CN103407584B - 一种卡槽式可控解锁装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卡槽式可控解锁装置，包括被分离部件和驱动被分离部件产生位移的解锁装置，所述的解锁装置包括一容纳缸体和设置于容纳缸体中的解锁驱动装置，所述的解锁驱动装置主要形状记忆合金弹簧和卡扣、卡槽结构组成。本发明采用可逆、可重复工作的形状记忆合金弹簧驱动卡扣，驱动卡扣运动从而控制被分离部件的自锁与解锁，能够在多种工况下迅速、准确地实现被分离部件与分离部件分离。同时该解锁装置结构简单、运动灵活、使用维护方便、可循环多次利用、无污染，提高了解锁装置的可靠性、稳定性及使用寿命，推进了航天器的发展。
Description
技术领域
本发明涉及一种可控解锁装置，尤其是一种采用形状记忆合金驱动的可控解锁装置，属于机械工程与智能材料应用学科领域。
背景技术
航天领域常需要采用一些解锁装置来控制航天器内部机构的分离，在分离过程中解锁装置性能的优劣直接关系到航天器飞行任务的成败。因此应用于航天领域的解锁装置分离之前必须要确保被分离部件与分离部件之间的连接可靠且处于一种自锁状态；在分离时，要保证被分离部件与分离部件的可靠分离，并确保分离过程中或分离之后不影响航天结构的后续工作。现有技术中常采用的解锁装置多以爆炸解锁方式为主，图1为现有技术中一种削弱槽式爆炸螺栓，主要由导爆索11、螺栓体12、炸药13、第一被连接件14、削弱槽15、第二被连接件16构成，当导爆索11获得激励信号引爆螺栓体12内部的炸药13，被引爆的炸药13产生的内能使螺栓体12的内部压力升高，迫使螺栓体12在削弱槽15处断裂，从而实现第一被连接件14与第二被连接件16的分离。该种结构的解锁装置在爆炸时产生的爆炸产物会从分离面溢出，而且爆炸会产生碎片，对周围的设备或环境造成一定程度的污染，严重的有可能会影响到航天器的后续工作,其次现有技术中的该种解锁方式为一次性机构不能重复多次利用，造成不必要的能源浪费及阻碍了航天器的发展。
发明内容
技术问题
本发明要解决的技术问题是提供一种基于形状记忆合金材料的可控解锁装置，该可控装置利用卡扣结构并结合形状记忆合金弹簧的性能实现装置的可控解锁。
技术方案
为了解决上述的技术问题，本发明的卡槽式可控解锁装置，包括被分离部件和驱动被分离部件产生位移的解锁装置，所述的解锁装置包括一容纳缸体和设置于容纳缸体中的解锁驱动装置，所述的容纳缸体由分隔的第一缸体和第二缸体组成，所述的第一缸体和第二缸体之间设有一通孔；所述的解锁驱动装置包括设置于通孔中的卡扣、设置于第一缸体中的预紧弹簧和设置于第二缸体中的形状记忆合金弹簧，其中，所述的卡扣朝向第一缸体的第一施力面设有第一导向斜面和第一止滑面，所述卡扣朝向第二缸体的第二施力面止挡形状记忆合金弹簧的第一端，形状记忆合金弹簧的第二端受用于封闭第二缸体的盖板止挡；所述预紧弹簧的远离分离部件的一端受第一缸体内壁止挡；所述被分离部件朝向第二缸体的表面设有一卡槽，所述的卡槽外表面由第二导向斜面和第二止滑面构成，所述的卡扣的第一止滑面与卡槽的第二止滑面相接触时彼此间形成自锁；所述的形状记忆合金弹簧套设于加热导柱上，所述的加热导柱用于加热形状记忆合金弹簧使其产生形变。
更进一步地，所述的加热导柱底端固定于盖板上，其内部设有一组加热装置，加热装置通过导线与外部控制电路连接。一般地，所述的加热导柱底端开设多个螺纹孔，通过螺栓将加热导柱整体固定的盖板上。所述的加热导柱一般由易导热且耐高温的金属材料或高分子材料制成。
所述的形状记忆合金弹簧受热超过预定温度时，沿自身长度方向发生缩短变形，当温度降低时能够恢复到其变形前的初始形状，而且能够多次可逆循环工作。
本发明的可控解锁装置中，所述的被分离部件在外力作用下装配于第一缸体中，当被分离部件运动到一定位置，所述的被分离部件上卡槽的第二止滑面与卡扣的第一止滑面相接触，此时卡扣自锁于卡槽，实现将被分离部件自锁于容纳缸体，其中所述的预紧弹簧受到所述的分离部件的外压力作用而处于压缩状态。
加热导柱中的加热装置对导柱进行加热，所述的套装于导柱的形状记忆合金弹簧受热，当温度超过一定值时，形状记忆合金弹簧沿自身长度方向发生缩短变形，变形后的形状记忆合金弹簧带动固定于其顶部的卡扣，迫使卡扣与卡槽相脱离，被分离部件处于解锁状态，而处于预紧状态的预紧弹簧推动分离部件向外运动，从而实现被分离部件与容纳缸体的分离。为保证顺利解锁，所述的预紧弹簧产生的预紧力大于解锁状态时被分离部件向外运动所需的弹射力。
有益效果
本发明采用可逆、可重复工作的形状记忆合金弹簧驱动卡扣，驱动卡扣运动从而控制被分离部件的自锁与解锁，能够在多种工况下迅速、准确地实现被分离部件与分离部件分离。同时该解锁装置结构简单、运动灵活、使用维护方便、可循环多次利用、无污染，提高了解锁装置的可靠性、稳定性及使用寿命，推进了航天器的发展。
附图说明
图1 为现有技术中的一种解锁装置结构示意图；
图2（a）为本发明可控解锁装置形状记忆合金弹簧受热前状态示意图；（b）为本发明可控解锁装置形状记忆合金弹簧受热时状态示意图；
图3为本发明可控解锁装置被分离部件结构示意图；
图4为本发明可控解锁装置弹性卡扣结构示意图；
图5为本发明可控解锁装置加热导柱工作示意图；
图6为本发明可控解锁装置缸体结构示意图；
图7为本发明可控解锁装置初始状态结构示意图；
图8为本发明可控解锁装置自锁状态结构示意图；
图9为本发明可控解锁装置解锁状态结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案进行进一步说明。
如图3、图4、图6和图7所示，本实施例的卡槽式可控解锁装置包括被分离部件71和驱动被分离部件71产生位移的解锁装置，所述的解锁装置包括一容纳缸体72和设置于容纳缸体72中的解锁驱动装置，所述的容纳缸体72由分隔的第一缸体61和第二缸体64组成，所述的第一缸体61和第二缸体64之间设有一通孔63；所述的解锁驱动装置包括设置于通孔63中的卡扣73、设置于第一缸体61中的预紧弹簧74和设置于第二缸体64中的形状记忆合金弹簧75，其中，所述的卡扣73朝向第一缸体61的第一施力面41设有第一导向斜面42和第一止滑面44，所述卡扣73朝向第二缸体64的第二施力面43止挡形状记忆合金弹簧75的第一端，形状记忆合金弹簧75的第二端受用于封闭第二缸体64的盖板77止挡；所述预紧弹簧75的远离被分离部件71的一端受第一缸体61内壁止挡；所述被分离部件71朝向第二缸体64的表面33设有一卡槽35，所述的卡槽35外表面由第二导向斜面36和第二止滑面34构成，所述的卡扣73的第一止滑面44与卡槽的第二止滑面34相接触时彼此间形成自锁；所述的形状记忆合金弹簧75套设于加热导柱76上，所述的加热导柱76用于加热形状记忆合金弹簧75使其产生形变。所述的盖板77通过螺栓78固定于容纳缸体72的外表面65设有的螺纹孔66中。
如图2所示，所述的形状记忆合金弹簧75受热超过预定温度时，沿自身长度方向发生缩短变形，当温度降低时能够恢复到其变形前的初始形状，而且能够多次可逆循环工作；形状记忆合金弹簧75以丝状形状记忆合金材料为基体材料，通过特殊工艺定型加工制作，然后截去两端用于固定的部分，最终得到形状记忆合金弹簧成品。当装置处于自锁状态时，其第一端21固定在卡扣73的施力面，第二端22固定在盖板77上；将装置处于解锁状态时，形状记忆合金弹簧75缩短变形，其第一端21带动卡扣73运动，使卡扣73与卡槽35分离，使被分离部件71处于解锁状态。
如图5、图7所示，加热导柱76底端固定于盖板77上，其内部设有一组加热装置52，加热装置52通过外接导线55与外部控制电路57连接。外部电路57由中控器、开关、温度传感器、温度控制器、开关组成。
如图7、图8和图9所示，在被分离部件71的左表面31上施加一外力，被分离部件71在外力作用下沿第一缸体61的第一内表面62运动，当卡槽35的第二导向斜面36运动至卡扣73的第一导向斜面42时，卡槽35对卡扣73施加一作用力，卡扣73在该作用力的作用下运动，随着卡槽35运动的继续，当卡槽35的第二止滑面34运动到卡扣73的第一止滑面44，第二止滑面34与第一止滑面44相配合自锁，卡扣73对被分离部件71运动产生一阻力作用，从而将被分离部件71自锁于容纳缸体72，其自锁状态如图8所示。
当给外部控制电路57施加一激励信号，外部控制电路57进入工作状态控制加热装置52对加热导柱76加热，套装于加热导柱76的形状记忆合金弹簧75受热，当温度超过一定的值，形状记忆合金弹簧75沿其自身长度方向发生缩短变形，缩短后的形状记忆合金弹簧75带动固定于其第一端21的卡扣73，迫使卡扣73与卡槽35相脱离，使被分离部件71处于解锁状态，此时处于预紧压缩状态的预紧弹簧74推动被分离部件71在向外运动，完成被分离部件71与缸体72的分离，其解锁状态如图9所示。当分离过程完成后，温度控制器向外部控制电路57发生一脉冲信号，使外部控制电路57停止工作，形状记忆合金弹簧75逐渐恢复其初始形状，进入下一个工作周期的准备状态，从而实现解锁装置的可逆循环工作。
Claims (5)
1.一种卡槽式可控解锁装置，包括被分离部件(71)和驱动被分离部件(71)产生位移的解锁装置，其特征在于，所述的解锁装置包括一容纳缸体(72)和设置于容纳缸体(72)中的解锁驱动装置，所述的容纳缸体(72)由分隔的第一缸体(61)和第二缸体(64)组成，所述的第一缸体(61)和第二缸体(64)之间设有一通孔(63)；所述的解锁驱动装置包括设置于通孔(63)中的卡扣(73)、设置于第一缸体(61)中的预紧弹簧(74)和设置于第二缸体(64)中的形状记忆合金弹簧(75)，其中，所述的卡扣(73)朝向第一缸体(61)的第一施力面(41)设有第一导向斜面(42)和第一止滑面(44)，所述卡扣(73)朝向第二缸体(64)的第二施力面(43)止挡形状记忆合金弹簧(75)的第一端，形状记忆合金弹簧(75)的第二端受用于封闭第二缸体(64)的盖板(77)止挡；所述预紧弹簧(75)的远离被分离部件(71)的一端受第一缸体(61)内壁止挡；所述被分离部件(71)朝向第二缸体(64)的表面(33)设有一卡槽(35)，所述的卡槽(35)外表面由第二导向斜面(36)和第二止滑面(34)构成，所述的卡扣(73)的第一止滑面(44)与卡槽的第二止滑面(34)相接触时彼此间形成自锁；所述的形状记忆合金弹簧(75)套设于加热导柱(76)上，所述的加热导柱(76)用于加热形状记忆合金弹簧(75)使其产生形变。
2.如权利要求1所述的卡槽式可控解锁装置，其特征在于，所述的加热导柱(76)底端固定于盖板(77)上，其内部设有一组加热装置(52)，加热装置(52)通过外接导线(55)与外部控制电路(57)连接。
3.如权利要求1所述的卡槽式可控解锁装置，其特征在于：所述的形状记忆合金弹簧(75)受热超过预定温度时，沿自身长度方向发生缩短变形，当温度降低时能够恢复到其变形前的初始形状，而且能够多次可逆循环工作。
4.如权利要求2所述的卡槽式可控解锁装置，其特征在于，外部控制电路(57)由中控器、温度传感器、温度控制器和开关组成。
5.如权利要求1所述的卡槽式可控解锁装置，其特征在于，所述的加热导柱(76)由易导热且耐高温的金属材料或高分子材料制成。
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