CN113428390A - 一种记忆合金驱动的卫星释放装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及航空领域，尤其涉及一种记忆合金驱动的卫星释放装置，包括：卫星连接部和火箭连接部；其中，卫星连接部包括：卫星框和台阶轴；火箭连接部包括：拉钩、拉杆、长肘杆、短肘杆、火箭框、支撑架、滑环驱动弹簧、滑环、导向杆、止动销和记忆合金丝。本申请提供的记忆合金驱动的卫星释放装置在实现分离的过程中，利用记忆合金丝作为分离动力源，能量密度高、结构简单、可靠性好；采用肘杆分离结合机构，使用维护方便、解锁速度快、工作可靠性高，没有任何冲击，为卫星分离提供平稳安全的环境条件；并且本申请的集成度高、质量轻、所有运动机构都位于卫星框和火箭框之间的外壳内部，方便生产和装拆。

Description

一种记忆合金驱动的卫星释放装置

技术领域

本申请涉及航空领域，尤其涉及一种记忆合金驱动的卫星释放装置。

背景技术

卫星释放装置一般是通过连接解锁装置实现卫星和运载火箭的连接、解锁，并且通过解锁驱动装置为连接解锁装置提供解锁能量，以实现卫星和运载火箭的解锁分离。

从驱动形式上区分，解锁驱动装置可以是火工驱动分离装置或者机械驱动分离装置。火工驱动分离装置的优点在于能量密度高、使用维护方便、解锁速度快、工作可靠性高，但缺点是对复杂电磁环境耐受性差、火药或炸药引爆造成的冲击环境量级较高、解锁冲量大(例如：采用M8或M12的爆炸螺栓，冲击量级一般在12000g以上)，对有效载荷工作可靠性容易造成不可预知的影响。而一般的机械驱动分离装置虽然在解锁环节避免了火药、炸药的爆炸冲击，但是其存在结构复杂、体积大的缺点，消耗了运载火箭的有效载荷，并且还缺乏火工驱动分离装置的能量密度高、使用维护方便、解锁速度快、工作可靠性高的特点。

因此，如何保证卫星释放装置具有能量密度高、解锁速度快、结构简单的特点，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种记忆合金驱动的卫星释放装置，以保证卫星释放装置具有能量密度高、解锁速度快、结构简单的特点。

为解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

一种记忆合金驱动的卫星释放装置，包括：卫星连接部和火箭连接部；其中，卫星连接部包括：卫星框和台阶轴；卫星框的一端用于与卫星连接，台阶轴直径较小的一端与卫星框的另一端固定连接；火箭连接部包括：拉钩、拉杆、长肘杆、短肘杆、火箭框、支撑架、滑环驱动弹簧、滑环、导向杆、止动销和记忆合金丝；火箭框的一端用于与运载火箭连接；拉钩的头部向内勾至台阶轴直径较大的一端；拉钩的尾部的外侧与长肘杆的一端铰接，长肘杆的另一端与短肘杆的一端的铰接，短肘杆的另一端与火箭框的另一端铰接；拉钩的尾部的内侧与支撑架的一端铰接，支撑架的另一端与火箭框的另一端固定连接；拉杆的一端与滑环的侧壁铰接，拉杆的另一端与长肘杆的中部铰接；导向杆的一端与火箭框的另一端固定连接，导向杆的另一端具有起限位作用的限位凸起；滑环套装于导向杆上，并且位于限位凸起和火箭框之间；滑环驱动弹簧设置于滑环和限位凸起之间；滑环的侧壁上开设有止动孔，止动销的前端插装于止动孔内，止动销的尾端与记忆合金丝的前端连接，以通过记忆合金丝的通电收缩拉动止动销从止动孔内缩回。

如上所述的记忆合金驱动的卫星释放装置，其中，优选的是，卫星框具有贯通两端的台阶孔，台阶孔的大孔中容纳有螺母，并且螺母的直径大于台阶孔的小孔的直径，台阶轴直径较小的一端从台阶孔的小孔穿入，并且与位于台阶孔的大孔内的螺母连接，以实现台阶轴与卫星框的固定连接。

如上所述的记忆合金驱动的卫星释放装置，其中，优选的是，卫星连接部还包括：保护盖，保护盖扣合至卫星框的台阶孔的大孔处，以从卫星框的一端封闭台阶孔。

如上所述的记忆合金驱动的卫星释放装置，其中，优选的是，火箭框的另一端具有铰接耳，短肘杆的另一端与铰接耳铰接，以实现短肘杆与火箭框的铰接。

如上所述的记忆合金驱动的卫星释放装置，其中，优选的是，通过两个铰接耳与一个短肘杆铰接，一个短肘杆与两个长肘杆铰接，两个长肘杆与一个拉钩铰接，两个长肘杆与一个拉杆铰接，并且一个所述短肘杆位于两个所述铰接耳之间，一个所述短肘杆位于两个所述长肘杆之间，一个所述拉钩位于两个所述长肘杆之间，一个所述拉杆位于两个所述长肘杆之间，组成一个均匀分布勾合装置。

如上所述的记忆合金驱动的卫星释放装置，其中，优选的是，火箭连接部包括：三个勾合装置，三个勾合装置呈间隔120°圆周分布，以从周向均匀与台阶轴勾合。

如上所述的记忆合金驱动的卫星释放装置，其中，优选的是，火箭连接部还包括：电极，电极连接至记忆合金丝的尾端，以通过电极向记忆合金丝进行通电。

如上所述的记忆合金驱动的卫星释放装置，其中，优选的是，火箭连接部还包括：作动器外壳，止动销位于作动器外壳内，其前端伸出作动器外壳，并伸入止动孔中，记忆合金丝位于作动器外壳内，电极位于作动器外壳内，其后端伸出作动器外壳，以便于与电源连接。

如上所述的记忆合金驱动的卫星释放装置，其中，优选的是，火箭连接部还包括：止动销驱动弹簧，止动销驱动弹簧设置于作动器外壳内，并且其前端与止动销的后端接触，其后端与作动器外壳的内壁接触。

如上所述的记忆合金驱动的卫星释放装置，其中，优选的是，火箭连接部还包括：外壳，外壳的一端固定于火箭框的另一端，外壳的另一端则延伸至卫星框处，并且外壳包围所述拉钩、拉杆、长肘杆、短肘杆、支撑架、滑环驱动弹簧、滑环和导向杆；外壳上还开设有作动器孔，作动器外壳穿过作动器孔，并且其前端伸入外壳的内部，以使伸出作动器外壳的止动销的前端插入滑环的止动孔内。

相对上述背景技术，本申请提供的记忆合金驱动的卫星释放装置在实现分离的过程中，利用记忆合金丝作为分离动力源，能量密度高、结构简单、可靠性好；采用肘杆分离结合机构，使用维护方便、解锁速度快、工作可靠性高，没有任何冲击，为卫星分离提供平稳安全的环境条件；并且本申请的集成度高、质量轻、所有运动机构都位于卫星框和火箭框之间的外壳内部，方便生产和装拆。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的记忆合金驱动的卫星释放装置的剖面图；

图2是本申请实施例提供的记忆合金驱动的卫星释放装置的立体剖面图；

图3是本申请实施例提供的记忆合金驱动的卫星释放装置的内部立体图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

如图1至图3所示，本申请提供了一种记忆合金驱动的卫星释放装置，包括：卫星连接部和火箭连接部。

卫星连接部包括：卫星框1和台阶轴4。卫星框1的一端用于与卫星连接，优选的卫星框1上具有贯通两端的固定孔，以通过螺栓穿过该固定孔与卫星固定。台阶轴4直径较小的一端与卫星框1的另一端固定连接，优选的卫星框1具有贯通两端的台阶孔，台阶孔的大孔中容纳有螺母3，并且螺母3的直径大于台阶孔的小孔的直径，台阶轴4直径较小的一端从台阶孔的小孔穿入，并且与位于台阶孔的大孔内的螺母3连接，从而实现台阶轴4直径较小的一端与卫星框1的另一端固定连接。

在上述基础上，卫星连接部还包括：保护盖2，保护盖2扣合至卫星框1的台阶孔的大孔处，以从卫星框1的一端封闭台阶孔，从而保护台阶孔内部的结构，优选的保护盖2为螺纹盖，台阶孔的大孔内壁具有螺纹，螺纹盖与台阶孔的大孔内部的螺纹连接，通过螺纹连接使螺纹盖从卫星框1的一端封闭台阶孔。另外，为了保证台阶轴4与卫星框1连接的稳定性，本申请可以将台阶孔的大孔的深度和螺母3的高度设置为相等，从而在保护盖2封闭台阶孔后，可以限制螺母3的位置，实现对螺母3稳定性的限定。

火箭连接部包括：拉钩5、拉杆7、长肘杆8、短肘杆9、火箭框10、支撑架11、滑环驱动弹簧12、滑环13、导向杆14、止动销15和记忆合金丝17。

其中，火箭框10的一端用于与运载火箭连接，优选的火箭框10上具有贯通两端的固定孔，以通过螺栓穿过该固定孔与运载火箭固定，火箭框10的另一端作为载体，用于连接短肘杆9、支撑架11、导向杆14等部件。

拉钩5的头部向内勾至台阶轴4直径较大的一端。具体的，拉钩5的头部具有弯钩，弯钩的钩面与台阶轴4直径较大的一端的台阶面接触，以实现拉钩5与台阶轴4的勾合。拉钩5的尾部的外侧与长肘杆8的一端铰接，长肘杆8的另一端与短肘杆9的一端的铰接，短肘杆9的另一端与火箭框10的另一端铰接。具体的，可以是火箭框10的另一端具有铰接耳，短肘杆9的另一端与铰接耳铰接，以实现短肘杆9与火箭框10的铰接。拉钩5的尾部的内侧与支撑架11的一端铰接，支撑架11的另一端与火箭框10的另一端固定连接，或者支撑架11与火箭框10是一个整体，即是一个一体成型的结构。

拉杆7的一端与滑环13的侧壁铰接，拉杆的7另一端与长肘杆8的中部铰接，这里所说的中部并非一定是长肘杆8的中间位置，还可以是长肘杆8中间朝向两边的位置。

通过滑环13的运动，可以带动拉杆7的运动，从而带动长肘杆8、短肘杆9运动。而拉钩5的尾部的内侧与支撑架11的一端铰接，使得拉钩5在拉杆7、长肘杆8、短肘杆9的带动下，以其尾部的内侧铰接点为圆心随之转动。

在上述基础上，本申请中的铰接均是通过销轴实现的，当然也可以通过其他的方式实现铰接。

为了保证受力均匀，本申请中通过两个铰接耳与一个短肘杆9铰接，一个短肘杆9与两个长肘杆8铰接，两个长肘杆8与一个拉钩5铰接，两个长肘杆8与一个拉杆7铰接，并且一个短肘杆9位于两个铰接耳之间，一个短肘杆9位于两个长肘杆8之间，一个拉钩5位于两个长肘杆8之间，一个拉杆7位于两个长肘杆8之间，组成一个均匀分布勾合装置，从而实现均匀受力。

在上述基础上，本申请中的火箭连接部包括：三个勾合装置，三个勾合装置呈间隔120°圆周分布，以从周向均匀与台阶轴4勾合。在此基础上，支撑架11为为弯折状，并且其弯折处正好嵌入至两个勾合装置的间隔中，以便于拉钩5的尾部的内侧与支撑架11铰接。优选的，每个拉钩5与相邻的两个支撑架11均铰接。

导向杆14的一端与火箭框10的另一端固定连接，优选的火箭框10上具有固定孔，导向杆14的一端插入固定孔，以与火箭框10固定连接，具体的导向杆14与固定孔螺纹连接；导向杆14的另一端具有起限位作用的限位凸起，具体的，导向杆14的另一端具有一圈朝周向延伸的限位凸起。

滑环13套装于导向杆14上，并且位于限位凸起和火箭框10之间。为了能够驱动滑环13沿着导向杆14运动，滑环驱动弹簧12设置于滑环13和限位凸起之间，从而通过滑环驱动弹簧12由压缩状态恢复至原始状态而驱动滑环13沿着导向杆14运动。优选的，滑环驱动弹簧12嵌入滑环13内，以压缩设置于滑环13与限位凸起之间。

滑环13的侧壁上开设有止动孔，止动销15的前端插装于滑环13的止动孔内，以限制滑环13的位置，止动销15的尾端与记忆合金丝17的前端连接，以通过记忆合金丝17的通电收缩拉动止动销15从止动孔内缩回，以控制止动销15的动作，从而控制滑环13的动作。

在上述基础上，本申请中的火箭连接部还包括：电极18，电极18连接至记忆合金丝17的尾端，以通过电极18向记忆合金丝进行通电。

另外，本申请中的火箭连接部还包括：作动器外壳16，止动销15位于作动器外壳16内，其前端伸出作动器外壳16，并伸入止动孔中，记忆合金丝17位于作动器外壳16内，电极18位于作动器外壳16内，其后端伸出作动器外壳16，以便于与电源连接。

为了保证止动销15对滑环13的控制的可靠性，本申请的火箭连接部还包括：止动销驱动弹簧19，止动销驱动弹簧19设置于作动器外壳16内，并且其前端与止动销15的后端接触，其后端与作动器外壳16的内壁接触，以通过止动销驱动弹簧19的弹力，保证在记忆合金丝17未通电的情况下止动销15的前端始终插入止动孔中。

在上述基础上，本申请的火箭连接部还包括：外壳6，外壳6的一端固定于火箭框10的另一端，而外壳6的另一端则延伸至卫星框1处，并且外壳6包围上述拉钩5、拉杆7、长肘杆8、短肘杆9、支撑架11、滑环驱动弹簧12、滑环13和导向杆14，起到容纳内部构件作用。另外，在外壳6上还开设有作动器孔，作动器外壳16穿过作动器孔，并且其前端伸入外壳6的内部，以使伸出作动器外壳16的止动销15的前端可以插入滑环13的止动孔内。

使用本申请的记忆合金驱动的卫星释放装置时，通过滑环驱动弹簧12对滑环13产生推力，止动销15插入滑环13的止动孔内，对滑环13起到固定作用，滑环13不能产生运动，此时拉钩5在长肘杆8和短肘杆9伸直的状态下，拉紧台阶轴4，从而把卫星连接部和火箭连接部这两大部分连接在一起，以锁紧两大部分。

在需要释放卫星时，通过对记忆合金丝17通电，从而使得记忆合金丝17产生收缩，拉动止动销15从止动孔内缩回，从而释放滑环13，滑环13在滑环驱动弹簧12的推动下，沿着导向杆14向下移动，从而带动拉杆7也向下移动，进而拉动长肘杆8和短肘杆9产生转动，以使拉钩5绕着内侧的铰接点转动，释放台阶轴4，卫星相连接部和火箭连接部从而脱开，实现分离动作。

本申请在实现分离的过程中，利用记忆合金丝作为分离动力源，能量密度高，结构简单，可靠性好；采用肘杆分离结合机构，使用维护方便、解锁速度快、工作可靠性高，没有任何冲击，为卫星分离提供平稳安全的环境条件；并且本申请的集成度高、质量轻、所有运动机构都位于卫星框和火箭框之间的外壳内部，方便生产和装拆。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种记忆合金驱动的卫星释放装置，其特征在于，包括：卫星连接部和火箭连接部；

其中，卫星连接部包括：卫星框和台阶轴；卫星框的一端用于与卫星连接，台阶轴直径较小的一端与卫星框的另一端固定连接；

火箭连接部包括：拉钩、拉杆、长肘杆、短肘杆、火箭框、支撑架、滑环驱动弹簧、滑环、导向杆、止动销和记忆合金丝；

火箭框的一端用于与运载火箭连接；拉钩的头部向内勾至台阶轴直径较大的一端；拉钩的尾部的外侧与长肘杆的一端铰接，长肘杆的另一端与短肘杆的一端的铰接，短肘杆的另一端与火箭框的另一端铰接；拉钩的尾部的内侧与支撑架的一端铰接，支撑架的另一端与火箭框的另一端固定连接；

拉杆的一端与滑环的侧壁铰接，拉杆的另一端与长肘杆的中部铰接；

导向杆的一端与火箭框的另一端固定连接，导向杆的另一端具有起限位作用的限位凸起；滑环套装于导向杆上，并且位于限位凸起和火箭框之间；滑环驱动弹簧设置于滑环和限位凸起之间；滑环的侧壁上开设有止动孔，止动销的前端插装于止动孔内，止动销的尾端与记忆合金丝的前端连接，以通过记忆合金丝的通电收缩拉动止动销从止动孔内缩回。

2.根据权利要求1所述的记忆合金驱动的卫星释放装置，其特征在于，卫星框具有贯通两端的台阶孔，台阶孔的大孔中容纳有螺母，并且螺母的直径大于台阶孔的小孔的直径，台阶轴直径较小的一端从台阶孔的小孔穿入，并且与位于台阶孔的大孔内的螺母连接，以实现台阶轴与卫星框的固定连接。

3.根据权利要求2所述的记忆合金驱动的卫星释放装置，其特征在于，卫星连接部还包括：保护盖，保护盖扣合至卫星框的台阶孔的大孔处，以从卫星框的一端封闭台阶孔。

4.根据权利要求1-3任一项所述的记忆合金驱动的卫星释放装置，其特征在于，火箭框的另一端具有铰接耳，短肘杆的另一端与铰接耳铰接，以实现短肘杆与火箭框的铰接。

5.根据权利要求4所述的记忆合金驱动的卫星释放装置，其特征在于，通过两个铰接耳与一个短肘杆铰接，一个短肘杆与两个长肘杆铰接，两个长肘杆与一个拉钩铰接，两个长肘杆与一个拉杆铰接，并且一个所述短肘杆位于两个所述铰接耳之间，一个所述短肘杆位于两个所述长肘杆之间，一个所述拉钩位于两个所述长肘杆之间，一个所述拉杆位于两个所述长肘杆之间，组成一个均匀分布勾合装置。

6.根据权利要求5所述的记忆合金驱动的卫星释放装置，其特征在于，火箭连接部包括：三个勾合装置，三个勾合装置呈间隔120°圆周分布，以从周向均匀与台阶轴勾合。

7.根据权利要求1-3任一项所述的记忆合金驱动的卫星释放装置，其特征在于，火箭连接部还包括：电极，电极连接至记忆合金丝的尾端，以通过电极向记忆合金丝进行通电。

8.根据权利要求7所述的记忆合金驱动的卫星释放装置，其特征在于，火箭连接部还包括：作动器外壳，止动销位于作动器外壳内，其前端伸出作动器外壳，并伸入止动孔中，记忆合金丝位于作动器外壳内，电极位于作动器外壳内，其后端伸出作动器外壳，以便于与电源连接。

9.根据权利要求7所述的记忆合金驱动的卫星释放装置，其特征在于，火箭连接部还包括：止动销驱动弹簧，止动销驱动弹簧设置于作动器外壳内，并且其前端与止动销的后端接触，其后端与作动器外壳的内壁接触。

10.根据权利要求8所述的记忆合金驱动的卫星释放装置，其特征在于，火箭连接部还包括：外壳，外壳的一端固定于火箭框的另一端，外壳的另一端则延伸至卫星框处，并且外壳包围所述拉钩、拉杆、长肘杆、短肘杆、支撑架、滑环驱动弹簧、滑环和导向杆；外壳上还开设有作动器孔，作动器外壳穿过作动器孔，并且其前端伸入外壳的内部，以使伸出作动器外壳的止动销的前端插入滑环的止动孔内。

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