CN102975872A - 一种无冲击包带式解锁分离机构 - Google Patents

Abstract

一种无冲击包带式解锁分离机构，属于航空航天技术领域，目的在于解决生产成本高、冲击响应大、工作时间长、承载载荷小和污染问题。本发明两个无冲击连接解锁组件的连接螺栓通过包带垫片和螺母与所述包带式分离组件连接；记忆合金筒加热恢复原状；断开轴受拉断裂为两部分，作动弹簧推动导向筒运动，将连接螺栓释放，之后分离弹簧将左包带和右包带推开，其与上支座和下支座的接触分离，从而实现上支座和下支座的分离。本发明实现了三级释放过程，一方面实现了承载力的逐级放大，同时通过逐级释放将冲击响应降到最小；顶紧弹簧和作动弹簧能有效吸收螺栓脆断产生的冲击；无冲击连接解锁组件可以承受较大的夹紧力，包带解锁分离机构可以承载大载荷。

Description

一种无冲击包带式解锁分离机构

技术领域

本发明涉及一种无冲击包带式解锁分离机构，属于航空航天技术领域。

背景技术

航天器需要多种连接、分离机构来实现空间连接与解锁功能，如多级运载火箭的分离、星箭分离、卫星或者宇宙飞船上太阳翼的展开等。以星箭分离为例，由于卫星和火箭在分离前靠多个解锁机构连接，在发射过程中要求多个解锁机构能承载发射的振动载荷，在到达预定区域后要求多个解锁机构同步、低冲击甚至无冲击解锁，实现星箭分离，因此，对解锁机构的承载能力、同步性和解锁产生的冲击都提出了很高的要求。

传统的空间解锁机构采用火工品爆开的方式实现解锁机构的解锁，但是存在研制生产成本高，冲击响应大，不能重复使用及污染等问题，现有的新型解锁分离机构包括基于形状记忆合金的连接分离机构、石蜡驱动释放装置、熔断释放装置等；基于形状记忆合金的连接分离机构，主要应用记忆合金的驱动实现分离螺母分离，其承载能力普遍较低；石蜡驱动释放装置，通过石蜡从固态到液态的膨胀产生机械能，来驱动分离机构分离，承载能力较高，但是需要输入能量高，工作时间长；熔断释放装置采用低熔点的材料受热熔断实现解锁，主要用于较小载荷的释放。

发明内容

本发明的目的在于提出一种无冲击包带式解锁分离机构，解决了现有技术中存在的生产成本高、冲击响应大、工作时间长、承载载荷小和污染问题。

为实现上述目的，本发明的一种无冲击包带式解锁分离机构包括无冲击连接解锁组件和包带式分离组件；

所述无冲击连接解锁组件包括连接螺栓、分离螺母A、分离螺母B、记忆合金筒；所述连接螺栓与所述分离螺母A和所述分离螺母B组成的整体螺纹连接，所述记忆合金筒受热恢复形状，使所述分离螺母A和所述分离螺母B分离；

所述包带式分离组件包括上支座、下支座，左包带、右包带、预压缩分离弹簧和弹簧压片；所述上支座和下支座各有一个V型槽，所述左包带和右包带上有与所述V型槽配合的V型台，左包带和右包带与上支座和下支座通过接触配合；在左包带和右包带与上支座和下支座之间有一预压缩分离弹簧，并通过弹簧压片将其固定；

无冲击连接解锁组件通过螺母夹紧左包带和右包带；所述两个无冲击连接解锁组件的连接螺栓通过包带垫片和螺母与所述包带式分离组件连接。

所述无冲击连接解锁组件还包括、下挡板、安装座、导向筒、断开轴、加热片、上挡板；

所述安装座分为左腔体和右腔体，所述左腔体和所述右腔体中间开有通孔；所述记忆合金筒内表面黏贴所述加热片，所述记忆合金筒安装在所述安装座的右腔体；所述呈阶梯状的导向筒上套有作动弹簧，所述导向筒放置在所述安装座的左腔体，所述作动弹簧通过导向筒的轴肩和安装座的中间隔板作用压紧；所述断开轴右侧顶紧所述记忆合金筒，所述断开轴左侧细轴部分穿过所述记忆合金筒和所述安装座中间开有的通孔，通过螺纹与所述导向筒连接，压紧所述作动弹簧和所述记忆合金筒，所述断开轴右侧与所述上挡板之间设置顶紧弹簧，所述上挡板与所述安装座螺纹连接，约束顶紧弹簧；所述分离螺母A、分离螺母B和分离螺母弹簧作为整体装入导向筒中，下挡板与安装座螺纹连接；连接螺栓与所述分离螺母A和分离螺母B构成的组合体螺纹连接；

所述解锁分离机构的无冲击连接解锁组件还包括隔热筒，所述隔热筒套在所述记忆合金筒上。

本发明的有益效果为：本发明的解锁分离机构有足够的刚度，可以抵抗冲击振动条件；本发明实现了连接螺栓释放到左包带和右包带释放最后到上支座和下支座的三级释放过程，一方面实现了承载力的逐级放大，同时通过逐级释放将冲击响应降到最小；顶紧弹簧和作动弹簧能有效吸收螺栓脆断产生的冲击；无冲击连接解锁组件可以承受较大的夹紧力，包带解锁分离机构可以承载大载荷。

附图说明

图1为本发明的解锁分离机构整体结构示意图；

图2为本发明的解锁分离机构整体结构左视图；

图3为本发明的解锁分离机构仰视图；

图4为图1的C-C剖视图；

图5为本发明的无冲击连接解锁组件工作前结构示意图；

图6为本发明的无冲击连接解锁组件工作后结构示意图；

图7为本发明的解锁分离机构工作前结构示意图；

图8为本发明的解锁分离机构工作后结构示意图；

其中：1、连接螺栓，2、下挡板，3、安装座，4、分离螺母A，5、分离螺母B，6、导向筒，7、分离螺母弹簧，8、作动弹簧，9、断开轴，10、隔热筒，11、记忆合金筒，12、加热片，13、顶紧弹簧，14、上挡板，15、包带垫片，16、螺母，17、左包带，18、上支座，19、下支座，20、预压缩分离弹簧，21、右包带，22、弹簧压片，23、无冲击连接解锁组件，24、包带式分离组件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

参见附图1、附图2及附图3所示，本发明的解锁分离机构包括无冲击连接解锁组件23和包带式分离组件24；所述两个无冲击连接解锁组件23的连接螺栓1通过包带垫片15和螺母16与所述包带式分离组件24连接。

参见附图5，所述无冲击连接解锁组件23包括连接螺栓1、下挡板2、安装座3、分离螺母A4、分离螺母B5、导向筒6、断开轴9、记忆合金筒11、加热片12、隔热筒10、上挡板14；所述安装座3分为左腔体和右腔体，所述左腔体和所述右腔体中间开有通孔；所述记忆合金筒11内表面黏贴所述加热片12，所述记忆合金筒11安装在所述安装座3的右腔体，所述隔热筒10套在所述记忆合金筒11上；所述呈阶梯状的导向筒6上套有作动弹簧8，所述导向筒6放置在所述安装座3的左腔体，所述作动弹簧8通过导向筒6的轴肩和安装座3的中间隔板作用压紧；所述断开轴9右侧顶紧所述记忆合金筒11，所述断开轴9左侧细轴部分穿过所述记忆合金筒11和所述安装座3中间开有的通孔，通过螺纹与所述导向筒6连接，压紧所述作动弹簧8和所述记忆合金筒11，所述断开轴9右侧与所述上挡板14之间设置顶紧弹簧13，所述上挡板14与所述安装座3螺纹连接，约束顶紧弹簧13；所述分离螺母A4、分离螺母B5和分离螺母弹簧7作为整体装入导向筒6中，下挡板2与安装座3螺纹连接；连接螺栓1与所述分离螺母A4和分离螺母B5构成的组合体螺纹连接,。

参见附图4，所述包带式分离组件24包括上支座18，下支座19，左包带17，右包带21，预压缩分离弹簧20和弹簧压片22；所述上支座18和下支座19各有一个V型槽，所述左包带17和右包带21上有与所述V型槽配合的V型台，左包带17和右包带21与上支座18和下支座19通过接触配合；无冲击连接解锁组件23通过螺母夹紧左包带17和右包带21；在左包带17和右包带21与上支座18和下支座19之间有一预压缩分离弹簧20，并通过弹簧压片22将其固定。

所述解锁分离机构的无冲击连接解锁组件23还包括隔热筒10，所述隔热筒10套在所述记忆合金筒11上。

参见附图6、附图7和附图8，本发明的工作过程为：对加热片12通电，对记忆合金筒11进行加热，由于对记忆合金筒11装配前进行了马氏体态预压缩，当温度达到其奥氏体相变温度后，会伸长恢复原来形状；在受限约束条件下，该恢复力作用在断开轴9上，产生一定的拉应力，当该拉应力超过其拉伸强度后，断开轴9会沿削弱槽断裂为两部分，作动弹簧8推动导向筒6向前运动，将导向筒6顶紧在下挡板2上，分离螺母A4和分离螺母B5在分离螺母弹簧7的作用下分离，其上的凸缘滑入导向筒6的凹槽中，从而将连接螺栓1释放。在这个过程中，断开轴9的左半部分随导向筒6一起运动，右半部分受顶紧弹簧13的约束；连接螺栓1释放之后，分离弹簧将左包带17和右包带21推开，其与上支座18和下支座19的接触分离，从而实现上支座18和下支座19的分离。

本发明的断开轴9采用HT150制作，记忆合金筒11采用NiTi记忆合金制作，加热片12采用定制的加热片12，隔热筒10采用聚酰亚胺材料制作，顶紧弹簧13、分离螺母弹簧7、作动弹簧8、分离弹簧用65Mn材料制作，其余全部采用TC4钛合金制作。

Claims (3)

1.一种无冲击包带式解锁分离机构，其特征在于，包括无冲击连接解锁组件（23）和包带式分离组件（24）；

所述无冲击连接解锁组件（23）包括连接螺栓（1）、分离螺母A（4）、分离螺母B（5）、记忆合金筒（11）；所述连接螺栓（1）与所述分离螺母A（4）和所述分离螺母B（5）组成的整体螺纹连接，所述记忆合金筒（11）受热恢复形状，使所述分离螺母A（4）和所述分离螺母B（5）分离；

所述包带式分离组件（24）包括上支座（18）、下支座（19）、左包带（17）、右包带（21）、预压缩分离弹簧（20）和弹簧压片（22）；所述上支座（18）和下支座（19）各有一个V型槽，所述左包带（17）和右包带（21）上有与所述V型槽配合的V型台，左包带（17）和右包带（21）与上支座（18）和下支座（19）通过接触配合；在左包带（17）和右包带（21）与上支座（18）和下支座（19）之间有一预压缩分离弹簧（20），并通过弹簧压片（22）将其固定；

无冲击连接解锁组件（23）通过螺母（16）夹紧左包带（17）和右包带（21）；所述两个无冲击连接解锁组件（23）的连接螺栓（1）通过包带垫片（15）和螺母（16）与所述包带式分离组件（24）连接。

2.根据权利要求1所述的一种无冲击包带式解锁分离机构，其特征在于，所述无冲击连接解锁组件（23）还包括、下挡板（2）、安装座（3）、导向筒（6）、断开轴（9）、加热片（12）、上挡板（14）；

所述安装座（3）分为左腔体和右腔体，所述左腔体和所述右腔体中间开有通孔；所述记忆合金筒（11）内表面黏贴所述加热片（12），所述记忆合金筒（11）安装在所述安装座（3）的右腔体；所述呈阶梯状的导向筒（6）上套有作动弹簧（8），所述导向筒（6）放置在所述安装座（3）的左腔体，所述作动弹簧（8）通过导向筒（6）的轴肩和安装座（3）的中间隔板作用压紧；所述断开轴（9）右侧顶紧所述记忆合金筒（11），所述断开轴（9）左侧细轴部分穿过所述记忆合金筒（11）和所述安装座（3）中间开有的通孔，通过螺纹与所述导向筒（6）连接，压紧所述作动弹簧（8）和所述记忆合金筒（11），所述断开轴（9）右侧与所述上挡板（14）之间设置顶紧弹簧（13），所述上挡板（14）与所述安装座（3）螺纹连接，约束顶紧弹簧（13）；所述分离螺母A（4）、分离螺母B（5）和分离螺母弹簧（7）作为整体装入导向筒（6）中，下挡板（2）与安装座（3）螺纹连接；连接螺栓（1）与所述分离螺母A（4）和分离螺母B（5）构成的组合体螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的一种无冲击包带式解锁分离机构，其特征在于，所述解锁分离机构的无冲击连接解锁组件（23）还包括隔热筒（10），所述隔热筒（10）套在所述记忆合金筒（11）上。

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