CN111946707A - 一种分体式记忆合金弹簧销 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种分体式记忆合金弹簧销,包括安装座、侧盖、底盖、销柱、挡圈、销柱弹簧、销孔座、锁片、锁簧、压板、绝缘隔热垫、加热片、记忆合金片和电连接器,安装座侧面装有侧盖,底部装有底盖;销柱从右侧依次穿过安装座右侧壁圆孔、中间加强筋圆孔、锁片、挡圈、销柱弹簧和左侧壁圆孔,最后插入销孔座上的销孔;锁片一端为圆环,另一端为细长条,细长条端部为一挂钩,挂钩钩挂部位为细长腰形槽;锁片从安装座侧面窄缝插入其内部圆柱孔,细长条部分依次穿过锁簧和压板,最后钩挂在记忆合金片上。本发明弹簧销利用记忆合金受热后恢复变形前状态的原理,结合电连接器实现弹簧销解锁的远程控制,具有体积小、功耗小、操作简便、可重复使用的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种分体式记忆合金弹簧销,尤其适用于分离冲击要求小于100g的微纳卫星星箭分离机构解锁、太阳翼展开解锁或星载天线的展开解锁,也可用于其它有低冲击解锁需求的分离解锁机构。
背景技术
微纳卫星进入轨道后,需要通过拔销器解除星箭分离机构对微纳卫星或天线的锁定,星载天线随卫星进入轨道后,需要通过拔销器解除天线展开机构对天线的锁定。传统拔销器一般采用火工拔销器,存在解锁冲击过大的问题,且只能一次性使用,已逐渐被冲击小的非火工拔销器(如记忆合金拔销器等)所取代。但现有记忆合金拔销器多是直接通过记忆合金来提供拔销力,由于受到功耗和材料性能的限制,记忆合金可以提供的锁紧力一般较小,而拔销器的承载能力也因此受到限制。另外,记忆合金在通电加热动作后,一般只能等到冷却后才能复位,进行下一次试验,虽可重复使用,实际使用特别是做地面试验时并不方便。
发明内容
本发明的技术解决问题:克服现有技术的不足,针对微纳卫星、太阳翼或星载天线在轨分离对解锁冲击小、锁紧力大、可重复使用的任务需求,提供了一种适用于微纳卫星星箭分离机构解锁、星载天线的展开解锁的分体式记忆合金弹簧销。
本发明的技术解决方案:
一种分体式记忆合金弹簧销,包括安装座、侧盖、底盖、销柱、挡圈、销柱弹簧、销孔座、锁片、锁簧、压板、绝缘隔热垫、加热片、记忆合金片和电连接器,
安装座侧面装有侧盖,底部装有底盖;
销柱从右侧依次穿过安装座右侧壁圆孔、中间加强筋圆孔、锁片、挡圈、销柱弹簧和左侧壁圆孔,最后插入销孔座上的销孔;
锁片一端为圆环,另一端为细长条,细长条端部为一挂钩,挂钩钩挂部位为细长腰形槽;锁片从安装座侧面窄缝插入其内部圆柱孔,细长条部分依次穿过锁簧和压板,最后钩挂在记忆合金片上;
加热片有两个,每个有两根引线,所有引线汇集到一个电连接器上,电连接器独立于安装座,可以固定安装在电连接器座或其他结构上。
安装座包含一个腔体,腔体内安装弹簧销组件。
进一步的,所述记忆合金片材料为单程记忆合金或双程记忆合金,其两端为圆环,通过中间一根V形细丝连成一体。
进一步的,V形细丝尖端被锁片挂钩勾住,两侧圆环用紧固螺钉固定在安装座上。
进一步的,所述紧固螺钉从上到下依次穿过侧盖、绝缘隔热垫、记忆合金片、加热片、绝缘隔热垫、压板,最后拧入安装座上的螺孔,形成弹簧销组件。
进一步的,锁定时,将销柱向销孔座方向推动,销柱弹簧受力压缩,销柱插入销孔座上的销孔,在销柱移动过程中,当销柱上的环形槽移动到与锁片位置时,锁片在锁簧的作用下滑入环形槽,销柱在销柱弹簧的作用下将锁片压紧,使销柱不能沿轴向移动,实现销柱锁定。
进一步的,解锁时,可通过通电解锁或手动解锁两种方式。
进一步的,采用通电解锁时,记忆合金弹簧销通过电连接器给两个加热片供电,加热片发热使记忆合金片温度迅速升高,当记忆合金片达到高温相变温度时,引发形状记忆合金效应,中间V形部分变为一字形,同时拉动锁片滑出销柱上的环形槽,当销柱的轴线与锁片上圆孔轴线重合时,由于销柱直径小于锁片圆孔直径,销柱会在销柱弹簧的作用下沿轴线方向向外移动,将销柱从销孔座中拔出,从而实现解锁功能。
进一步的,采用手动解锁时,使用类似硬币的薄片从外侧插入安装座的窄缝,向内推动锁片,当销柱的轴线与锁片上圆孔轴线重合时,由于销柱直径小于锁片圆孔直径,销柱会在销柱弹簧的作用下沿轴线方向向外移动,将销柱从销孔座中拔出,从而实现解锁功能。
进一步的,锁片挂钩钩挂部位为细长腰形槽,因此锁片在移动过程中不会被记忆合金片的V形部分挡住,或者说记忆合金片的V形部分可以在锁片细长腰形槽内相对滑动。
进一步的,通电解锁后,记忆合金片的V形部分变为一字形,此时对电连接器断电,将侧盖打开,拧下两个紧固螺钉,更换新记忆合金片,再复原,将销柱向销孔座方向推动,再次进行锁定操作。
本发明与现有技术相比的优点在于:
(1)本发明采用弹簧代替记忆合金提供拔销力,所提供的拔销力更大且不需要消耗电能,而将记忆合金片作为拔销器自身解锁的触发源,比作为拔销解锁的触发源功率要大,即同等功耗的情况下解锁时间更短;
(2)本发明提供两种解锁方式,既可通过给记忆合金片通电解锁,也可借助工具手动推动锁片解锁;
(3)本发明可以重复使用,当使用记忆合金通电解锁方式解锁后,可以通过更换记忆合金片的形式复位,若使用的记忆合金片为双程记忆合金片时虽然也是通过冷却的方式等待记忆合金片自动复位,但由于记忆合金片的体积尺寸比单纯用记忆合金提供拔销力的解锁装置所用的记忆合金件要小,因此所需冷却时间相对更少;当不需要验证记忆合金解锁性能或不需要使用记忆合金通电解锁方式时,可以借助工具重复手动推动锁片解锁,无需等待,且不需要消耗电能;
(4)本发明将记忆合金弹簧销结构与电连接器进行了分体式设计,弹簧销部分体积小,结构紧凑,记忆合金弹簧销自身安装和插拔电连接器都非常方便;
(5)本发明既可用于微纳卫星星箭分离机构解锁或星载天线的展开解锁,也可用于其它航天器或展开机构的解锁。
附图说明
图1为本发明一种分体式记忆合金弹簧销组成平面图和锁定状态示意图;
图2为本发明一种分体式记忆合金弹簧销组成立体图;
图3为本发明一种分体式记忆合金弹簧销解锁状态示意图;
图4为本发明一种分体式记忆合金弹簧销外形示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
一种分体式记忆合金弹簧销,如图1-4所示,包括安装座1、侧盖2、底盖3、销柱4、挡圈5、销柱弹簧6、销孔座7、锁片8、锁簧9、压板10、绝缘隔热垫11、加热片12、记忆合金片13和电连接器15,安装座1侧面装有侧盖2,底部装有底盖3;
销柱4从右侧依次穿过安装座1右侧壁圆孔、中间加强筋圆孔、锁片8、挡圈5、销柱弹簧6和左侧壁圆孔,最后插入销孔座7上的销孔;
锁片8一端为圆环,另一端为细长条,细长条端部为一挂钩,挂钩钩挂部位为细长腰形槽;锁片8从安装座1侧面窄缝插入其内部圆柱孔,细长条部分依次穿过锁簧9和压板10,最后钩挂在记忆合金片13上;
加热片12有两个,每个有两根引线,所有引线汇集到一个电连接器15上,电连接器15独立于安装座1,可以固定安装在电连接器座或其他结构上。
安装座1包含一个腔体,腔体内安装弹簧销组件。
记忆合金片13材料为单程记忆合金或双程记忆合金,其两端为圆环,通过中间一根V形细丝连成一体。
V形细丝尖端被锁片8挂钩勾住,两侧圆环用紧固螺钉14固定在安装座1上。
所述紧固螺钉14从上到下依次穿过侧盖2、绝缘隔热垫11、记忆合金片13、加热片12、绝缘隔热垫11、压板10,最后拧入安装座1上的螺孔,形成弹簧销组件。
锁定时,将销柱4向销孔座方向推动,销柱弹簧6受力压缩,销柱4插入销孔座7上的销孔,在销柱4移动过程中,当销柱4上的环形槽移动到与锁片8位置时,锁片8在锁簧9的作用下滑入环形槽,销柱4在销柱弹簧6的作用下将锁片8压紧,使销柱不能沿轴向移动,实现销柱锁定。
解锁时,可通过通电解锁或手动解锁两种方式。
采用通电解锁时,记忆合金弹簧销通过电连接器15给两个加热片12供电,加热片12发热使记忆合金片13温度迅速升高,当记忆合金片13达到高温相变温度时,引发形状记忆合金效应,中间V形部分变为一字形,同时拉动锁片8滑出销柱4上的环形槽,当销柱4的轴线与锁片8上圆孔轴线重合时,由于销柱4直径小于锁片8圆孔直径,销柱4会在销柱弹簧6的作用下沿轴线方向向外移动,将销柱4从销孔座7中拔出,从而实现解锁功能,如图3所示。
采用手动解锁时,使用类似硬币的薄片从外侧插入安装座1的窄缝,向内推动锁片8,当销柱4的轴线与锁片8上圆孔轴线重合时,由于销柱4直径小于锁片8圆孔直径,销柱4会在销柱弹簧6的作用下沿轴线方向向外移动,将销柱4从销孔座7中拔出,从而实现解锁功能。
锁片8挂钩钩挂部位为细长腰形槽,因此锁片在移动过程中不会被记忆合金片13的V形部分挡住,或者说记忆合金片13的V形部分可以在锁片8细长腰形槽内相对滑动。
通电解锁后,记忆合金片13的V形部分变为一字形,此时对电连接器15断电,将侧盖2打开,拧下两个紧固螺钉14,更换新记忆合金片,再复原,将销柱4向销孔座方向推动,再次进行锁定操作。
为实现重复使用,需要先将记忆合金弹簧销复位,分为两种情况,一种是通电解锁后复位,另一种是手动解锁后复位。
通电解锁后,记忆合金片13的V形部分已变为一字形,此时对电连接器15断电,将侧盖2打开,拧下两个紧固螺钉14,更换一个新记忆合金片,再将按照图所示复原。用手将销柱4向销孔座方向推动,再次进行锁定操作。
若使用的记忆合金片为双程记忆合金,除了更换新片,还可以通过另一种方式复位,即对电连接器15断电后,当记忆合金片13温度从高温相变温度下降到低温相变温度时,记忆合金片会自动恢复到“V”形。此时可用手将销柱4向销孔座方向推动,再次进行锁定操作。
手动解锁时,记忆合金片13形态不发生任何变化,可以直接用手将销柱4向销孔座方向推动,再次进行锁定操作。
本发明采用弹簧代替记忆合金提供拔销力,所提供的拔销力更大且不需要消耗电能,而将记忆合金片作为拔销器自身解锁的触发源,比作为拔销解锁的触发源功率要大,即同等功耗的情况下解锁时间更短。
本发明可以重复使用,当使用记忆合金通电解锁方式解锁后,可以通过更换记忆合金片的形式复位,若使用的记忆合金片为双程记忆合金片时虽然也是通过冷却的方式等待记忆合金片自动复位,但由于记忆合金片的体积尺寸比单纯用记忆合金提供拔销力的解锁装置所用的记忆合金件要小,因此所需冷却时间相对更少;当不需要验证记忆合金解锁性能或不需要使用记忆合金通电解锁方式时,可以借助工具重复手动推动锁片解锁,无需等待,且不需要消耗电能。
本发明将记忆合金弹簧销结构与电连接器进行了分体式设计,弹簧销部分体积小,结构紧凑,记忆合金弹簧销自身安装和插拔电连接器都非常方便。本发明既可用于微纳卫星星箭分离机构解锁或星载天线的展开解锁,也可用于其它航天器或展开机构的解锁。
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)
1.一种分体式记忆合金弹簧销,其特征在于:包括安装座(1)、侧盖(2)、底盖(3)、销柱(4)、挡圈(5)、销柱弹簧(6)、销孔座(7)、锁片(8)、锁簧(9)、压板(10)、绝缘隔热垫(11)、加热片(12)、记忆合金片(13)和电连接器(15),
安装座(1)侧面装有侧盖(2),底部装有底盖(3);
销柱(4)从右侧依次穿过安装座(1)右侧壁圆孔、中间加强筋圆孔、锁片(8)、挡圈(5)、销柱弹簧(6)和左侧壁圆孔,最后插入销孔座(7)上的销孔;
锁片(8)一端为圆环,另一端为细长条,细长条端部为一挂钩,挂钩钩挂部位为细长腰形槽;锁片(8)从安装座(1)侧面窄缝插入其内部圆柱孔,细长条部分依次穿过锁簧(9)和压板(10),最后钩挂在记忆合金片(13)上;
加热片(12)有两个,每个有两根引线,所有引线汇集到一个电连接器(15)上,电连接器(15)独立于安装座(1),可以固定安装在电连接器座或其他结构上,
安装座(1)包含一个腔体,腔体内安装弹簧销组件。
2.根据权利要求1所述的一种分体式记忆合金弹簧销,其特征在于:所述记忆合金片(13)材料为单程记忆合金或双程记忆合金,其两端为圆环,通过中间一根V形细丝连成一体。
3.根据权利要求2所述的一种分体式记忆合金弹簧销,其特征在于:V形细丝尖端被锁片(8)挂钩勾住,两侧圆环用紧固螺钉(14)固定在安装座(1)上。
4.根据权利要求3所述的一种分体式记忆合金弹簧销,其特征在于:所述紧固螺钉(14)从上到下依次穿过侧盖(2)、绝缘隔热垫(11)、记忆合金片(13)、加热片(12)、绝缘隔热垫(11)、压板(10),最后拧入安装座(1)上的螺孔,形成弹簧销组件。
5.根据权利要求1所述的一种分体式记忆合金弹簧销,其特征在于:锁定时,将销柱(4)向销孔座方向推动,销柱弹簧(6)受力压缩,销柱(4)插入销孔座(7)上的销孔,在销柱(4)移动过程中,当销柱(4)上的环形槽移动到与锁片(8)位置时,锁片(8)在锁簧(9)的作用下滑入环形槽,销柱(4)在销柱弹簧(6)的作用下将锁片(8)压紧,使销柱不能沿轴向移动,实现销柱锁定。
6.根据权利要求1所述的一种分体式记忆合金弹簧销,其特征在于:解锁时,可通过通电解锁或手动解锁两种方式。
7.根据权利要求6所述的一种分体式记忆合金弹簧销,其特征在于:采用通电解锁时,记忆合金弹簧销通过电连接器(15)给两个加热片(12)供电,加热片(12)发热使记忆合金片(13)温度迅速升高,当记忆合金片(13)达到高温相变温度时,引发形状记忆合金效应,中间V形部分变为一字形,同时拉动锁片(8)滑出销柱(4)上的环形槽,当销柱(4)的轴线与锁片(8)上圆孔轴线重合时,由于销柱(4)直径小于锁片(8)圆孔直径,销柱(4)会在销柱弹簧(6)的作用下沿轴线方向向外移动,将销柱(4)从销孔座(7)中拔出,从而实现解锁功能。
8.根据权利要求6所述的一种分体式记忆合金弹簧销,其特征在于:采用手动解锁时,使用类似硬币的薄片从外侧插入安装座(1)的窄缝,向内推动锁片(8),当销柱(4)的轴线与锁片(8)上圆孔轴线重合时,由于销柱(4)直径小于锁片(8)圆孔直径,销柱(4)会在销柱弹簧(6)的作用下沿轴线方向向外移动,将销柱(4)从销孔座(7)中拔出,从而实现解锁功能。
9.根据权利要求1所述的一种分体式记忆合金弹簧销,其特征在于:锁片(8)挂钩钩挂部位为细长腰形槽,因此锁片在移动过程中不会被记忆合金片(13)的V形部分挡住,或者说记忆合金片(13)的V形部分可以在锁片(8)细长腰形槽内相对滑动。
10.根据权利要求1所述的一种分体式记忆合金弹簧销,其特征在于:通电解锁后,记忆合金片(13)的V形部分变为一字形,此时对电连接器(15)断电,将侧盖(2)打开,拧下两个紧固螺钉(14),更换新记忆合金片,再复原,将销柱(4)向销孔座方向推动,再次进行锁定操作。
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Legal Events
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---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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