如，由所述夹紧箍连接的构件通常很重并且在运动过程中受到相当大的力，特别是在起飞或发射过程中。特别地，通过夹紧箍连接到卫星上的卫星运载火箭能够承载2000到31000磅。另外，卫星和运载火箭在发射过程中由于高的惯性负载和推进加速受到相当大的力。因此，延伸穿过用于卫星应用的所述夹紧箍中开口的连接件必须将围绕卫星和运载火箭的所述夹紧箍绑紧到牢固连接所述构件所需的程度，并且承受作用在其上相当大的力。
在某种应用中，夹紧箍的设计使得它们可以在选定的时间释放构件。所述夹紧箍释放步骤可以是手动的或自动的。为了释放由所述夹紧箍所保持的构件，所述夹紧箍必须以某种方式被松开和/或打开。通常，松开和/或打开所述夹紧箍涉及拉长或分开延伸穿过夹紧箍中开口的连接件。在航空工业中，例如，夹紧箍可以被用于临时地将运载火箭连接到有效载荷，使得所述运载火箭一旦完成其功能就可以与所述有效载荷分离。特别地，在发射卫星期间，夹紧箍将所述卫星连接到所述运载火箭，并且一旦运载火箭将卫星输送到希望的轨道位置，所述运载火箭必须从所述卫星分离。
一种传统的夹紧箍分离方法是切割延伸穿过夹紧箍中开口的连接件。通常，所述夹紧箍包括连接于所述夹紧箍部分的自动切割器，这样所述连接件可以被切割以及所述夹紧箍在选定的时间打开。在该连接件被切割时，由于在构件固有频率下的结构震动，存储于夹紧箍中的受限的或潜在的能量的突然释放会在构件中产生低频震动。作用在构件之间的所述装置的夹紧箍越紧，由所述夹紧箍施加于所述配件的张力就越高，受限能量的释放就越大并且所述构件因夹紧箍分离所经受的相应震动就越大。因此，因为当拉紧的夹紧箍分离时，释放出相当大的受限能量，必须由夹紧箍临时保持在一起的较重和/或在运动过程中受到相当大力作用的构件会因夹紧箍分离经受很大的震动。
另一种用于释放地连接构件的技术包括与所述构件接合的分离接头，其包括能够再变形的管以释放所述构件。所述接头连接于两构件，从而将两构件保持在一起。所述接头通常包括一对部件，它们从所述构件的相对侧连接在一起，从而在其间紧固所述构件。该接头还包括定位在所述接头元件之间的可再变形管。所述可再变形管最初基本上是椭圆形，从而允许所述接头元件连接在一起以紧固所述构件。所述接头在所述管中还包括线形炸药组件。为了释放所述构件，所述线形炸药组件被引爆。这种引爆在所述管中产生压力，这导致所述管基本上成为圆形。当管变成圆形时，其迫使处在管两侧上的连接构件分离，从而允许所述构件的释放。但是，该技术在所述管导致所述接头断裂时也产生了受限能量的释放，这导致所述构件经受类似于上面所述的震动。另外，该技术没有利用传统的夹紧箍组件，对安装来说，相比于通常是容易获得的并且使用公知步骤安装的传统的夹紧箍组件，该技术需要更多的时间和人工进行安装。
如果所述构件包括或包含对突然运动敏感的装置，特别是如果所述夹紧箍被牢固地连接于所述构件之间的配件时，那么因夹紧箍分离或接头断裂产生的震动可能损坏所述装置。因受限能量释放的夹紧箍分离或接头断裂所产生的震动对卫星来说是个相当大的问题；卫星除了包括其它精密装置，还包含高灵敏度的传感器和天线。震动可以破坏卫星灵敏及昂贵的电子装置，这就降低了卫星的有效性或使得卫星变成无用。另外，为了防止所述装置因夹紧箍分离或接头断裂而被破坏，所述装置必须包括诸如吸震装置等的保护装置，这就增加了所述装置的成本。
所述传统的低震动夹紧箍分离技术包括试图减轻由传统夹紧箍分离技术所产生震动的措施。一种试图减轻所述震动的示例包括提供一种以较慢模式分离传统夹紧箍。例如，代替切割延伸穿过所述夹紧箍中开口的连接件，在夹紧箍中保持所述连接件的螺母可以被迅速地旋出所述连接件，从而打开所述夹紧箍。这种类型的夹紧箍的样品可从萨伯-爱立信空间技术公司(Saab-Ericsson Space AB)购得。在使用萨伯-爱立信空间技术公司的低震动夹紧箍的情况下，这种技术大约花4毫秒的时间，代替那种用标准螺栓切割器切割连接件所需的少于1毫秒的时间。因此，所述螺母旋转技术减少由所述构件在所述夹紧箍被打开时所经历的震动，但是仍会有介于1000至10000赫兹之间显著的震动量。为了防止对敏感装置的破坏以及减少敏感装置不希望的失效风险，所述构件的震动等级应少于100g，介于1000至10000赫兹之间。另外，当所述震动等级少于100g，介于1000至10000赫兹之间时，廉价、通用型部件的失效风险被减小，并因此可以被用于由所述夹紧箍保持在一起的所述构件中，代替了具有大量内置的防护以承载较大震动等级的高成本部件。因而，即使使用螺母旋转夹紧箍分离技术，还是需要用于所述设备的昂贵的保护装置。
因此，在所述工业中存在着对一种利用传统夹紧箍设计的低成本装置的需要，但是也允许柔和地释放由所述夹紧箍所保持的构件。一种允许减少或基本消除由存储于所述夹紧箍中的受限或潜在的能量的释放所产生的所述震动来源的装置可以显著地减少由所述夹紧箍所连接的构件因夹紧箍分离所经受的震动，因此减少了对所述构件承载的敏感设备或电子构件的破坏风险。另外，为了减少对构件所承载的敏感设备的破坏风险，所希望的是减少或基本消除存储于夹紧箍中的受限或潜在的能量，这些能量在所述构件中因夹紧箍的分离而产生低频震动，从而使具有较少保护的构件可以使用在特定的应用中，能够减少所述构件的成本。
发明内容
根据本发明一个方面，提供了一种用于可释放地连接第一构件和第二构件的装置，包括：
保持元件，该保持元件安装到第一和第二构件之一，并且限定一凹陷部分，用于容纳第一和第二构件中另一构件的一部分，从而连接第一和第二构件；以及
一可再变形管，该可再变形管靠近所述保持元件，并且能够从至少部分压扁状态再变形成至少部分膨胀状态，使得当所述可再变形管处于至少部分压扁状态时所述保持元件的凹陷部分接合于另一构件并且连接第一和第二构件，并且进一步使得当所述可再变形管处于至少部分膨胀状态时所述保持元件弯曲，以释放另一构件。
优选地，所述保持元件由铝、钛、镁和不锈钢中的至少一种制成。
优选地，所述用于可释放地连接第一和第二构件的装置还包括至少一个用于将所述保持元件连接到第一和第二构件其中之一的紧固件。
优选地，所述可再变形管布置在所述至少一个紧固件和所述保持元件的凹陷部分之间。
优选地，所述用于可释放地连接第一和第二构件的装置还包括靠近所述保持元件凹陷部分的松开部件，从而在所述可再变形管再变形之前从所述保持元件的凹陷部分释放第一和第二构件。
优选地，所述可再变形管由不锈钢所制成。
优选地，所述可再变形管包括一个管及通过引爆再变形所述管的线形炸药组件。
优选地，所述装置在所述保持元件释放第一和第二构件时产生少于500g，介于1000至10000赫兹的震动。
根据本发明另一方面，提供了一种用于可释放地连接第一构件和第二构件的方法，包括：
提供一可变形的管；
将保持元件安装到第一和第二构件之一上，使得保持元件的凹陷部分容纳第一和第二构件中另一构件的一部分，从而连接第一和第二构件，其中所述保持元件的安装使得可再变形管靠近所述保持元件；
再变形所述可再变形管，以沿离开第一和第二构件的方向移动所述保持元件的凹陷部分；以及
从保持元件的凹陷部分释放第一和第二构件。
优选地，保持元件的安装包括在安装点将保持元件的一部分紧固到第一和第二构件的其中之一，使得所述可再变形管位于所述凹陷部分和所述安装点之间。
优选地，所述可再变形管的变形包括引爆位于所述可再变形管中的线形炸药组件。
优选地，从保持元件的凹陷部分释放第一和第二构件产生少于500g，介于1000至10000赫兹之间的震动。
优选地，所述用于可释放地连接第一和第二构件的方法还包括在可变形管再变形前从第一和第二构件松开保持元件的凹陷部分。
根据本发明另一方面，提供了一种用于可释放地连接第一构件和第二构件的装置，包括：
安装到第一和第二构件之一的保持元件，其中所述保持元件接合第一和第二构件中另一个构件而没有直接地连接到所述另一构件；以及
一可再变形管，该可再变形管靠近所述保持元件，并且能够从至少部分压扁状态再变形成至少部分膨胀状态，使得在所述可再变形管处于至少部分压扁状态时所述保持元件接合于另一构件，并且进一步使得在所述可再变形管处于至少部分膨胀状态时所述保持元件弯曲，以释放另一构件。
优选地，所述保持元件是由铝、钛、镁和不锈钢的至少一种制成。
优选地，所述用于可释放地连接第一和第二构件的装置还包括至少一个用于将所述保持元件连接到第一和第二构件其中之一的紧固件。
优选地，所述用于可释放地连接第一和第二构件的装置还包括靠近所述保持元件的松开部件，从而在所述可再变形管变形之前部分地从所述保持元件释放第一和第二构件。
优选地，所述可再变形管由不锈钢所制成。
优选地，所述可再变形管包括一个管及通过引爆再变形所述管的线形炸药组件。
优选地，所述装置在所述保持元件释放第一和第二构件时产生少于500g，介于1000至10000赫兹的震动。
本发明用于可释放地连接第一和第二构件的装置和方法允许通过减少或基本上消除由构件所经受的使用传统技术连接所述构件带来的震动的来源，允许所述构件的柔和释放。因从因所述装置的释放所述构件经受的震动通过显著地消除存储于所述装置中的受限或潜在能量而被减少。同样地，对可释放地连接构件来说，当利用本发明的装置和方法时对由所述构件承载的敏感装置或电子器件造成破坏的风险要比利用传统技术时少。另外，因为对由所述构件承载的敏感装置的破坏风险的减少，通过本发明的装置和方法连接的构件需要较少的保护，这就降低了构件的成本。另外，本发明的所述装置和方法可以利用传统的夹紧箍设计，使得在本发明的所述装置和方法被用于夹紧箍应用时，需要对传统夹紧箍和/或构件进行最小的改变。
用于可释放地连接第一和第二构件的装置包括安装于所述构件其中之一的保持元件和靠近所述保持元件的可再变形管。所述保持元件可与另一构件接合(即保持元件没有安装到的那个构件)，而没有直接地与该另外构件连接。在本发明所述装置的另一个实施例中，所述保持元件可以限定一凹陷部分，其能够容纳另一构件的一部分。在这个实施例中，所述构件通过将保持元件安装到一个构件上被连接起来，并且在所述保持元件的凹陷部分中容纳另一构件的一部分。
所述可再变形管具有至少两种状态，一种至少部分压扁的状态和一种至少部分膨胀的状态。同样地，当所述可再变形管处于至少部分压扁的状态时，所述保持元件连接所述构件。另外，当所述可再变形管处于至少部分膨胀的状态时，所述保持元件释放其中一个构件。为了将所述管从至少部分压扁状态重新变形到至少部分膨胀状态，所述可再变形管可以包括一个管和线形炸药组件，其通过引爆来使所述管变形。当所述管膨胀时，其变形或使所述保持元件的材料屈服。因此，所述装置的元件在所述构件释放过程中不会断裂，当所述保持元件释放所述构件时释放出的受限的或潜在的能量的大小会显著地减少或消除，这就保持了所述构件在释放过程中不会被损坏。例如，用于可释放地连接构件的所述装置和方法在所述保持元件释放所述构件时可以产生基本上少于500g，介于1000和10000赫兹的震动。
为了将所述保持元件安装到其中一个构件，至少一个紧固件可以将所述保持元件连接到所述构件。如果所述装置的实施例包括具有凹陷部分的保持元件，所述可再变形管可以位于所述紧固件和所述保持元件的凹陷部分之间。所述保持元件可由铝、钛、镁、不锈钢或这些金属的组合物制成。所述可再变形管可由不锈钢制成。
如果可行的话，一个松开部件可以被定位于所述保持元件，例如所述保持元件的凹陷部分的附近。所述松开部件可以在所述可再变形管再变形之前从保持元件部分地释放所述构件。当所述保持元件被弯曲从而释放所述构件时，部分释放所述构件可以进一步减少或消除受限能量的释放。
用于可释放地连接构件的方法包括将保持元件安装在其中一个构件上，从而所述可再变形管靠近所述保持元件。另外，所述保持元件的安装使得保持元件的凹陷部分容纳另外一个构件的一部分，从而将各构件连接在一起。所述保持元件可以通过将保持元件的一部分在一安装点上紧固于所述构件而被安装在其中一个构件上，从而使所述可再变形管位于所述凹陷部分和所述安装点之间。
随后可再变形管可以被再变形成将所述保持元件的凹陷部分移开所述构件，并且所述构件因此被彼此分开。如上所述，通过引爆位于所述可再变形管中的线形炸药组件可再变形管可以再变形。另外，在重新变形所述可再变形管之前，保持元件的凹陷部分可以从所述构件松开。
因此，用于本发明可释放地连接构件的所述装置和方法不但牢固地连接构件，而且能够柔和地在适当的时间释放所述构件。所述构件的和缓释放通过保持元件和可再变形管的设计而实现，使得受限的或潜在的能量不会存储在所述装置中，并且因此在部分保持元件被弯曲时不会释放出来。同样地，所述构件受到保护而不会受到在传统释放技术中由受限能量的释放所导致的破坏。另外，保持元件和可再变形管的设计匹配传统夹紧箍的形状，从而使得保持元件和可再变形管在利用这种夹紧箍的应用中可以替代所述传统夹紧箍。
附图说明
现在将通过参考附图以通用术语对本发明进行说明，所述附图无需按比例画出，其中；
图1示出根据本发明一个实施例将卫星连接到运载火箭的夹紧箍；
图2A是根据本发明用于可释放地连接各构件的装置的剖视图，其中所述构件由所述装置连接；
图2B是根据本发明图2A中用于可释放地连接各构件的装置的剖视图，其中所述装置的一部分从所述构件移开；
图3A是用于可释放地连接各构件的装置的另一实施例的剖视图，其中所述构件由所述装置连接；
图3B是图3A中用于可释放地连接构件的装置的另一实施例的剖视图，其中一部分的装置已经从所述构件移开；以及
图4是根据本发明一个实施例的用于可释放地连接各构件的方法的流程图。
具体实施方式
下面将通过参考附图对本发明进行全面的说明，但在其中示出某些，而不是全部的实施例。实际上，这些发明可以用许多不同形式进行实施，并且不被视为对这里所述的实施例构成限制；相反的是，提供的这些实施例使得这种公开满足现行法定要求。相同的附图标记指示相同的构件。
本发明的用于可释放地连接第一和第二构件的装置和方法允许通过减少或基本上消除存储在所述装置中受限的或潜在的能量的释放，实现对所述构件的和缓释放，这种受限的或潜在的能量的释放是使用传统技术被连接在一起的构件所经历的所述震动的来源。因此，本发明在许多应用中是有优势的，诸如用于可释放地连接航空构件的夹紧箍应用，因为其是一种经济的技术可以避免所述夹紧箍连接的构件因夹紧箍分离而造成的过量震动。因此，这种震动的避免可以防止对由所述构件承载的装置或电子器件的损坏。另外，因为减少了对由所述构件承载的敏感装置造成破坏的风险，由本发明装置和方法连接的构件需要较少的保护，这样可以减少所述构件的成本。另外，本发明的装置和方法可以利用传统的夹紧箍设计，从而当本发明的装置和方法被用于夹紧箍应用时，只需对传统夹紧箍做出最小的改变。
用于可释放地连接第一和第二构件的装置，诸如夹紧箍组件，可以通过使用一个能够将构件紧固的带子围绕所述构件的端部，更一般的是，围绕连接于所述构件端部的配件将各构件在结构上连接在一起，用以防止所述构件因该构件所经受的力而分离，所述力诸如是因所述构件的重力或所述结构运动造成的力。例如，根据本发明的一个实施例，图1示出将诸如一颗卫星的第一构件14连接到一运载火箭16的夹紧箍12的位置。在这个实施例中，诸如有效负载连接配件的第二构件18提供了从运载火箭16的顶部到所述卫星的过渡。在其它的实施例中，诸如当多于一个卫星被发射时，使用分送器替代有效负载连接配件。这样，所述夹紧箍12优选地与有效负载连接配件或分送器(dispenser)以及所述卫星的相邻部分接合。如图1所示，有效负载整流罩20在飞过地球大气层时，用于将所述卫星，即构件14与抖振和气动力加热屏蔽开。一旦所述卫星发射结构10离开地球大气，所述卫星不再需要由所述有效负载整流罩20所承担的保护，并且所述有效负载整流罩20从卫星发射结构10分开。在通过夹紧箍分离从所述卫星分开之前，所述运载火箭16将所述卫星移动到希望的轨道。在该应用中，所述夹紧箍12必须将卫星充分地紧固于所述有效负载连接配件或分送器上，从而在所述卫星发射结构10被推进通过地球大气时承载来自卫星惯性负载的力。
图2A示出根据本发明一个实施例的用于可释放地连接构件14、18的装置22的剖视图。构件14、18可以是任何能够可释放连接类型的构件。例如，构件14可以是一空间飞行器，诸如卫星或航天飞机，以及构件18可以是用于构件14的有效负载连接配件或分送器。因此，在空间飞行器的应用中，所述有效负载连接配件或分送器将构件14连接到运载火箭，从而有利于所述构件运动到适合的地点，正如图1所解释的那样。这样，一旦所述构件14、18到达诸如特定卫星轨道的适合位置，就不存在对所述运载火箭的需要，并且因此就不存在所述构件连接的需要。对于能够分开的所述构件来说这是有利的。虽然所述装置对空间飞行器来说是有利的，但是如果希望的话，其它装置也可被用于以连接各种其它构件。
如图2A所示，用于可释放地连接构件的装置22包括保持元件24以及可再变形管26，其也可以被称为夹紧箍组件。所述保持元件24可以用任何一种对现有技术人员来说是公知的方法安装到构件14、18的中的任意一个上。例如，如图2A中的实施例所示，所述保持元件24可以用诸如螺栓的紧固件28安装到构件18，该紧固件延伸穿过所述保持元件24以及构件18，并且用螺母或轴环30被固定到位。所述保持元件24至少围绕所述构件的圆周部分。在那些所述保持元件没有完全地圆周围绕所述构件的实施例中，所述保持元件24，更明确地是，至少将被弯曲的部分的保持元件可以至少部分地分段而允许弯曲，而且保持元件的分段围绕所述构件圆周地隔开。所述分段的保持元件可用任何希望的方式被圆周地分隔开，只要所述分段的保持元件在分离之前提供足够的将所述构件夹紧在一起的力。例如，所述保持元件可以包括四个相同的等间距的分段，诸如以90度的增量彼此间隔开，或围绕其它构件的圆周非均匀地间隔开来。
除了被直接地连接到一个构件以外，所述保持元件24适于在没有直接连接到另一构件的情况下与该另一构件接合。例如，所述保持元件也可以包括凹陷部分36，该凹陷部分可容纳如另一构件即没有安装所述保持元件24的那个构件的唇缘或凸缘部分。因此，在图2A中，在所述保持元件24被安装到所述构件18处，保持元件24的凹陷部分36能够容纳一部分的构件14。如图2A所示，所述保持元件可以被安装到所述构件的其中一个上并且可以具有一般为L形的钩状形状以用于与另一构件接合，该接合不与所述安装有所述保持元件的构件的接合类似。
但是，所述保持元件可以用其它方式接合所述构件。例如，如图3A所示，在本发明的装置22的另一个实施例中，除了容纳构件14的部分以外，保持元件24的凹陷部分32也可以容纳构件18的一部分。因此，对于如图3A所示的用来可释放地连接构件的装置22的实施例，将所述凹陷部分的尺寸定为正好容纳部分两个构件，因此实现两个构件的牢固接合。如上所述，保持元件不直接连接于另一构件上地与另一构件接合。
因为所述保持元件24可能是部分或全部地分段，所述构件14、18可以是任何形状，并且所述保持元件的分段可以在适当的位置设置在构件14、18的部分的周围从而牢固地连接所述构件。因此，与传统的夹紧箍设计不同，由所述保持元件连接的至少所述构件的部分不是强制性地具有圆形的接触面，从而均匀地分布由爆炸螺栓的收紧所产生的所述夹紧箍的张力。本发明的保持元件24可以有效地并且牢固地连接各种形状的构件，因为所述保持元件的分段不会利用圆周张力来连接所述构件。代以所述保持元件24施加力将所述构件保持在一起，如上所述。
在图2A和3A所示的实施例中，所述装置22也包括可再变形管26。所述可再变形管26靠近所述保持元件24。例如，在本发明的所述装置22的实施例中，所述装置22包括保持元件24，其具有凹陷部分32，并且保持元件24带有一紧固件28安装到其中一个构件上，所述可再变形管26可以介于所述紧固件28和所述保持元件24的所述凹陷部分32之间。正如所示的那样，所述可再变形管26设置在由一个构件所限定的腔室中。但是，可替代地，所述可再变形管26可设置在面对所述构件的保持元件所限定的腔室中，或者所述可再变形管26可设置在由所述构件和所述保持元件所限定的对齐腔室的组合所限定的腔室中。根据特定的应用或所述保持元件分段的设置，所述可变形管26可以是连续或分段的。
所述可变形管能够从至少部分压扁的状态再变形成至少部分膨胀的状态。示出在图2A和3A中的可再变形管26示出所述管的至少部分压扁状态。因此，所述保持元件24接合另一构件14，同时所述可再变形管26处于至少部分压扁状态。但是，示出在图2B和3B中的可变形管26示出其至少部分膨胀的状态。因此，所述保持元件24弯曲，同时所述可再变形管26处于至少部分膨胀状态，这就从所述保持元件24释放构件14，并且允许所述构件14、18分离。
所述保持元件24可以由对本领域技术人员来说是公知的任何类型的材料制成，该材料允许所述保持元件24的末端可以从所述构件被弯曲，如图2B和3B所示。例如，所述保持元件24可以由铝、钛、镁、不锈钢或由所有这些或部分材料的组合物形成。
所述可再变形管26可以由对本领域技术人员来说是公知的任何类型的材料制成，该材料允许所述管从至少部分压扁状态再变形成至少部分膨胀状态。例如，所述可再变形管26可以由不锈钢所制成。另外，所述管可由对本领域技术人员来说是公知的任何方法而再变形。在本发明的所述装置22的一个实施例中，所述可再变形管26可以包括一个管以及线形炸药组件，该线形炸药组件通过引爆可将管从至少部分压扁状态再变形成至少部分膨胀状态。这种具有线形炸药组件的可变形管公开在美国专利No.4,685,376中，其内容全文引用结合在此。
另外，本发明用于可释放地连接构件的装置22可以包括松开部件以在所述保持元件弯曲之前松开所述保持元件到构件上的接合。如图3A和3B所示，所述松开部件可以靠近所述保持元件，特别是，所述松开部件38可以靠近所述保持元件24的凹陷部分32。在这点上，所述松开部件38可以比所述可变形管更靠近所述凹陷部分。正如结合所述可变形管所述，所示的松开部件38设置在由一个构件所限定的腔室中。但是，所述松开部件38可替代地设置在由面向所述构件的保持元件所限定的或由所述构件和保持元件限定的对齐腔室的组合所限定的腔室中。
所述松开部件38可以由对本领域技术人员来说任何公知的材料而制成，并且可以松开以对本领域技术人员来说任何公知的方式与各构件的所述保持元件的接合。例如，所述松开部件38可以是与可变形管26相同类型的可变形管，但是有较小的尺寸。因此，所述松开部件38可具有两种状态，如图3A所示的至少部分压扁状态，以及如图3B所示的至少部分膨胀部分。与可变形管26相似，所述松开部件也可以包括一个管和通过引爆使所述管再变形的线形炸药组件。这样，当所述松开部件38处于至少部分压扁状态时，所述保持元件24牢固地接合所述构件。当所述松开部件38处于至少部分膨胀状态时，保持元件24的末端部分轻微地弯曲，这就稍稍地松开保持元件与所述构件的接合。因此，当所述可再变形管26膨胀从而进一步使保持元件24的末端部分弯曲，保持元件的预先松动使其易于弯曲。另外，保持元件的预先松开进一步减少或消除保持元件中的受限或潜在能量，在保持元件24的末端部分完全地弯曲脱出与所述构件的接合时这些能量被释放出来。在包括有松开部件38的发射结构10的本发明的实施例中，经由所述松开部件部分地释放所述保持元件24也可以进一步地减少由于从构件14、18以及从所述运载火箭16分离整流罩20造成的震动，该分离先于所述构件14、18的分离。因轻轻地松开所述保持元件24允许所述构件14、18稍稍移动从而在分离整流罩20时吸收至少部分的震动，可以减少因分离整流罩20造成的对构件14、18的震动。
因此，对比于用来可释放地连接构件的传统装置，有或没有松开部件38，本发明用于可释放地连接构件的装置22极大地减少了因从所述保持元件24释放由所述构件经受的震动。例如，用于太空应用的用来连接构件的传统夹紧箍产生超过500g，介于1000至10000赫兹的震动，其中g是计量单位，其代表着由地球引力所产生的加速度，即1g就是9.81米/秒2(32.2英尺/秒2)。但是，当所述构件由所述保持元件24释放时，本发明的装置22通常产生少于500g，介于1000至10000赫兹的震动。优选地，本发明的所述装置22产生少于100g，介于1000至10000赫兹的震动。因为所述保持元件24没有围绕所述各构件之间的接触面的圆周上收紧，而是通过接合部分所述构件且迫使所述构件朝向彼此而牢固地连接所述构件来代替，所述装置22能够减少或基本消除所述构件在保持元件24释放所述构件时所承受的受限能量。因此，为了释放所述构件，所述保持元件24不会被切断或断裂以释放所述保持元件24中的张力，取而代之的是，保持元件24的末端部分可以被轻轻地从所述构件弯曲，其不会使所述构件受到受限的或潜在的能量的释放过大，如果仍有的话。另外，本发明的所述装置不需要所述构件以依赖所述保持元件的弯曲以外的任何其它方式被连接，所述构件自由地分离而不用像某些传统技术那样断裂所述构件的任何部分。
图4示出根据本发明一个实施例的用于可释放地连接构件的方法的流程图。如步骤40所示，首先设置一可再变形管。然后保持元件可以被安装到其中一个将要被连接的构件，如步骤42所示。保持元件的安装使得保持元件的凹陷部分容纳另外构件的一部分，即保持元件没有连接到的那个构件。另外，所述保持元件的安装使得所述可再变形管靠近所述保持元件。正如上所述，所述保持元件可以在一个安装点被固定于构件，并且可变形管可以被定位在所述安装点和所述保持元件的凹陷部分。
如上所述，如果希望的话，为了允许所述构件的分离，保持元件的凹陷部分可以从所述构件松开。由步骤44所示，所述可再变形管然后可以再变形从而以离开所述各构件的方向移动所述保持元件的凹陷部分。如上所述，所述管通过引爆位于所述可变形管中的线形炸药组件被再变形，从而将可再变形管的状态从至少部分压扁状态改变为至少部分膨胀状态，这就从所述构件弯曲了所述保持元件的非安装部分。通常，激励所述松开部件的控制信号，如果有的话，及可再变形管由控制系统设置，诸如卫星和/或运载火箭承载的控制器。但是，如果希望的话，所述控制信号可以用其它方式提供。最后，如步骤46所示，所述构件从保持元件的凹陷部分被释放。因此，再变形所述可再变形管可将所述保持元件的凹陷部分从所述构件移开的过程不会产生由所述构件经受的并对所述构件造成损坏的震动，因为很小，所以还有的话，当所述保持元件从所述构件移开时，受限能量被释放。对本领域技术人员显而易见的是，所述构件可以从保持元件以其它方式释放，这包括从所述构件移动至少部分的保持元件。
整体上，本发明用于可释放地连接构件的装置和方法牢固地连接构件，而且能够柔和地在适当的时间释放所述构件。通过所述保持元件和可再变形管的设计能够提供所述构件的柔和释放，从而因为所述保持元件围绕所述构件的圆周没有处于张紧状态，受限的或潜在的能量不会存储于所述装置中或因所述构件的分离而释放出来。所代替的是，本发明的保持元件产生用于朝向另一构件驱动所述构件的力。因此，所述保持元件紧固地与所述构件接合，同时所述可变形管处于至少部分压扁状态，但是至少一部分的保持元件在可变形管处于至少部分膨胀状态时被轻轻地从所述构件移开。因此，所述构件可以受到保护，而不受在传统释放技术中受限能量的释放所产生的震动的破坏。另外，保持元件和可变形管的设计与传统夹紧箍的形状匹配，使得所述保持元件和可变形管在利用这种夹紧箍的应用中替代所述传统的夹紧箍。
本领域技术人员会想到在这里所述的本发明的许多修改和其它实施例，这些发明具有在上面说明和附图中所展现出来的指导的益处。因此，应当理解的是，本发明不受限于所公开的特定的实施例，并且修改和其它实施例意在包括于本发明的范围内。尽管在这里使用了特定的术语，但它们仅是通用和说明性质的，并且不是以限制为目的。

Claims (20)

1. 一种用于可释放地连接第一构件和第二构件的装置，包括：
保持元件，该保持元件安装到第一和第二构件之一，并且限定一凹陷部分，用于容纳第一和第二构件中另一构件的一部分，从而连接第一和第二构件；以及
一可再变形管，该可再变形管靠近所述保持元件，并且能够从至少部分压扁状态再变形成至少部分膨胀状态，使得当所述可再变形管处于至少部分压扁状态时所述保持元件的凹陷部分接合于另一构件并且连接第一和第二构件，并且进一步使得当所述可再变形管处于至少部分膨胀状态时所述保持元件弯曲，以释放另一构件。
2. 根据权利要求1所述的用于可释放地连接第一和第二构件的装置，其中所述保持元件由铝、钛、镁和不锈钢中的至少一种制成。
3. 根据权利要求1所述的用于可释放地连接第一和第二构件的装置，其中还包括至少一个用于将所述保持元件连接到第一和第二构件其中之一的紧固件。
4. 根据权利要求3所述的用于可释放地连接第一和第二构件的装置，其中所述可再变形管布置在所述至少一个紧固件和所述保持元件的凹陷部分之间。
5. 根据权利要求1所述的用于可释放地连接第一和第二构件的装置，其中还包括靠近所述保持元件凹陷部分的松开部件，从而在所述可再变形管再变形之前从所述保持元件的凹陷部分释放第一和第二构件。
6. 根据权利要求1所述的用于可释放地连接第一和第二构件的装置，其中所述可再变形管由不锈钢所制成。
7. 根据权利要求1所述的用于可释放地连接第一和第二构件的装置，其中所述可再变形管包括一个管及通过引爆再变形所述管的线形炸药组件。
8. 根据权利要求1所述的用于可释放地连接第一和第二构件的装置，其中所述装置在所述保持元件释放第一和第二构件时产生少于500g，介于1000至10000赫兹的震动。
9. 一种用于可释放地连接第一构件和第二构件的方法，包括：
提供一可变形的管；
将保持元件安装到第一和第二构件之一上，使得保持元件的凹陷部分容纳第一和第二构件中另一构件的一部分，从而连接第一和第二构件，其中所述保持元件的安装使得可再变形管靠近所述保持元件；
再变形所述可再变形管，以沿离开第一和第二构件的方向移动所述保持元件的凹陷部分；以及
从保持元件的凹陷部分释放第一和第二构件。
10. 根据权利要求9所述的用于可释放地连接第一和第二构件的方法，其中保持元件的安装包括在安装点将保持元件的一部分紧固到第一和第二构件的其中之一，使得所述可再变形管位于所述凹陷部分和所述安装点之间。
11. 根据权利要求9所述的用于可释放地连接第一和第二构件的方法，其中所述可再变形管的变形包括引爆位于所述可再变形管中的线形炸药组件。
12. 根据权利要求9所述的用于可释放地连接第一和第二构件的方法，其中从保持元件的凹陷部分释放第一和第二构件产生少于500g，介于1000至10000赫兹之间的震动。
13. 根据权利要求9所述的用于可释放地连接第一和第二构件的方法，其中还包括在可变形管再变形前从第一和第二构件松开保持元件的凹陷部分。
14. 一种用于可释放地连接第一构件和第二构件的装置，包括：
安装到第一和第二构件之一的保持元件，其中所述保持元件接合第一和第二构件中另一个构件而没有直接地连接到所述另一构件；以及
一可再变形管，该可再变形管靠近所述保持元件，并且能够从至少部分压扁状态再变形成至少部分膨胀状态，使得在所述可再变形管处于至少部分压扁状态时所述保持元件接合于另一构件，并且进一步使得在所述可再变形管处于至少部分膨胀状态时所述保持元件弯曲，以释放另一构件。
15. 根据权利要求14所述的用于可释放地连接第一和第二构件的装置，其中所述保持元件是由铝、钛、镁和不锈钢的至少一种制成。
16. 根据权利要求14所述的用于可释放地连接第一和第二构件的装置，其中还包括至少一个用于将所述保持元件连接到第一和第二构件其中之一的紧固件。
17. 根据权利要求14所述的用于可释放地连接第一和第二构件的装置，其中还包括靠近所述保持元件的松开部件，从而在所述可再变形管变形之前部分地从所述保持元件释放第一和第二构件。
18. 根据权利要求14所述的用于可释放地连接第一和第二构件的装置，其中所述可再变形管由不锈钢所制成。
19. 根据权利要求14所述的用于可释放地连接第一和第二构件的装置，其中所述可再变形管包括一个管及通过引爆再变形所述管的线形炸药组件。
20. 根据权利要求9所述的用于可释放地连接第一和第二构件的装置，其中所述装置在所述保持元件释放第一和第二构件时产生少于500g，介于1000至10000赫兹的震动。
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