CN101402399A - 记忆合金智能解锁机构 - Google Patents

Abstract

记忆合金智能解锁机构，本发明涉及一种空间飞行器用的分离解锁器。本发明是为解决现有航天器的空间解锁采用火工装置实现解锁，存在安全性差以及记忆合金解锁方式存在解锁时间长的问题。本发明的壳体上部侧壁上设有连接板槽，壳体的上部设有与连接板槽垂直的插销孔，连接板设置在连接板槽内，连接板上设有与插销孔相对应且相同直径的连接孔，插销设置在插销孔和连接孔中，记忆合金的上端与插销的下端面固接，记忆合金的下端装在壳体底端面的中心孔内，电路的两端分别与记忆合金连接。本发明采用记忆合金丝、记忆合金片或者记忆合金弹簧通过直接电加热提供驱动力实现智能解锁，解锁时间短、结构简单、具有安全性高、低冲击、可重复使用等优点。

Description

记忆合金智能解锁机构

技术领域

本发明涉及一种空间飞行器用的分离解锁器。

背景技术

航天器需要多种分离解锁机构实现空间解锁功能，如运载火箭和有效载荷的分离、大型太阳板的空间展开等。目前，航天器的空间解锁大都采用火工装置实现解锁，但火工装置存在安全性差，工作时产生较大的冲击等问题，且只能使用一次。随着航天技术的发展，新型航天器对解锁机构的要求越加严格。因此，研究非爆炸性的解锁装置显得尤为必要。

目前可选择的方案包括热蜡、机电线轴、易熔金属、低共熔合金和形状记忆合金等技术，其中形状记忆合金作为智能材料的一种，具有“形状记忆效应”，即当材料被拉伸变形后，卸载不能完全回复的残余变形，只要对其加热到某一温度以上，则变形完全消失；当有约束阻止其回复时，形状记忆合金便会产生很大的回复力。其中钛镍合金(TiNi)是形状记忆合金中综合性能最好的一种，其变形量可达8％，回复应力为250～400MPa，多次循环后性能不变。由于记忆合金需要加热驱动，因此由其制备的解锁机构速度主要依赖于加热方式。当前采用的加热方式有热传导、微波或红外热辐射。如果直接对记忆合金体材料直接通电加热，由于其电阻值小，需要很高的输入功率，对于航天器而言提高大功率是不可行的。但TiNi合金丝、板材以及由丝绕制而成的弹簧具有很高的电阻率，可直接将记忆合金元件作为电阻加热。因此可行、有效且便于控制的加热方法为直接电加热。中国专利号为ZL200810056504.X，公开日为2008年7月23日的发明专利公开了一种张开型自收拢记忆合金解锁器，该专利采用的是电阻丝加热后，再将热量传递给记忆合金，这种解锁方式的缺点是解锁时间长，同时结构复杂，因此，对于解锁时间要求苛刻的场合，该结构的应用就受到了限制。

发明内容

本发明的目的是为解决现有航天器的空间解锁采用火工装置实现解锁，存在安全性差以及记忆合金解锁时间长的问题，提供一种记忆合金智能解锁机构。

本发明包括壳体、插销、连接板、记忆合金和电路，壳体上部侧壁上设有连接板槽，壳体的上部设有与连接板槽垂直的插销孔，连接板设置在连接板槽内，连接板上设有与插销孔相对应且相同直径的连接孔，插销设置在插销孔和连接孔中，记忆合金的上端与插销的下端面固接，记忆合金的下端装在壳体底端面的中心孔内，电路的两端分别与记忆合金连接。

本发明的优点是：一、由于记忆合金丝、记忆合金片或者由记忆合金丝绕制而成的弹簧具有很高的电阻值，本发明采用记忆合金丝、记忆合金片或者由记忆合金丝绕制而成的弹簧通过直接电加热提供驱动力，进而实现智能解锁，解锁时间短，本发明结构简单、具有安全性高、低冲击、可重复使用等优点，可替代当前航天器分离机构上使用的火工装置。二、本发明在未来的小型和微型卫星等航天飞行器上有着广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明记忆合金智能解锁机构的整体结构示意图，图2是壳体的结构示意图，图3是连接板的结构示意图，图4是具体实施方式二安装前的结构示意图，图5是具体实施方式二安装后的结构示意图，图6是具体实施方式二释放后的状态图，图7是具体实施方式三安装前的结构示意图，图8是具体实施方式三安装后的结构示意图，图9是具体实施方式三释放后的状态图，图10是具体实施方式四安装前的结构示意图，图11是具体实施方式四安装后的结构示意图，图12是具体实施方式四释放后的状态图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～图3说明本实施方式，本实施方式包括壳体1、插销2、连接板3、记忆合金4和电路5，壳体1上部侧壁上设有连接板槽1-1，壳体1的上部设有与连接板槽1-1垂直的插销孔1-2，连接板3设置在连接板槽1-1内，连接板3上设有与插销孔1-2相对应且相同直径的连接孔3-1，插销2设置在插销孔1-2和连接孔3-1中，记忆合金4的上端与插销2的下端面固接，记忆合金4的下端装在壳体1底端面的中心孔内，电路5的两端分别与记忆合金4连接。记忆合金4具有比记忆合金体材料更高的电阻率，可以使解锁机构实现低电功率驱动且快速响应。

具体实施方式二：结合图4～图6说明本实施方式，本实施方式的记忆合金4为丝状。记忆合金4为丝状时，记忆合金丝4的移动空间小，力量大。

具体实施方式三：结合图7～图9说明本实施方式，本实施方式的记忆合金4为由丝绕制而成的弹簧。记忆合金4为弹簧状时，记忆合金弹簧的移动空间大，力量小。

具体实施方式四：结合图10～图12说明本实施方式，本实施方式的记忆合金4为片状。记忆合金4为片状时，记忆合金片的移动空间小，力量大。

工作原理：安装前，记忆合金4与插销2连接，同时电路5处于断开状态，见图4、图7或图10；安装后，记忆合金4拉长，插销2插入连接板3上的连接孔3-1中使连接板3固定，当外界给连接板3一个拉力，这样在插销2与连接板3之间就形成一个摩擦力，此时电路5仍处于断开状态，见图5、图8或图11；将电路5通电后，记忆合金4受热使其产生形状记忆效应，记忆合金4就会恢复到原先的状态，同时受到插销2与连接板3摩擦力的约束，记忆合金4就会产生一个回复力，使插销2复位，此时连接板3在外力的作用下就释放掉，达到释放的目的，见图6、图9或图12。记忆合金片和记忆合金弹簧同样具有上述工作原理。

Claims (4)

1、一种记忆合金智能解锁机构，其特征在于：它包括壳体(1)、插销(2)、连接板(3)、记忆合金(4)和电路(5)，壳体(1)上部侧壁上设有连接板槽(1-1)，壳体(1)的上部设有与连接板槽(1-1)垂直的插销孔(1-2)，连接板(3)设置在连接板槽(1-1)内，连接板(3)上设有与插销孔(1-2)相对应且相同直径的连接孔(3-1)，插销(2)设置在插销孔(1-2)和连接孔(3-1)中，记忆合金(4)的上端与插销(2)的下端面固接，记忆合金(4)的下端装在壳体(1)底端面的中心孔内，电路(5)的两端分别与记忆合金(4)连接。

2、根据权利要求1所述的记忆合金智能解锁机构，其特征在于：记忆合金(4)为丝状。

3、根据权利要求1所述的记忆合金智能解锁机构，其特征在于：记忆合金(4)为由丝绕制而成的弹簧。

4、根据权利要求1所述的记忆合金智能解锁机构，其特征在于：记忆合金(4)为片状。

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