CN100585194C - 活动撑杆记忆合金自动锁定装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活动撑杆记忆合金自动锁定装置，包括上撑杆(1)、下撑杆(2)、内接头(3)、外接头(4)、双头锁定销(5)、涡卷簧(12)；内接头(3)与上撑杆(1)固定连接，外接头(4)与下撑杆(2)固定连接，外接头(4)的挡板上开有锁定孔(13)；涡卷簧(12)一端固定在内接头(3)上，另一端固定在外接头(4)上，为撑杆展开提供动力；双头锁定销(5)固定安装在内接头(3)上。本发明的双头锁定销(5)带有两个滚珠轴承(8、9)和两个锥形定位销(6、7)，减小了撑杆展开过程中的摩擦力；锁定时利用记忆合金压簧(11)将锥形定位销(6、7)弹入外接头锁定孔(13)内，满足高刚度、高可靠的设计要求。

Description

活动撑杆记忆合金自动锁定装置

技术领域

本发明涉及一种杆状展开锁定装置，特别是一种记忆合金自动锁定杆状展开锁定装置，可作为卫星固定太阳帆板等的支撑机构。

背景技术

太阳电池板展开锁定装置用于实现航天器太阳电池板由发射收拢状态到入轨展开锁定的工作状态。我国现有卫星太阳帆板大都采用折叠式刚性基板，通过铰链扭簧展开锁定。小卫星也沿用传统的铰链扭簧展开锁定机构，太阳帆板展开后刚度低，基频小。

中国专利公开号CN2815880，公开日是2006年9月13日，名称为“太阳能电池帆板伸直及定位机构”中公开了采用展直扭簧、扎紧尼龙带、扎紧尼龙带熔断机构及太阳能电池帆板展直定位机构来展开并定位太阳翼的方法。该方法是太阳能电池帆板在进入太空后，将电阻丝通电，烧断尼龙带，太阳能电池帆板在扭簧的弹力作用下展开。当太阳能电池帆板展开后，利用定位销拉入定位管中，使太阳能电池帆板组构成一个平面阵列。其不足之处是：当太阳翼为单板太阳翼时，扎紧尼龙带及扎紧尼龙带熔断机构相对较复杂，展开后频率较低。

上海宇航系统工程研究所的张武等人在2006年5月的《机械设计》期刊上发表的“太阳电池阵多次展开锁定机构研究”一文。文中介绍了一种用于某卫星太阳电池阵板间多次展开锁定机构，此机构可以分步展开太阳电池板。这种机械锁的主要作用是在太阳板完全展开后对机构进行锁定，并使太阳板一直保持在工作状态。公铰链展开接近末端时，锁臂被迫逆时针转动，当公铰链展开到位时，锁臂在压簧的作用下顺时针转动压入锁定槽内，同时锁臂的凸出物压住驱动杆顶端，公铰链底端也被母铰链顶住，最终实现单点机械锁定，这种机构虽易控制，但是由于是单点机械锁定，其锁定刚度仍然不高，且可靠性较低。

目前的敏捷小卫星需要太阳帆板展开刚度高，基频大，仅靠铰链扭簧展开锁定机构时太阳帆板基频只能达到3Hz左右，已不能满足敏捷小卫星发展的需要。有关刚度高、基频大的太阳帆板展开锁定机构未见相关文献报道。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足之处，提供一种刚度好、基频高的活动撑杆记忆合金自动锁定装置。

本发明的技术解决方案是：活动撑杆记忆合金自动锁定装置，包括上撑杆、下撑杆、内接头、外接头、双头锁定销、涡卷簧；内接头与上撑杆固定连接，外接头与下撑杆固定连接，外接头的两个侧面挡板上分别开有一个锁定孔；涡卷簧一端固定在内接头上，另一端固定在外接头上，为撑杆展开提供动力；双头锁定销固定安装在内接头上，由压簧、锥形定位销、滚珠轴承和双销滑动杆组成；锥形定位销位于双销滑动杆两端，锥形定位销外端固定的滚珠轴承与外接头的挡板接触；双销滑动杆中部套有压簧，用于推动两端的锥形定位销。

所述活动撑杆记忆合金自动锁定装置还包括用于调节涡卷簧预紧力的调节手轮。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明采用带有双头滚珠轴承和锥形定位销的双头锁定销进行机构锁定，减小了撑杆展开过程中的摩擦力；锁定时利用记忆合金压簧将锥形定位销弹入外接头锁定孔内，可以满足高可靠、高刚度的设计要求。

(2)本发明的滚珠轴承和锥形定位销均采用双头方式，只要任一端锥形定位销被弹入锁定孔内就可锁定，与利用常规锁定机构相比，锁定时冲击小，平稳性好，可靠性高。

(3)本发明锁定机构应用在1000kg级的敏捷小卫星固定单翼太阳帆板支撑上，太阳帆板展开状态基频可达10Hz以上，与仅靠现有铰链扭簧展开锁定机构时太阳帆板基频3Hz左右，成倍提高了太阳帆板展开刚度。

附图说明

图1为撑杆机构展开状态零件分解示意图；

图2为撑杆机构折叠状态示意图；

图3为撑杆机构运动中间状态示意图；

图4为本发明机构所采用的双头锁定销示意图。

具体实施方式

下面通过应用在1000kg级的敏捷小卫星固定单翼太阳帆板支撑上的活动撑杆记忆合金自动锁定装置对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明的活动撑杆记忆合金自动锁定装置，包括上撑杆1、下撑杆2、内接头3、外接头4、双头锁定销5、涡卷簧12、外接头4侧面开有锁定孔13、用于预置涡卷簧12预紧力的调节手轮14。内接头3与上撑杆1固定连接，外接头4与下撑杆2固定连接；涡卷簧12一端固定在内接头3上，另一端固定在外接头4上；内接头3上还安装有双头锁定销5。

如图4所示，双头锁定销5由锥形定位销6、7、滚珠轴承8、9、双销滑动杆10和记忆合金压簧11组成；锥形定位销6、7分别位于双销滑动杆10的两端，滚珠轴承9固定在锥形定位销6的外端与外接头4的挡板接触，滚珠轴承8固定在锥形定位销7的外端与外接头4的挡板接触；双销滑动杆10中部套有记忆合金压簧11，用于推动两端的锥形定位销6、7。

当撑杆折叠收拢时，通过调节手轮14预置涡卷簧12旋转角度获得预紧力，双头锁定销5在外接头4挡板的作用下处于压紧状态；当撑杆释放展开时，内接头3、外接头4在涡卷簧12的作用力下旋转展开，双头锁定销5的滚珠轴承8、9沿外接头4内侧滚动，减小撑杆展开时的摩擦阻力，便于撑杆顺利展开；当上撑杆1和下撑杆2展直到位时，双头锁定销5转动到外接头锁定孔13处，双头锁定销5两端的锥形定位销6、7在记忆合金压簧11的作用下被弹入外接头锁定孔13内，实现撑杆锁定。

具体展开步骤为：

(1)用调节手轮14调整涡卷簧12弹力的大小后，撑杆进入工作状态。航天器处于发射状态时，撑杆1与撑杆2折叠收拢，太阳电池板在压紧点处压紧力作用下收拢固定在航天器本体上；此时与撑杆1连接的内接头3和与撑杆2连接的外接头4处于折叠状态，位于内接头3上的锥形定位销6、7在外接头挡板的作用下处于压紧状态，如图2所示。

(2)航天器入轨后，记忆合金解锁器通电解锁，收拢的单太阳电池板压紧点松开；在涡卷簧12的作用下内接头3和外接头4展开，与之相应连接的撑杆1和撑杆2也随动展开；此时，内接头3和外接头4的角度由折叠状态慢慢增大，由于与锥形定位销6、7相连的滚珠轴承8、9的作用，使得其与外接头4的接触部位为滚动摩擦，摩擦力小，便于顺畅展开，如图3所示。

(3)当内接头3和外接头4旋转角度达到180°时，相应的撑杆1和撑杆2也已经被推动到成一直线工作时的位置，此时太阳电池板也已经完全展开到位，就需要对机构进行锁定，并使太阳电池板一直保持在工作状态。这个过程中锥形定位销6、7转到位于外接头4上的锁定孔13处，锥形定位销6、7在记忆合金压簧5弹力的作用下弹入锁定孔13内而锁定机构，阻止机构继续运动，并承受展开时的冲击载荷。此时撑杆1和撑杆2处于展开锁定状态，太阳电池板展开状态基频可达要求的10Hz以上。

Claims (2)

1、活动撑杆记忆合金自动锁定装置，其特征在于：包括上撑杆(1)、下撑杆(2)、内接头(3)、外接头(4)、双头锁定销(5)、涡卷簧(12)；内接头(3)与上撑杆(1)固定连接，外接头(4)与下撑杆(2)固定连接，外接头(4)的两个侧面挡板上各开有一个锁定孔(13)；涡卷簧(12)一端固定在内接头(3)上，另一端固定在外接头(4)上，为撑杆展开提供动力；双头锁定销(5)固定安装在内接头(3)上，由压簧(11)、两个锥形定位销(6、7)、两个滚珠轴承(8、9)和双销滑动杆(10)组成；锥形定位销(6、7)分别位于双销滑动杆(10)两端，锥形定位销(6、7)外端固定的滚珠轴承(9、8)与外接头(4)的挡板接触；双销滑动杆(10)中部套有压簧(11)，所述压簧(11)为记忆合金压簧，用于推动两端的锥形定位销(6、7)。

2、根据权利要求1的活动撑杆记忆合金自动锁定装置，其特征在于：还包括用于调节涡卷簧(12)预紧力的调节手轮(14)。

Images