CN110361826A - 记忆合金驱动主备份结构的轴系间高速率信息传输装置 - Google Patents

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Abstract

记忆合金驱动主备份结构的轴系间高速率信息传输装置，属于机械工程领域，为了解决现有光电滑环其传输为单一通道，一旦损坏直接造成通信的中断，当使用磁悬浮轴承支撑的轴系时，光纤滑环自身轴系的摩擦力矩无法使磁悬浮轴承正常工作的技术问题，该装置包括发射单元和接收单元，发射单元和接收单元结构相同且中心轴对称设置，发射单元安装在回转轴运动端，接收单元固定安装在卫星舱内，发射单元绕回转轴旋转，接收单元相对于发射单元静止不动。该装置是一种非接触式结构，更为广泛应用于没有摩擦力矩在高速率传输信息上。使用记忆合金驱动双反射镜备份方案，提高了轴系间信息传输的可靠性；该装置有效解决了传统传动结构存在间隙过大精度下降的问题。

Description

记忆合金驱动主备份结构的轴系间高速率信息传输装置
技术领域
本发明涉及一种记忆合金驱动主备份结构的轴系间高速率信息传输装置，在转轴间用光通信实现旋转机构一侧采集的信息高速率传输到卫星舱内存储器中，并用记忆合金锁紧和驱动备份结构实现高速率信息传输装置的备份，属于机械工程领域。
背景技术
空间相机、探测器采集信息后需将信息传输到舱内的存储器中进行处理，传统高速率信息传递通过光纤滑环，将连续全周旋转的相机和探测器的信息传输到存储器中，其原理是利用一对光纤自准直器精确的对准来实现两个相对转动结构之间光信号传输的畅通性，对准是通过自身的轴系机械加工和装调实现的，但其传输为单一通道传输，一旦损坏直接造成通信的中断，当使用磁悬浮轴承支撑的轴系时，光纤滑环自身轴系的摩擦力矩无法使磁悬浮轴承正常工作。
采用非接触式光通信方式传输信息可以有效避免摩擦力矩的问题使其可以应用在磁悬浮轴承支撑的轴系中，在其中安装记忆合金固定和驱动的备份结构解决单一通道信息传输的备份问题，并有效解决了传统传动结构存在间隙过大精度下降，间隙过小在轨运行长期不使用的情况下容易失效的问题，提高了装置的可靠性。
发明内容
本发明为了解决现有光电滑环其传输为单一通道，一旦损坏直接造成通信的中断，当使用磁悬浮轴承支撑轴系时，光纤滑环自身轴系的摩擦力矩无法使磁悬浮轴承正常工作的技术问题，提出一种记忆合金驱动主备份结构的转轴间高速率信息传输装置。
本发明的技术方案是：
记忆合金驱动主备份结构的轴系间高速率信息传输装置，其特征是，该装置包括发射单元和接收单元，发射单元和接收单元结构相同且中心轴对称设置，发射单元安装在回转轴运动端，接收单元固定安装在卫星舱内，发射单元绕回转轴旋转，接收单元相对于发射单元静止不动。
所述发射单元包括：备份准直镜组、第一调整垫片、安装框架、反射镜调整垫片、镜座、反射镜、第二调整垫片、准直镜组、记忆合金弹簧、记忆合金固定件、加热丝、第一记忆合金块、反射镜安装架、导轨和第二记忆合金块；
第一调整垫片设置在备份准直镜组和安装框架之间，且固定在安装框架上，通过调整第一调整垫片的角度，使备份准直镜组与回转轴同轴，反射镜用胶粘接到镜座中，反射镜调整垫片设置在镜座与反射镜安装架之间，且固定在反射镜安装架上；第二调整垫片设置在准直镜组和安装框架之间，且将准直镜组固定在安装框架的侧面；反射镜初始位置，调整反射镜调整垫片，使反射镜镜面与回转轴成45°；调整第二调整垫片，使准直镜组出射光经反射镜反射后与回转轴重合；
将两个第一记忆合金块和两个第二记忆合金块与反射镜安装架过盈配合，连接在反射镜安装架的两侧面，导轨与反射镜安装架存在间隙，记忆合金弹簧一端固定在安装框架上，另外一端固定在反射镜安装架，导轨一端与安装框架相连，另一端穿过反射镜安装架，反射镜安装架能在导轨上滑动；
第一记忆合金块和第二记忆合金块固定在记忆合金固定件上，记忆合金固定件与安装框架相连，加热丝放置在第一记忆合金块和第二记忆合金块的内部。
发射单元通过安装框架安装在回转轴上，接收单元通过其安装框架固定在卫星舱内。
其中第一记忆合金块尺寸大于第二记忆合金块，尺寸差大于导轨与反射镜安装架的间隙。
本发明的有益效果是：
1、记忆合金驱动主备份结构的轴系间高速率信息传输装置一种非接触式结构，没有摩擦力矩在高速率传输信息上应用更为广泛，如在磁悬浮轴承支撑的轴系中使用；
2、使用记忆合金驱动双反射镜备份方案，提高了轴系间信息传输的可靠性；
3、应用记忆合金材料本身的材料特性完成反射镜固定及切换功能，有效解决了传统传动结构存在间隙过大精度下降，间隙过小在轨运行长期不使用的情况下容易失效的问题。
附图说明
图1为本发明记忆合金驱动主备份结构的轴系间高速率信息传输装置示意图，其中图1(a)是图1(b)右视图；
图2为图1(a)的A向剖视图，为本发明所述发射单元和接收单元结构组成图；
图3为发射单元或接收单元结构图，其中，图3(a)为发射单元或接收单 元结构图，图3(b)为图3(a)B向剖视图；
图4为切换结构示意图，其中(a)和(b)分别为切换结构初始位置和切 换位置图；
图5为本发明记忆合金驱动主备份结构的轴系间高速率信息传输装置四种工作模式图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步说明
如图1(a)和1(b)所示，记忆合金驱动主备份结构的轴系间高速率信息传输装置，如图2所示，该装置包括发射单元1和接收单元2，发射单元1和接收单元2结构相同且中心轴对称设置，发射单元1安装在回转轴3运动端，接收单元2固定安装在卫星舱内，发射单元1绕回转轴3旋转，接收单元2相对于发射单元1静止不动。
如图2和图3所示，所述发射单元1包括：备份准直镜组1-1、第一调整垫片1-2、安装框架1-3、反射镜调整垫片1-4、镜座1-5、反射镜1-6、第二调整垫片1-7、准直镜组1-8、记忆合金弹簧1-9、记忆合金固定件1-10、加热丝1-11、第一记忆合金块1-12、反射镜安装架1-13、导轨1-14和第二记忆合金块1-15。
如图2所示，发射单元1通过安装框架1-3安装在回转轴3上，接收单元2 通过其安装框架固定在卫星舱内。第一调整垫片1-2设置在备份准直镜组1-1和安装框架1-3之间，且通过三个螺钉固定在安装框架1-3上，通过调整第一调整垫片1-2的角度，使备份准直镜组1-1与回转轴3同轴，反射镜1-6用胶粘接到镜座1-5中，反射镜调整垫片1-4设置在镜座1-5与反射镜安装架1-13之间，并通过3个螺钉固定在反射镜安装架1-13上。第二调整垫片1-7设置在准直镜组1-8和安装框架1-3之间，并通过三个螺钉将准直镜组1-8固定在安装框架1-3 的侧面；反射镜1-6初始位置，利用反射镜调整垫片1-4进行调整，使反射镜1-6 镜面与回转轴3成45°，然后再利用第二调整垫片1-7进行调整，使准直镜组1-8 出射光经反射镜1-6反射后与回转轴3重合。
如图3(a)和(b)所示，本方案在初始安装位置，将两个第一记忆合金块 1-12和两个第二记忆合金块1-15连接在反射镜安装架1-13的两侧面，其中反射镜安装架1-13侧面配合位置与两个第一记忆合金块1-12和两个第二记忆合金块 1-15过盈配合，导轨1-14一端与安装框架1-3相连，另一端穿过反射镜安装架 1-13。第一记忆合金块1-12尺寸大于第二记忆合金块1-15，尺寸差大于导轨1-14 与反射镜安装架1-13的间隙。记忆合金弹簧1-9一端固定在安装框架1-3上，另外一端固定在反射镜安装架1-13上。第一记忆合金块1-12和第二记忆合金块 1-15通过螺钉固定在记忆合金固定件1-10上，记忆合金固定件1-10与安装框架 1-3通过螺钉相连，加热丝1-11放置在第一记忆合金块1-12和第二记忆合金块 1-15的内部，可以使记忆合金块快速加热，此时记忆合金弹簧1-9处于拉伸状态，此位置为切换结构的初始状态，如图4(a)所示。通过给加热丝1-11通电，加热第一记忆合金块1-12和第二记忆合金块1-15，当记忆合金块达到相变温度后，第一记忆合金块1-12和第二记忆合金块1-15收缩，相变回复力使第一记忆合金块1-12和第二记忆合金块1-15从反射镜安装架1-13中拔出，此时，加热记忆合金弹簧1-9记忆合金弹簧受热收缩，拉动反射镜安装架1-13在导轨1-14上滑动最后与安装框架1-3接触，此时，第一记忆合金块1-12和第二记忆合金块1-15停止加热，恢复初始状态记忆合金块1-15插入到反射镜安装1-13中，插入的反射镜安装架1-13的位置为初始阶段与记忆合金块1-12配合位置在切换后反射镜 1-6不需要保证位置精度，变回初始长度的记忆合金块插入到反射镜安装架1-13 中起到限位作用即可，由于第一记忆合金块1-12尺寸大于第二记忆合金块1-15，此时是间隙配合，停止加热记忆合金弹簧1-9，此位置为切换位置，如图4(b) 所示。
结合图2，如图5(a)所示，初始状态工作模式，发射单元1中准直镜组 1-8通过光纤与外设备信息源相连，信息通过准直镜组1-8进入发射单元1，分别通过发射单元1和接收单元2的反射镜1-6将信息传输到接收单元2中，并通过接收单元2的准直镜组导入到外设备的存储器中。图5(b)为发射单元1的准直镜组1-8出现故障后，移动发射单元的反射镜1-6切换到发射单元备份准直镜组1-1。图5(c)当发射单元和接收单元准直镜组1-8都发生故障后，移动发射单元和接收单元的反射镜1-6，此时发射单元和接收单元备份准直镜组1-1进行通信；图5(d)接收单元准直镜组1-8出现故障，移动接收单元反射镜1-6 使发射单元准直镜组1-8与接收单元备份准直镜组1-1进行通信。

Claims (4)

1.记忆合金驱动主备份结构的轴系间高速率信息传输装置，其特征是，该装置包括发射单元(1)和接收单元(2)，发射单元(1)和接收单元(2)结构相同且中心轴对称设置，发射单元(1)安装在回转轴(3)运动端，接收单元(2)固定安装在卫星舱内，发射单元(1)绕回转轴(3)旋转，接收单元(2)相对于发射单元(1)静止不动。
2.根据权利要求1所述的记忆合金驱动主备份结构的轴系间高速率信息传输装置，其特征在于，所述发射单元(1)包括：备份准直镜组(1-1)、第一调整垫片(1-2)、安装框架(1-3)、反射镜调整垫片(1-4)、镜座(1-5)、反射镜(1-6)、第二调整垫片(1-7)、准直镜组(1-8)、记忆合金弹簧(1-9)、记忆合金固定件(1-10)、加热丝(1-11)、第一记忆合金块(1-12)、反射镜安装架(1-13)、导轨(1-14)和第二记忆合金块(1-15)；
第一调整垫片(1-2)设置在备份准直镜组(1-1)和安装框架(1-3)之间，且固定在安装框架(1-3)上，通过调整第一调整垫片(1-2)的角度，使备份准直镜组(1-1)与回转轴(3)同轴；反射镜(1-6)用胶粘接到镜座(1-5)中，反射镜调整垫片(1-4)设置在镜座(1-5)与反射镜安装架(1-13)之间，且固定在反射镜安装架(1-13)上；第二调整垫片(1-7)设置在准直镜组(1-8)和安装框架(1-3)之间，且将准直镜组(1-8)固定在安装框架(1-3)的侧面；反射镜(1-6)初始位置，调整反射镜调整垫片(1-4)，使反射镜(1-6)镜面与回转轴(3)成45°；调整第二调整垫片(1-7)，使准直镜组(1-8)出射光经反射镜(1-6)反射后与回转轴(3)重合；
将两个第一记忆合金块(1-12)和两个第二记忆合金块(1-15)与反射镜安装架(1-13)过盈配合，连接在反射镜安装架(1-13)的两侧面，导轨(1-14)与反射镜安装架(1-13)存在间隙，记忆合金弹簧(1-9)一端固定在安装框架(1-3)上，另外一端固定在反射镜安装架(1-13)；导轨1-14一端与安装框架1-3相连，另一端穿过反射镜安装架1-13，反射镜安装架(1-13)能在导轨(1-14)上滑动；
第一记忆合金块(1-12)和第二记忆合金块(1-15)固定在记忆合金固定件(1-10)上，记忆合金固定件(1-10)与安装框架(1-3)相连，加热丝(1-11)放置在第一记忆合金块(1-12)和第二记忆合金块(1-15)的内部。
3.根据权利要求2所述的记忆合金驱动主备份结构的轴系间高速率信息传输装置，其特征在于，发射单元(1)通过安装框架(1-3)安装在回转轴(3)上，接收单元(2)通过其安装框架固定在卫星舱内。
4.根据权利要求2所述的记忆合金驱动主备份结构的轴系间高速率信息传输装置，其特征在于，其中第一记忆合金块(1-12)尺寸大于第二记忆合金块(1-15)，尺寸差大于导轨(1-14)与反射镜安装架(1-13)的间隙。
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