CN113104239B - 一种热切割解锁装置以及安装解锁方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及星上部件解锁技术领域，提出一种热切割解锁装置以及安装解锁方法。所述热切割解锁装置包括第一支撑部件；第二支撑部件；连接绳圈；以及热切割部件。所述热切割解锁装置占用体积小能有效减少对星上空间的占用；抗冲击能力强，并且使用多个热切割部件互为备份，任意一个热切割部件工作均可以单独完成星上部件解锁，提升了稳定性和可靠性；以及采用了一体化的安装方法，其安装操作简单易操作，可以有效降低成本。

Description

一种热切割解锁装置以及安装解锁方法

技术领域

本发明总的来说涉及星上部件解锁技术领域。具体而言，本发明涉及一种热切割解锁装置以及安装解锁方法。

背景技术

热切割解锁装置是一种连接解锁装置，其中使用绳索将两个或多个部件连接预紧，需要解锁时通过加热热刀，使热刀达到绳索的熔点以熔断绳索，从而实现卫星上部件的解锁释放。热切割解锁装置可以应用的场合包括卫星入轨分离、星上太阳能帆板展开、星上天线展开以及星上载荷展开。

现有技术中的热切割解锁装置存在体积较大，安装操作复杂，需要现场装调的问题，不能满足现今卫星批量化生产的需求。同时，现有技术中热切割解锁装置采用片装陶瓷加热片，其抗冲击性能不足，可靠性较低。

发明内容

为至少部分解决现有技术中热切割解锁装置占用体积大、安装操作复杂、抗冲击性能不足、可靠性低的这些问题，本发明提出一种用于卫星载荷解锁的热切割解锁装置，包括：

第一支撑部件，其构造有第一连接装置，所述第一连接装置用于与第一待解锁部件连接；

第二支撑部件，其构造有第二连接装置，所述第二连接装置用于与第二待解锁部件连接；

连接绳圈，所述连接绳圈用于预紧连接第一支撑部件与第二支撑部件；以及

热切割部件，所述热切割部件用于加热熔断连接绳圈。

在本发明一个实施例中规定，所述第一支撑部件和\或第二支撑部件包括连接绳圈固定孔，所述连接绳圈固定孔用于固定连接绳圈的绳头和绳尾。

在本发明一个实施例中规定，所述第一支撑部件和\或第二支撑部件包括连接绳圈槽，所述连接绳圈槽用于所述连接绳圈缠绕预紧连接第一支撑部件与第二支撑部件。

在本发明一个实施例中规定，所述连接绳圈由迪尼玛纤维沿所述连接绳圈槽缠绕形成。

在本发明一个实施例中规定，所述第一支撑部件和\或第二支撑部件包括承剪台，所述承剪台用于承受横向剪切载荷。

在本发明一个实施例中规定，所述第一支撑部件和\或第二支撑部件包括热刀组件安装台，用于布置热刀组件。

在本发明一个实施例中规定，所述热切割部件包括：

热刀，所述热刀构造有电阻丝和发热体；

推杆，所述推杆与所述热刀相连接；

隔热垫，所述隔热垫布置于热刀与推杆的连接处；

弹簧，所述弹簧环绕布置于推杆外；以及

壳体，所述壳体用于包围所述推杆、隔热垫以及弹簧。

在本发明一个实施例中规定，所述热刀布置于壳体外或者布置于壳体内。

在本发明一个实施例中规定，所述用于卫星载荷解锁的热切割解锁装置包括一个或多个所述热切割部件。

本发明还提出一种利用所述热切割解锁装置安装解锁星上部件的方法，其特征在于，包括下列步骤：

将第一支撑部件和第二支撑部件通过工装固定；

将迪尼玛纤维的一端固定于所述连接绳圈固定孔，并且沿所述连接绳圈槽缠绕，在缠绕可设定的圈数后将所述迪尼玛纤维的另一端固定于所述连接绳圈固定孔；

将所述热切割部件安装于所述连接绳圈外侧；

将所述第一连接装置与第一待解锁部件连接，并且将所述第二连接装置与第二待解锁部件连接以完成安装；

在解锁时将所述热刀通电以使热刀升温；

通过弹簧和推杆推动，将热刀压紧所述连接绳圈以融化迪尼玛纤维切断所述连接绳圈；以及

所述第一支撑部件和第二支撑部件失去所述连接绳圈的约束而分离，完成所述第一待解锁部件和第二待解锁部件之间的解锁。

本发明至少具有如下有益效果，其占用体积小能有效减少对星上空间的占用；抗冲击能力强，并且使用多个热切割部件互为备份，任意一个热切割部件工作均可以单独完成星上部件解锁，提升了稳定性和可靠性；以及采用了一体化的安装方法，其安装操作简单易操作，可以有效降低成本。

附图说明

为进一步阐明本发明的各实施例中具有的及其它的优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。

图1示出了本发明一个实施例中热切割解锁装置的结构示意图。

图2示出了本发明一个实施例中热切割解锁装置的俯视图。

图3示出了本发明一个实施例中热切割解锁装置的第一支撑部件和第二支撑部件缠绕连接绳圈后的示意图。

图4示出了本发明一个实施例中热切割部件的结构示意图。

图5示出了本发明一个实施例中热切割部件的剖面示意图。

图6示出了本发明一个实施例中第二支撑部件的示意图。

具体实施方式

应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。

在本发明中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在…上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在…下或下方”，反之亦然。

在本发明中，各实施例仅仅旨在说明本发明的方案，而不应被理解为限制性的。

在本发明中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。

在此还应当指出，在本发明的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本发明的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。另外，除非另行说明，本发明的不同实施例中的特征可以相互组合。例如，可以用第二实施例中的某特征替换第一实施例中相对应或功能相同或相似的特征，所得到的实施例同样落入本申请的公开范围或记载范围。

在此还应当指出，在本发明的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。以此类推，在本发明中，表方向的术语“垂直于”、“平行于”等等同样涵盖了“基本上垂直于”、“基本上平行于”的含义。

另外，本发明的各方法的步骤的编号并未限定所述方法步骤的执行顺序。除非特别指出，各方法步骤可以以不同顺序执行。

下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本发明。

本发明可用于星箭入轨分离、卫星帆板展开、星上天线展开、星上载荷展开等星上部件分离的场景。如图1-3所示热切割解锁装置包括第一支撑部件(上支撑块)、第二支撑部件(下支撑块)、热切割部件(热刀组件)以及连接绳圈。

第一支撑部件，其构造有第一连接装置，所述第一连接装置用于与第一待解锁部件连接。第二支撑部件，其构造有第二连接装置，所述第二连接装置用于与第二待解锁部件连接。以实现A、B部件的连接分离为例，第一连接装置可以通过螺钉与第一待解锁部件A连接，第二连接装置可以通过螺钉与第二待解锁部件B连接。

通过连接绳圈预紧连接第一支撑部件和第二支撑部件，例如使用迪尼玛纤维张力缠绕以形成连接绳圈，所述连接绳圈包裹第一支撑部件和第二支撑部件，预紧力可以达到2kN以上。

所述第一支撑部件和\或第二支撑部件可以构造有连接绳圈固定孔，所述连接绳圈固定孔用于固定连接绳圈的绳头和绳尾，如图6所示，以构造于第二支撑部件上为例。并且可以构造有连接绳圈槽，所述连接绳圈槽用于所述连接绳圈缠绕预紧连接第一支撑部件与第二支撑部件。例如，先将第一支撑部件和第二支撑部件通过工装固定，将迪尼玛纤维一头穿过所述连接绳圈固定孔，并且通过螺钉将纤维头部固定。使用有张力功能的自动绕线机将迪尼玛纤维均匀缠绕在第一支撑部件与第二支撑部件的连接绳圈槽内。迪尼玛纤维可以选用DM20抗蠕变牌号，其每股直径为0.8mm，纤维恒定张力为8N。纤维缠绕达到可设定的圈数后另一头同样穿过所述连接绳圈固定孔，以完成固定。

所述第一支撑部件和\或第二支撑部件还可以构造有承剪台，所述承剪台用于承受横向剪切载荷。

如图4和图5所示，所述热切割部件用于加热熔断连接绳圈，包括：热刀，所述热刀构造有电阻丝和发热体；推杆，所述推杆与所述热刀相连接；隔热垫，所述隔热垫布置于热刀与推杆的连接处；弹簧，所述弹簧环绕布置于推杆外；以及壳体，所述壳体用于包围所述推杆、隔热垫以及弹簧。所述热刀可以布置于壳体外或者布置于壳体内。所述热切割部件可以设置一个或多个，设置多个热切割部件可以互为备份，只要有一个进行工作就可以实现星上部件的解锁。

以设置两个热切割部件为例，热切割部件布置于所述连接绳圈的两侧，通过弹簧推动压在所述连接绳圈上。例如，使用线径0.8mm，工作行程7mm，最大推力为14N的弹簧推动热刀压在所述连接绳圈上。通电后，任一侧热刀组件加热，热刀表面的温度可以达到1000℃以上，迪尼玛纤维绳圈受热熔断，第一支撑部件和第二支撑部件预紧力逐渐减少直至最后支撑解锁脱离。

在本发明另一个本实施例还提出一种利用所述的用于卫星载荷解锁的热切割解锁装置安装解锁星上部件的方法，其特征在于，包括下列步骤：

将第一支撑部件和第二支撑部件通过工装固定；

将迪尼玛纤维的一端固定于所述连接绳圈固定孔，并且沿所述连接绳圈槽缠绕，在缠绕可设定的圈数后将所述迪尼玛纤维的另一端固定于所述连接绳圈固定孔；

将所述热切割部件安装于所述连接绳圈外侧；

将所述第一连接装置与第一待解锁部件连接，并且将所述第二连接装置与第二待解锁部件连接以完成安装；

在解锁时将所述热刀通电以使热刀升温；

通过弹簧和推杆推动，将热刀压紧所述连接绳圈以融化迪尼玛纤维切断所述连接绳圈；以及

所述第一支撑部件和第二支撑部件失去所述连接绳圈的约束而分离，完成所述第一待解锁部件和第二待解锁部件之间的解锁。

尽管上文描述了本发明的各实施例，但是，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以对其做出各种组合、变型和改变而不背离本发明的精神和范围。因此，此处所公开的本发明的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。

Claims (6)

1.一种热切割解锁装置，其特征在于，包括：

第一支撑部件，其构造有第一连接装置，所述第一连接装置用于与第一待解锁部件连接；

第二支撑部件，其构造有第二连接装置，所述第二连接装置用于与第二待解锁部件连接；

连接绳圈，所述连接绳圈用于预紧连接第一支撑部件与第二支撑部件；以及

热切割部件，所述热切割部件用于加热熔断连接绳圈；

其中第一连接装置通过螺钉与第一待解锁部件连接，第二连接装置通过螺钉与第二待解锁部件连接，所述第一支撑部件和\或第二支撑部件包括连接绳圈固定孔、连接绳圈槽、承剪台以及热刀组件安装台，所述连接绳圈固定孔用于固定连接绳圈的绳头和绳尾，所述连接绳圈槽用于所述连接绳圈缠绕预紧连接第一支撑部件与第二支撑部件，所述承剪台用于承受横向剪切载荷，所述热刀组件安装台用于布置热刀组件。

2.根据权利要求1所述的热切割解锁装置，其特征在于，所述连接绳圈由迪尼玛纤维沿所述连接绳圈槽缠绕形成。

3.根据权利要求1所述的热切割解锁装置，其特征在于，所述热切割部件包括：

热刀，所述热刀构造有电阻丝和发热体；

推杆，所述推杆与所述热刀相连接；

隔热垫，所述隔热垫布置于热刀与推杆的连接处；

弹簧，所述弹簧环绕布置于推杆外；以及

壳体，所述壳体用于包围所述推杆、隔热垫以及弹簧。

4.根据权利要求3所述的热切割解锁装置，其特征在于，所述热刀布置于壳体外或者布置于壳体内。

5.根据权利要求1所述的热切割解锁装置，其特征在于包括一个或多个所述热切割部件。

6.一种利用权利要求1-5之一所述的热切割解锁装置安装解锁星上部件的方法，其特征在于，包括下列步骤：

将第一支撑部件和第二支撑部件通过工装固定；

将迪尼玛纤维的一端固定于所述连接绳圈固定孔，并且沿所述连接绳圈槽缠绕，在缠绕可设定的圈数后将所述迪尼玛纤维的另一端固定于所述连接绳圈固定孔；

将所述第一连接装置与第一待解锁部件连接，并且将所述第二连接装置与第二待解锁部件连接以完成安装；

在解锁时将所述热刀通电以使热刀升温；

通过弹簧和推杆推动，将热刀压紧所述连接绳圈以融化迪尼玛纤维切断所述连接绳圈；以及

所述第一支撑部件和第二支撑部件失去所述连接绳圈的约束而分离，完成所述第一待解锁部件和第二待解锁部件之间的解锁。