CN105984595A - 一种记忆合金驱动的星载锁紧释放装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种记忆合金驱动的星载锁紧释放装置,包括分瓣螺母、承压钢球、保持架、第一压缩弹簧、卡簧、外壳、上盖和分离杆，卡簧直径增大后，其沿保持架凸台下滑，保持架在第一压缩弹簧作用下被向上顶起，带动承压钢球沿第一滚动槽向上运动，直至落入第二滚动槽中，分瓣螺母被解除限制而外张，第二压缩弹簧带动分离杆向下弹出。本发明具有体积小、重量轻、承载能力强、释放冲击小、可靠性高、二次装配简单、可重复使用等优点，具有广泛的适用性和推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种记忆合金驱动的星载锁紧释放装置，特别涉及一种星载光学天线及其他精密部件用的低冲击高可靠性锁紧释放装置。
背景技术
粗指向机构(CPA)是激光终端系统的一个重要组成部分，为了适应卫星发射过程的力学环境条件，需要采用锁紧释放装置将CPA的活动部件进行锁紧，入轨后按照要求进行解锁和释放；由于CPA安装光学天线及其他精密部件对冲击敏感，采用现有的火工品解锁方案虽然技术成熟，但存在起爆解锁冲击大的局限，因此锁紧释放机构需考虑采用非电爆解锁的方案。
发明内容
本发明的技术解决问题是：为克服现有技术的不足，提供一种记忆合金驱动的锁紧释放装置，用于星载光学天线及其他精密部件等低冲击高可靠性锁紧释放。
本发明的技术解决方案是：
一种记忆合金驱动的星载锁紧释放装置,包括分瓣螺母、承压钢球、保持架、第一压缩弹簧、卡簧、外壳、上盖和分离杆，
连接于被分离件上的外壳为中空结构，其底面开有对分离杆不干涉的孔；
置于外壳中的保持架为中空结构，其外壁周向上设有凸台，凸台侧壁与外壳的内壁不发生相对转动；保持架内壁周向上设有半球形保持槽，承压钢球置于保持槽中并可露出；
卡簧为C型非封闭结构，卡簧套于保持架上部并置于其凸台上，第一压缩弹簧套于保持架下部，卡簧直径增大后，第一压缩弹簧可使保持架向上顶起；
置于保持架中的分瓣螺母为一端中空且呈分瓣式弹性外张结构，中空部分正对外壳的孔，分离杆一端穿过外壳的孔并置于分瓣螺母中，在分瓣螺母受外力压缩时，可对分离杆进行锁紧；分瓣螺母外壁同一轴向上设有第一滚动槽和第二滚动槽，置于保持槽中的承压钢球可沿第一滚动槽轴向滑动，至第二滚动槽后承压钢球陷入其中；
上盖置于外壳上，上盖与卡簧接触，保持架顶端与上盖存在行程。
保持槽至少两个。
上盖上设置有凹槽，卡簧直径变大后可进入凹槽中。
分离杆另一端上连接有锁紧螺母，第二压缩弹簧套于锁紧螺母上，分离杆被分瓣螺母释放时，分离杆被快速释放。
保持架在保持架凸台对应处的外壳内壁上开有凹槽，凸台置于凹槽中，使保持架与外壳不发生相对转动。
卡簧与保持架的凸台及上盖均为斜面配合。
分瓣螺母与保持架上端径向开有通孔，键置于通孔中，限制分瓣螺母与保持架发生相对转动。
卡簧直径增大后，其沿保持架凸台滑动，直至落入上盖的凹槽中，保持架在第一压缩弹簧作用下被向上顶起，带动承压钢球沿第一滚动槽向上运动，直至落入第二滚动槽中，分瓣螺母被解除限制而外张，第二压缩弹簧带动分离杆向下弹出。
卡簧直径增大后，其沿保持架凸台斜面及上盖斜面滑动，保持架在第一压缩弹簧作用下被向上顶起，带动承压钢球沿第一滚动槽向上运动，直至落入第二滚动槽中，分瓣螺母被解除限制而外张，第二压缩弹簧带动分离杆向下弹出。
承压钢球落入第二滚动槽之前，保持架顶端与上盖不接触。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明设置卡簧及保持架两级传动机构，卡簧作为触发装置，为以光学天线为代表的星载精密机构及精密元器件提供了低冲击的有利条件，在休眠期间受力微乎其微，工作时所需能量小，直径变大后所释放的驱动力很大，通过释放对保持架凸台的压力使保持架上移；
(2)本发明自张开分瓣螺母使得装置在承载能力不变的基础上结构简单，提高了装置的可靠性，在装置结构内置卡簧，使得装置可在复位机构的作用下恢复使用前状态，利于地面重复试验，并保证了休眠时不被外界干扰影响而自行触发；
(3)本发明具有体积小、重量轻、承载能力强、释放冲击小、可靠性高、二次装配简单、可重复使用等优点，具有广泛的适用性和推广应用价值。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明结构剖视图；
图3为本发明卡簧结构示意图；
图4为本发明保持架结构示意图；
图5为本发明分瓣螺母结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述。
如图1、图2所示，一种记忆合金驱动的星载锁紧释放装置,包括分瓣螺母7、承压钢球8、保持架9、第一压缩弹簧13、卡簧1、外壳11、上盖12和分离杆10，连接于被分离件3上的外壳11为中空结构，其底面开有对分离杆10不干涉的孔；置于外壳11中的保持架9为中空结构，如图4所示，其外壁周向上设有凸台，凸台侧壁与外壳11的内壁不发生相对转动；保持架9内壁周向上设有半球形保持槽，保持槽至少两个，承压钢球8置于保持槽中并可露出；保持架9在保持架9凸台对应处的外壳11内壁上开有凹槽，凸台置于凹槽中，使保持架9与外壳11不发生相对转动。
底面为斜面的卡簧1为C型非封闭结构，如图3所示，卡簧1套于保持架9上部并置于其凸台上，卡簧1初始置于凸台的根部，紧贴保持架9外壁，第一压缩弹簧13套于保持架9下部，第一压缩弹簧13一端置于外壳11底面，另一端作用于凸台底部，可使保持架9向上顶起；
卡簧1为记忆合金，通电加热可使其直径变大。形状记忆合金(Shape MemoryAlloy,简称“SMA”)具有“形状记忆效应”,即当材料被拉伸变形后,卸载后不能完全回复的残余变形,只要对其加热到某一温度之上,则变形消失；当有约束阻止其回复时,SMA会产生很大的回复应力。以NiTi合金为例,通电加热即可提供驱动力作动,回复应力为250-400MPa,其变形量可达8％,循环数十次后性能不变。正因为如此，SMA在航天器，尤其是要求非电爆低冲击解锁的新一代航天器上具有很大的应用空间，基于SMA的星载低冲击锁紧释放装置应运而生。
置于保持架9中的分瓣螺母7为一端中空且呈分瓣式弹性外张结构，如图5所示，中空部分正对外壳的孔，分离杆10一端穿过外壳的孔并置于分瓣螺母7中，在分瓣螺母7受外力压缩时，可对分离杆10进行锁紧；分瓣螺母7外壁同一轴向上设有第一滚动槽71和第二滚动槽72，置于保持槽中的承压钢球8可沿第一滚动槽轴向滑动，至第二滚动槽后承压钢球8陷入其中；第一滚动槽71深小于钢球直径的一半，第二滚动槽72深大于钢球直径的一半；第一滚动槽71宽等于钢球直径，第二滚动槽72宽等于钢球直径；分瓣螺母7与保持架9上端径向开有通孔，键6置于通孔中，限制分瓣螺母7与保持架9发生相对转动。
上盖12置于外壳11上，上盖12与卡簧1接触处为斜面配合，保持架9顶端与上盖12存在间隙。
保持槽、承压钢球8、第一滚动槽71和第二滚动槽72的数量相一致。分离杆10另一端上连接有锁紧螺母14，第二压缩弹簧2套于锁紧螺母14上，分离杆10被分瓣螺母7释放时，分离杆10被快速释放。保持架9凸台的斜面、卡簧1的斜面及上盖12的斜面倾斜度为8～80度。
卡簧1直径增大后，其沿保持架9凸台下滑，保持架9在第一压缩弹簧13作用下被向上顶起，带动承压钢球8沿第一滚动槽71向上运动，承压钢球8落入第二滚动槽72之前，保持架9顶端与上盖12不接触，直至落入第二滚动槽72中，分瓣螺母7被解除限制而外张，第二压缩弹簧2带动分离杆10向下弹出，分离杆落入分离件4的槽内，完成释放功能。
本发明设置卡簧及保持架两级传动机构，卡簧作为触发装置，为以光学天线为代表的星载精密机构及精密元器件提供了低冲击的有利条件，在休眠期间受力微乎其微，工作时所需能量小，直径变大后所释放的驱动力很大，通过释放对保持架凸台的压力使保持架上移；自张开分瓣螺母使得装置在承载能力不变的基础上结构简单，提高了装置的可靠性，在装置结构内置卡簧，使得装置可在复位机构的作用下恢复使用前状态，利于地面重复试验，并保证了休眠时不被外界干扰影响而自行触发。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (10)
1.一种记忆合金驱动的星载锁紧释放装置,其特征在于：包括分瓣螺母(7)、承压钢球(8)、保持架(9)、第一压缩弹簧(13)、卡簧(1)、外壳(11)、上盖(12)和分离杆(10)，
连接于被分离件(3)上的外壳(11)为中空结构，其底面开有对分离杆(10)不干涉的孔；
置于外壳(11)中的保持架(9)为中空结构，其外壁周向上设有凸台，凸台侧壁与外壳(11)的内壁不发生相对转动；保持架(9)内壁周向上设有半球形保持槽，承压钢球(8)置于保持槽中并可露出；
卡簧(1)为C型非封闭结构，卡簧(1)套于保持架(9)上部并置于其凸台上，第一压缩弹簧(13)套于保持架(9)下部，卡簧(1)直径增大后，第一压缩弹簧(13)可使保持架(9)向上顶起；
置于保持架(9)中的分瓣螺母(7)为一端中空且呈分瓣式弹性外张结构，中空部分正对外壳的孔，分离杆(10)一端穿过外壳的孔并置于分瓣螺母(7)中，在分瓣螺母(7)受外力压缩时，可对分离杆(10)进行锁紧；分瓣螺母(7)外壁同一轴向上设有第一滚动槽和第二滚动槽，置于保持槽中的承压钢球(8)可沿第一滚动槽轴向滑动，至第二滚动槽后承压钢球(8)陷入其中；
上盖(12)置于外壳(11)上，上盖(12)与卡簧(1)接触，保持架(9)顶端与上盖(12)存在行程。
2.如权利要求1所述的一种记忆合金驱动的星载锁紧释放装置,其特征在于：保持槽至少两个。
3.如权利要求1所述的一种记忆合金驱动的星载锁紧释放装置,其特征在于：上盖(12)上设置有凹槽，卡簧(1)直径变大后可进入凹槽中。
4.如权利要求1所述的一种记忆合金驱动的星载锁紧释放装置,其特征在于：分离杆(10)另一端上连接有锁紧螺母(14)，第二压缩弹簧(2)套于锁紧螺母(14)上，分离杆(10)被分瓣螺母(7)释放时，分离杆(10)被快速释放。
5.如权利要求1所述的一种记忆合金驱动的星载锁紧释放装置,其特征在于：在保持架(9)凸台对应处的外壳(11)内壁上开有凹槽，凸台置于凹槽中，使保持架(9)与外壳(11)不发生相对转动。
6.如权利要求1所述的一种记忆合金驱动的星载锁紧释放装置,其特征在于：卡簧(1)与保持架(9)的凸台及上盖(12)均为斜面配合。
7.如权利要求1所述的一种记忆合金驱动的星载锁紧释放装置,其特征在于：分瓣螺母(7)与保持架(9)上端径向开有通孔，键(6)置于通孔中，限制分瓣螺母(7)与保持架(9)发生相对转动。
8.如权利要求3所述的一种记忆合金驱动的星载锁紧释放装置,其特征在于：卡簧(1)直径增大后，其沿保持架(9)凸台滑动，直至落入上盖(12)的凹槽中，保持架(9)在第一压缩弹簧(13)作用下被向上顶起，带动承压钢球(8)沿第一滚动槽向上运动，直至落入第二滚动槽中，分瓣螺母(7)被解除限制而外张，第二压缩弹簧(2)带动分离杆(10)向下弹出。
9.如权利要求6所述的一种记忆合金驱动的星载锁紧释放装置,其特征在于：卡簧(1)直径增大后，其沿保持架(9)凸台斜面及上盖(12)斜面滑动，保持架(9)在第一压缩弹簧(13)作用下被向上顶起，带动承压钢球(8)沿第一滚动槽向上运动，直至落入第二滚动槽中，分瓣螺母(7)被解除限制而外张，第二压缩弹簧(2)带动分离杆(10)向下弹出。
10.如权利要求8或9所述的一种记忆合金驱动的星载锁紧释放装置,其特征在于：承压钢球(8)落入第二滚动槽之前，保持架(9)顶端与上盖(12)不接触。
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