CN113071719B - 一种双热刀式压紧释放机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及航天技术领域，特别涉及一种双热刀式压紧释放机构。本发明提供一种新的双热刀式压紧释放机构，该双热刀式压紧释放机构工作时产生的冲击输出很低，无有害气体或碎片生成，对航天器结构和周边仪器基本无影响，对光学仪器不会产生污染，安全可靠、地面测试时可重复使用；安装时，立方星星体压紧在弹性件上，并通过拉绳紧固装置将压紧后的立方星星体固定，用以给定立方星星体弹性势能，工作时，根据解锁指令将两热刀组件先后加热切断拉绳紧固装置中的绳索，然后弹射释放组件中的弹性件将立方星星体弹射驱动。
Description
技术领域
本发明涉及航天技术领域，特别涉及一种双热刀式压紧释放机构。
背景技术
随着航天技术的发展，越来越多的航天器需要在轨展开，而这些可展开的航天器结构需要设置相应的压紧释放装置。该装置是用于航天器发射时实现本体和附件或者部件和部件之间的紧固连接，且入轨后又按既定要求解除约束的机械装置。根据不同的解锁方式，压紧释放装置可以分为火工品装置和非火工品装置。火工品装置是航天器上最早使用，也是最常用的压紧释放装置，但也有不可克服的缺点，如：作动时对结构产生较大的解锁冲击、爆炸后产生的气体存在化学性污染、有较为明显安全隐患、一次性使用等。因此，对非火工品装置应用于研究的工程需求与日俱增。
非火工品装置中常用的是热刀式锁紧释放机构，相比火工品解锁装置，它有显著的优势：对电磁干扰不敏感、解锁冲击小、所需功率电压小、污染小、结构简单、可多次重复试验。目前，国内外的热刀式锁紧释放技术都主要是利用高温共烧陶瓷电热元件(刀片式结构)切断凯夫拉绳(熔点大于500℃)，但其构造相对复杂，质量、体积、所需功率和工作电压均较大(约40W，约42V)由于热刀刀片形结构较尖锐，在与捆绳接触时，由于振动摩擦容易造成彼此间的破坏，且对捆绳的蠕变和张力敏感。这些因素都在严重制约着热刀式锁紧释放装置的应用。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种新的双热刀式压紧释放机构。
本发明具体技术方案如下：
本发明提供一种双热刀式压紧释放机构，包括两套热刀组件、拉绳紧固装置、弹射释放组件，立方星星体设于所述弹射释放组件上且将弹射释放组件中的弹性件压紧，拉绳紧固装置连接立方星星体并将压紧后的立方星星体固定；每套热刀组件均包括两个热刀架和导线，两个所述热刀架左右相对设置，所述导线的一端固定在其中一热刀架上，另一端穿过另一热刀架并与电源连接；两套热刀组件中的热刀架前后一一相对设置，两套热刀架之间设有供绳索贴紧通过的缝隙，且绳索的前后两侧分别紧贴两导线。
进一步地改进，所述拉绳紧固装置包括连接件、吊环、绳索和旋紧装置，所述连接件的上端与所述立方星星体连接，所述吊环连接在所述连接件的下端，所述绳索的中间部位绕设在所述吊环上且所述吊环将所述绳索分成了前后两段，每段分别紧贴一导线，且每段的端部均连接旋紧装置。
进一步地改进，所述旋紧装置包括螺旋固定座、胀紧杆和两螺母，所述胀紧杆穿设于所述螺旋固定座内，两所述螺母分别旋拧在胀紧杆的两端，且所述绳索每段的端部均固定在所述胀紧杆内。
进一步地改进，所述绳索为多股大力马线，且大力马线的长度大于35mm。
进一步地改进，两导线均为直径0.1mm，通电电流为1A的镍铬合金丝。
进一步地改进，所述吊环与所述旋紧装置之间设有导向座，所述绳索每段的端部穿过导向座后与所述旋紧装置连接；
进一步地改进，所述导向座设于4个热刀架围设而成的空间内。
进一步地改进，所述弹射释放组件包括两导向柱和分别设于各所述导向柱上的弹性件，两所述导向柱前后相对设置且上端均穿设于所述立方星星体内并可在所述立方星星体内上下移动，所述立方星星体的下端抵压在两所述弹性件上。
进一步地改进，所述立方星星体的下方设置有多个缓冲装置，各所述缓冲装置均包括套筒、缓冲垫、定位销和缓冲钢垫，所述缓冲垫套设于所述套筒内，缓冲钢垫设于所述缓冲垫上，所述定位销设于所述缓冲钢垫上，所述立方星星体的下端设于所述定位销上。
进一步地改进，各热刀架、螺旋固定座、导向座、两导向柱和套筒均设于基板上，且各热刀架、螺旋固定座、导向座和套筒均通过螺栓与所述基板连接，各所述导向柱的下端均穿过所述基板并与所述基板螺接。
本发明的有益效果如下：
本发明提供一种新的双热刀式压紧释放机构，该双热刀式压紧释放机构工作时产生的冲击输出很低，无有害气体或碎片生成，对航天器结构和周边仪器基本无影响，对光学仪器不会产生污染，安全可靠、地面测试时可重复使用；安装时，立方星星体压紧在弹性件上，并通过拉绳紧固装置将压紧后的立方星星体固定，用以给定立方星星体弹性势能，工作时，根据解锁指令将两热刀组件先后加热切断拉绳紧固装置中的绳索，然后弹射释放组件中的弹性件将立方星星体弹射驱动。
附图说明
图1为本发明中双热刀式压紧释放机构的主视图；
图2为本发明中双热刀式压紧释放机构去掉立方星星体后的结构示意图；
图3为本发明中缓冲装置的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围；有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各权利要求限定。
本发明设计的一种双热刀式压紧释放机构，如图1、图2所示，包括两套热刀组件1、拉绳紧固装置2、弹射释放组件3，立方星星体4设于所述弹射释放组件3上且将弹射释放组件3中的弹性件压紧，拉绳紧固装置2连接立方星星体4并将压紧后的立方星星体4固定；每套热刀组件1均包括两个热刀架101和导线102，两个所述热刀架101左右相对设置，所述导线102的一端固定在其中一热刀架101上，另一端穿过另一热刀架101并与电源连接；两套热刀组件1中的热刀架101前后一一相对设置，两套热刀架101之间设有供绳索203贴紧通过的缝隙，且绳索203的前后两侧分别紧贴两导线102。
本发明提供一种新的双热刀式压紧释放机构，该双热刀式压紧释放机构工作时产生的冲击输出很低，无有害气体或碎片生成，对航天器结构和周边仪器基本无影响，对光学仪器不会产生污染，安全可靠、地面测试时可重复使用；安装时，立方星星体压紧在弹性件上，并通过拉绳紧固装置将压紧后的立方星星体固定，用以给定立方星星体弹性势能，工作时，根据解锁指令将两热刀组件先后加热切断拉绳紧固装置中的绳索，然后弹射释放组件中的弹性件将立方星星体弹射驱动。
本实施例中热刀组件设置为热刀架和导线，通过对导线的加热来熔断绳索，该装置工作时产生的冲击输出很低，无有害气体或碎片生成，对航天器结构和周边仪器基本无影响，对光学仪器不会产生污染，安全可靠、地面测试时可重复使用。
如图2所示，本实施例中所述拉绳紧固装置2包括连接件201、吊环202、绳索203和旋紧装置，所述连接件201的上端与所述立方星星体4连接，所述吊环202连接在所述连接件201的下端，所述绳索203的中间部位绕设在所述吊环202上且所述吊环202将所述绳索203分成了前后两段，每段分别紧贴一导线102，且每段的端部均连接旋紧装置。
本实施例中绳索的一侧通过连接件和吊环与立方星星体连接，另一侧与旋紧装置连接，用以将绳索拉紧，使得绳索更好的贴合导线，便于熔断；且吊环将未缠绕于其上的绳索分成前后相对的两段，每段贴紧一导线，使其先后熔断，如果仅是单套热刀烧断绳索，则绳索不会脱落。
如图2所示，本实施例中所述旋紧装置包括螺旋固定座204、胀紧杆205和两螺母206，所述胀紧杆205穿设于所述螺旋固定座204内，两所述螺母206分别旋拧在胀紧杆205的两端，且所述绳索203每段的端部均固定在所述胀紧杆205内。
本实施例中通过胀紧杆将绳索拉紧固定，并通过螺母将胀紧杆固定在螺旋固定座上，该装置不仅结构简单，使用操作方便，更加便于将绳索拉紧。
本实施例中所述绳索203为多股大力马线，且大力马线的长度大于35mm。
本实施例中两导线102均为直径0.1mm，通电电流为1A的镍铬合金丝。
本实施例中镍铬合金丝是最早被用于加热用途的合金，它抗腐蚀，加热速度快，熔点在1,400℃。
弹性件经预压缩后由大力马线拉住；通电后镍铬合金丝切断大力马线，弹性件弹出。
大力马线是一种的高强度聚乙烯纤维线，现已经被广泛运用于军用品及其他严酷环境大载荷领域：如离岸工程，深海工程，起重机等。其强度比碳纤维高两倍，是目前世界上强度最高的纤维。此外，大力马线的耐腐蚀性极强；抗辐射性好，在紫外线下稳定；断裂伸长率：3.5％，弯曲疲劳性较凯芙拉好；表面光滑，摩擦系数低，不易起毛。最重要的是大力马线的热稳定性一般(≥145℃熔化)所以易被热熔断，适合用于紧急切割解锁装置。
如图2所示，本实施例中所述吊环202与所述旋紧装置之间设有导向座207，所述绳索203每段的端部穿过导向座207后与所述旋紧装置连接；
本实施例中所述导向座207设于4个热刀架101围设而成的空间内。
本实施例中将导向座设置在热刀架围成的空间内，即设置在吊环的下方，可以将绳索在竖直方向拉紧，方便将两段绳索分别紧贴两导线。
如图2所示，本实施例中所述弹射释放组件3包括两导向柱301和分别设于各所述导向柱301上的弹性件302，两所述导向柱301前后相对设置且上端均穿设于所述立方星星体4内并可在所述立方星星体4内上下移动，所述立方星星体4的下端抵压在两所述弹性件302上。
本实施例中弹性件优选弹簧，在绳索熔断后，弹簧给立方星星体弹性力，将立方星星体驱动弹出，此时，立方星星体穿出导向柱。
如图1-图3所示，本实施例中所述立方星星体4的下方设置有多个缓冲装置5，各所述缓冲装置5均包括套筒501、缓冲垫502、定位销503和缓冲钢垫504，所述缓冲垫502套设于所述套筒501内，缓冲钢垫504设于所述缓冲垫502上，所述定位销503设于所述缓冲钢垫504上，所述立方星星体4的下端设于所述定位销503上。
本实施例中设置缓冲装置是为了在将立方星星体压紧在弹簧上时给与立方星星体一缓冲力，同时对立方星星体进行支撑。
如图1、图2所示，本实施例中各热刀架101、螺旋固定座204、导向座207、两导向柱301和套筒501均设于基板6上，且各热刀架101、螺旋固定座204、导向座207和套筒501均通过螺栓与所述基板6连接，各所述导向柱301的下端均穿过所述基板6并与所述基板6螺接
以上所述实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应属于本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种双热刀式压紧释放机构，其特征在于，包括两套热刀组件(1)、拉绳紧固装置(2)、弹射释放组件(3)，立方星星体(4)设于所述弹射释放组件(3)上且将弹射释放组件(3)中的弹性件压紧，拉绳紧固装置(2)连接立方星星体(4)并将压紧后的立方星星体(4)固定；每套热刀组件(1)均包括两个热刀架(101)和导线(102)，两个所述热刀架(101)左右相对设置，所述导线(102)的一端固定在其中一热刀架(101)上，另一端穿过另一热刀架(101)并与电源连接；两套热刀组件(1)中的热刀架(101)前后一一相对设置，两套热刀架(101)之间设有供绳索(203)部分区域贴紧通过的缝隙，且绳索(203)的前后两侧分别紧贴两导线(102)；
所述拉绳紧固装置(2)包括连接件(201)、吊环(202)、绳索(203)和旋紧装置，所述连接件(201)的上端与所述立方星星体(4)连接，所述吊环(202)连接在所述连接件(201)的下端，所述绳索(203)的中间部位绕设在所述吊环(202)上且所述吊环(202)将所述绳索(203)分成了前后两段，每段分别紧贴一导线(102)，且每段的端部均连接旋紧装置。
2.根据权利要求1所述的双热刀式压紧释放机构，其特征在于，所述旋紧装置包括螺旋固定座(204)、胀紧杆(205)和两螺母(206)，所述胀紧杆(205)穿设于所述螺旋固定座(204)内，两所述螺母(206)分别旋拧在胀紧杆(205)的两端，且所述绳索(203)每段的端部均固定在所述胀紧杆(205)内。
3.根据权利要求2所述的双热刀式压紧释放机构，其特征在于，所述绳索(203)为多股大力马线，且大力马线的长度大于35mm。
4.根据权利要求2所述的双热刀式压紧释放机构，其特征在于，两导线(102)均为直径0.1mm，通电电流为1A的镍铬合金丝。
5.根据权利要求2所述的双热刀式压紧释放机构，其特征在于，所述吊环(202)与所述旋紧装置之间设有导向座(207)，所述绳索(203)每段的端部穿过导向座(207)后与所述旋紧装置连接。
6.根据权利要求5所述的双热刀式压紧释放机构，其特征在于，所述导向座(207)设于4个热刀架(101)围设而成的空间内。
7.根据权利要求5所述的双热刀式压紧释放机构，其特征在于，所述弹射释放组件(3)包括两导向柱(301)和分别设于各所述导向柱(301)上的弹性件(302)，两所述导向柱(301)前后相对设置且上端均穿设于所述立方星星体(4)内并可在所述立方星星体(4)内上下移动，所述立方星星体(4)的下端抵压在两所述弹性件(302)上。
8.根据权利要求7所述的双热刀式压紧释放机构，其特征在于，所述立方星星体(4)的下方设置有多个缓冲装置(5)，各所述缓冲装置(5)均包括套筒(501)、缓冲垫(502)、定位销(503)和缓冲钢垫(504)，所述缓冲垫(502)套设于所述套筒(501)内，缓冲钢垫(504)设于所述缓冲垫(502)上，所述定位销(503)设于所述缓冲钢垫(504)上，所述立方星星体(4)的下端设于所述定位销(503)上。
9.根据权利要求8所述的双热刀式压紧释放机构，其特征在于，各热刀架(101)、螺旋固定座(204)、导向座(207)、两导向柱(301)和套筒(501)均设于基板(6)上，且各热刀架(101)、螺旋固定座(204)、导向座(207)和套筒(501)均通过螺栓与所述基板(6)连接，各所述导向柱(301)的下端均穿过所述基板(6)并与所述基板(6)螺接。
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