CN114229046A - 一种sma丝驱动的分离螺母解锁机构 - Google Patents

一种sma丝驱动的分离螺母解锁机构 Download PDF

Info

Publication number
CN114229046A
CN114229046A CN202111527564.7A CN202111527564A CN114229046A CN 114229046 A CN114229046 A CN 114229046A CN 202111527564 A CN202111527564 A CN 202111527564A CN 114229046 A CN114229046 A CN 114229046A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nut
sma
base
driving arm
unlocking mechanism
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111527564.7A
Other languages
English (en)
Inventor
岳洪浩
徐延辉
宋连杰
张荣茹
吴君
马超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN202111527564.7A priority Critical patent/CN114229046A/zh
Publication of CN114229046A publication Critical patent/CN114229046A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/64Systems for coupling or separating cosmonautic vehicles or parts thereof, e.g. docking arrangements
    • B64G1/645Separators

Abstract

本发明提出了一种SMA驱动分离螺母解锁机构,属于解锁分离技术领域。采用了SMA丝作为一级解锁驱动信号源、锁紧载荷和特定结构形状解决了合金丝裕度不足和动力源数量级过大的问题。它包括底座、分离螺钉、分瓣螺母、保持架、外壳、中座、滚柱、滚轮、卡销、上盖和驱动臂等部分,用于航天产品抵御力学环境冲击和空间解锁功能。

Description

一种SMA丝驱动的分离螺母解锁机构
技术领域
本发明涉及一种SMA(形状记忆合金丝)驱动分离螺母解锁机构,属于解锁分离技术领域。
背景技术
航天产品需要压紧释放机构装置实现抵御力学环境冲击和空间解锁功能,如运载火箭和有效载荷的分离、卫星上的大型太阳能帆板及其它的附件空间展开等。目前,航天器的压紧释放装置多为火工装置。但因火工装置存在较大的冲击、可靠性难以验证、单次使用、污染等问题,随着对空间领域的探索研究,对连接分离装置的可靠性、安全性及分离冲击提出了更高的要求,所以对新型的连接分离装置有着迫切的需求。
分离螺母解锁机构作为火工装置的重要替代品,目前多数解锁机构采用电磁和形状记忆合金丝作为驱动源,对其进行解锁。其特点具有冲击小,可循环使用,污染小,可靠性可验证的优点,能够充分的弥补火工装置在使用时所产生的的缺点。而形状记忆合金丝(SMA,Shape Memory Alloys)作为新型的功能材料,它的记忆效应可以帮助机构实现空间解锁功能。分离螺母解锁机构具有同步性高、解锁时间短、能耗少等优点,但也存在较大的缺点:
1、电磁驱动源的解锁结构多数结构复杂,可靠性难以保证。
2、电磁驱动源产生的磁场对空间环境影响较大,应用范围受限。
3、SMA丝驱动源受解锁机构的尺寸约束较为严重,长度尺寸影响设计的裕度要求,随着合金丝收缩次数的增加,性能发生衰减,使机构的裕度进行一步降低。
4、SMA丝驱动源在解锁机构在没有冗余设计时,分离解锁可靠性差,应用受限。
5、SMA丝驱动源受合金丝本身的性能约束,超大载荷时,应用受限。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的问题,提出一种SMA驱动分离螺母解锁机构。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:一种SMA驱动分离螺母解锁机构,它包括底座、分离螺钉、分瓣螺母、保持架、外壳、中座、滚柱、滚轮、卡销和驱动臂,所述分瓣螺母为多瓣结构,所述分瓣螺母内圆面与分离螺钉间螺纹副配合连接,所述分瓣螺母下端面与底座上端面配合相连,所述保持架底部与底座上端面接触配合,所述滚柱的数量为多个,多个滚柱均布在保持架腔体内,所述滚柱上下端面与保持架上下端面接触配合,所述滚柱侧壁同时与保持架腔体侧壁和分瓣螺母外圆接触配合,所述底座上端面还设有滚轮,所述滚轮内侧与滚柱侧壁接触配合,所述外壳下端与底座相连,所述驱动臂包括两端垂直相连的纵向部分和径向部分,所述驱动臂的纵向部分与外壳配合相连,所述驱动臂的纵向部分处设有凹槽,所述卡销一端与凹槽嵌入配合,另一端与滚轮外圆接触配合,所述中座与外壳连接,所述中座下端面分别与卡销和凹槽接触配合,所述中座上端面中心位置还设有轴承,所述轴承内环与中座配合,外环与驱动臂径向部分配合,所述驱动臂中心位置上设有复位扭簧,所述中座上还设有SMA丝围绕中座边缘。
更进一步的,所述滚轮的外圆设有上下两半部分,所述上半部分设有斜锥面,下半部分设有支臂,所述卡销一端也设有斜锥面,所述滚轮的外圆上半部分的斜锥面与卡销一端的斜锥面接触配合。
更进一步的,所述分瓣螺母的瓣数为四瓣,所述分瓣螺母的下端为锥面形式,所述底座与分瓣螺母的接触面为锥面形式,所述分瓣螺与底座的接触锥面配合。
更进一步的,所述分瓣螺母与底座的配合面设有防转结构。
更进一步的,所述滚轮与底座之间设有减摩环,所述减摩环的上端面与滚轮的下端面接触配合,减摩环的下端面与底座的上端面接触配合。
更进一步的,所述驱动臂径向部分的中心位置还设有锁紧螺钉,锁紧螺钉将中座和驱动臂配合锁紧,所述锁紧螺钉与驱动臂间还设有垫片。
更进一步的,所述SMA丝与中座间还设有绕线环,所述绕线环上端面设有盖线板,所述绕线环上端面与盖线板间留有间隙轨道,所述SMA丝一端固定于驱动臂上,另一端穿过间隙轨道与调节螺钉配合相连。
更进一步的,所述SMA丝固定于驱动臂的一端还设有压线端子和绝缘端子,所述压线端子和绝缘端子分别位于驱动臂的两侧。
更进一步的,所述调节螺钉一端与外壳配合相连,调节螺钉另一端与护线管一端螺纹副配合连接,所述护线管另一端还设有第一压块和第二压块,所述第一压块和第二压块由固定螺钉固定配合。
更进一步的,所述外壳顶端还设有上盖。
与现有技术相比,本发明的提出的一种SMA驱动分离螺母解锁机构有益效果如下:
1、本发明所述的一种SMA驱动分离螺母解锁机构,分离螺母为减小解锁时的冲击,将分瓣螺母分为四瓣结构,同时在与螺母瓣接触的端面设有结构,降低螺母解锁时所储存的能量,降低冲击。
2、本发明所述的一种SMA驱动分离螺母解锁机构,分离螺母在内部结构上要求精巧,径向移动结构件的运动方式设计成滚动形式,大大降低了动力源的数量级。
3、本发明所述的一种SMA驱动分离螺母解锁机构,该分离螺母采用SMA丝作为一级解锁驱动信号源,实现微型结构下,突破合金丝长度裕度不足的缺点,利用锁紧载荷和特定结构形状完成了分瓣螺母与分离螺钉的解锁分离,突破了合金丝裕度不足的缺点。
附图说明
图1为本发明所述的一种SMA驱动分离螺母解锁机构的示意图。
1-底座,2-分离螺钉,3-分瓣螺母,4-保持架,5-滚柱,6-减摩环,7-滚轮,8-卡销,9-驱动臂,10-外壳,11-中座,12-SMA丝,13-绕线环,14-盖线板,15-轴承,16-复位扭簧,17-上盖,18-锁紧螺钉,19-垫片,20-调节螺钉,21-护线管,22-第一压块,23-第二压块,24-绝缘端子,25-压线端子,26-固定螺钉。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。
参见图1说明本实施方式,一种SMA驱动分离螺母解锁机构,它包括底座1、分离螺钉2、分瓣螺母3、保持架4、外壳10、中座11、滚柱5、滚轮7、卡销8和驱动臂9,所述分瓣螺母3为多瓣结构,所述分瓣螺母3内圆面与分离螺钉2间螺纹副配合连接,所述分瓣螺母3下端面与底座1上端面配合相连,所述保持架4底部与底座1上端面接触配合,所述滚柱5的数量为多个,多个滚柱5均布在保持架4腔体内,所述滚柱5上下端面与保持架4上下端面接触配合,所述滚柱5侧壁同时与保持架4腔体侧壁和分瓣螺母3外圆接触配合,所述底座1上端面还设有滚轮7,所述滚轮7内侧与滚柱5侧壁接触配合,所述外壳10下端与底座1相连,所述驱动臂9包括两端垂直相连的纵向部分和径向部分,所述驱动臂9的纵向部分与外壳10配合相连,所述驱动臂9的纵向部分处设有凹槽,所述卡销8一端与凹槽嵌入配合,另一端与滚轮7外圆接触配合,所述中座11与外壳10连接,所述中座11下端面分别与卡销8和凹槽接触配合,所述中座11上端面中心位置还设有轴承15,所述轴承15内环与中座11配合,外环与驱动臂9径向部分配合,所述驱动臂9中心位置上设有复位扭簧16,所述中座11上还设有SMA丝12围绕中座11边缘。
本实施例中解锁机构锁紧时,驱动臂9的限位端与卡销8形成约束系限位,卡销8与滚轮7外侧结构构成约束系,在约束系的作用下,保持架4中滚柱5在滚轮7内侧结构的作用下径向收拢,使分瓣螺母3在底座1轨道和滚柱5的作用下,拼合成完整的螺母结构,进而锁紧分离螺钉2。
本实施例中解锁机构解锁时,对SMA丝12通电,使其受热发生相变而收缩,收缩带动驱动臂9发生旋转解除对卡销8的约束,卡销8约束释放解锁滚轮7的约束限制,滚轮7旋转取消对滚柱5的束缚,滚柱5在保持架4中径向滑动,使分瓣螺母3失去约束进而发生分离,分离螺钉2在载荷的作用下,完成分离过程。
本实施例中解锁机构复位时,先将滚轮7进行反向旋转,恢复到缩进状态,将卡销8推回到驱动臂9结构包络内,SMA丝12在复位扭簧16的作用下,恢复到初始位置。
本实施例中所述滚轮的外圆设有上下两半部分,所述滚轮7的外圆设有上下两半部分,所述上半部分设有斜锥面,下半部分设有支臂,所述卡销8一端也设有斜锥面,所述滚轮7的外圆上半部分的斜锥面与卡销8一端的斜锥面接触配合。
本实施例所述分瓣螺母3的瓣数为四瓣,所述分瓣螺母3的下端为锥面形式,与底座1的接触锥面配合,用来降低螺母解锁时所储存的能量,降低冲击。
本实施例所述分瓣螺母3与底座1的配合面设有防转结构,防止分瓣螺母3发生转动。
本实施例所述滚轮7与底座1之间设有减摩环6,所述减摩环6的上端面与滚轮7的下端面接触配合,减摩环6的下端面与底座1的上端面接触配合,设置减摩环7用来减小机构间的摩擦。
本实施例所述驱动臂9径向部分的中心位置还设有锁紧螺钉18,锁紧螺钉18将中座11和驱动臂9配合锁紧,所述锁紧螺钉18与驱动臂9间还设有垫片19
本实施例所述SMA丝12与中座11间还设有绕线环13,所述绕线环13上端面设有盖线板14,所述绕线环13上端面与盖线板14间留有间隙轨道,所述SMA丝12一端固定于驱动臂9上,另一端穿过间隙轨道与调节螺钉20配合相连。
本实施例所述SMA丝12固定于驱动臂9的一端还设有压线端子25和绝缘端子24,所述压线端子25和绝缘端子24分别位于驱动臂9的两侧。
本实施例所述调节螺钉20一端与外壳10配合相连,调节螺钉20另一端与护线管21一端螺纹副配合连接,所述护线管21另一端还设有第一压块22和第二压块23,所述第一压块22和第二压块23由固定螺钉26固定配合。
本实施例所述外壳10顶端还设有上盖17,上盖17、底座1和外壳10配合组成封闭空间。
以上对本发明所提供的一种SMA驱动分离螺母解锁机构,进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种SMA驱动分离螺母解锁机构,其特征在于:它包括底座(1)、分离螺钉(2)、分瓣螺母(3)、保持架(4)、外壳(10)、中座(11)、滚柱(5)、滚轮(7)、卡销(8)和驱动臂(9),所述分瓣螺母(3)为多瓣结构,所述分瓣螺母(3)内圆面与分离螺钉(2)间螺纹副配合连接,所述分瓣螺母(3)下端面与底座(1)上端面配合相连,所述保持架(4)底部与底座(1)上端面接触配合,所述滚柱(5)的数量为多个,多个滚柱(5)均布在保持架(4)腔体内,所述滚柱(5)上下端面与保持架(4)上下端面接触配合,所述滚柱(5)侧壁同时与保持架(4)腔体侧壁和分瓣螺母(3)外圆接触配合,所述底座(1)上端面还设有滚轮(7),所述滚轮(7)内侧与滚柱(5)侧壁接触配合,所述外壳(10)下端与底座(1)相连,所述驱动臂(9)包括两端垂直相连的纵向部分和径向部分,所述驱动臂(9)的纵向部分与外壳(10)配合相连,所述驱动臂(9)的纵向部分处设有凹槽,所述卡销(8)一端与凹槽嵌入配合,另一端与滚轮(7)外圆接触配合,所述中座(11)与外壳(10)连接,所述中座(11)下端面分别与卡销(8)和凹槽接触配合,所述中座(11)上端面中心位置还设有轴承(15),所述轴承(15)内环与中座(11)配合,外环与驱动臂(9)径向部分配合,所述驱动臂(9)中心位置上设有复位扭簧(16),所述中座(11)上还设有SMA丝(12)围绕中座(11)边缘。
2.根据权利要求1所述的一种SMA驱动分离螺母解锁机构,其特征在于:所述滚轮(7)的外圆设有上下两半部分,所述上半部分设有斜锥面,下半部分设有支臂,所述卡销(8)一端也设有斜锥面,所述滚轮(7)的外圆上半部分的斜锥面与卡销(8)一端的斜锥面接触配合。
3.根据权利要求1所述的一种SMA驱动分离螺母解锁机构,其特征在于:所述分瓣螺母(3)的瓣数为四瓣,所述分瓣螺母(3)的下端为锥面形式,所述底座(1)与分瓣螺母(3)的接触面为锥面形式,所述分瓣螺母(3)与底座(1)的接触锥面配合。
4.根据权利要求3所述的一种SMA驱动分离螺母解锁机构,其特征在于:所述分瓣螺母(3)与底座(1)的配合面设有防转结构。
5.根据权利要求1所述的一种SMA驱动分离螺母解锁机构,其特征在于:所述滚轮(7)与底座(1)之间设有减摩环(6),所述减摩环(6)的上端面与滚轮(7)的下端面接触配合,减摩环(6)的下端面与底座(1)的上端面接触配合。
6.根据权利要求1所述的一种SMA驱动分离螺母解锁机构,其特征在于:所述驱动臂(9)径向部分的中心位置还设有锁紧螺钉(18),锁紧螺钉(18)将中座(11)和驱动臂(9)配合锁紧,所述锁紧螺钉(18)与驱动臂(9)间还设有垫片(19)。
7.根据权利要求1所述的一种SMA驱动分离螺母解锁机构,其特征在于:所述SMA丝(12)与中座(11)间还设有绕线环(13),所述绕线环(13)上端面设有盖线板(14),所述绕线环(13)上端面与盖线板(14)间留有间隙轨道,所述SMA丝(12)一端固定于驱动臂(9)上,另一端穿过间隙轨道与调节螺钉(20)配合相连。
8.根据权利要求1所述的一种SMA驱动分离螺母解锁机构,其特征在于:所述SMA丝(12)固定于驱动臂(9)的一端还设有压线端子(25)和绝缘端子(24),所述压线端子(25)和绝缘端子(24)分别位于驱动臂(9)的两侧。
9.根据权利要求7所述的一种SMA驱动分离螺母解锁机构,其特征在于:所述调节螺钉(20)一端与外壳(10)配合相连,调节螺钉(20)另一端与护线管(21)一端螺纹副配合连接,所述护线管(21)另一端还设有第一压块(22)和第二压块(23),所述第一压块(22)和第二压块(23)由固定螺钉(26)固定配合。
10.根据权利要求1所述的一种SMA驱动分离螺母解锁机构,其特征在于:所述外壳(10)顶端还设有上盖(17)。
CN202111527564.7A 2021-12-14 2021-12-14 一种sma丝驱动的分离螺母解锁机构 Pending CN114229046A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111527564.7A CN114229046A (zh) 2021-12-14 2021-12-14 一种sma丝驱动的分离螺母解锁机构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111527564.7A CN114229046A (zh) 2021-12-14 2021-12-14 一种sma丝驱动的分离螺母解锁机构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114229046A true CN114229046A (zh) 2022-03-25

Family

ID=80755992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111527564.7A Pending CN114229046A (zh) 2021-12-14 2021-12-14 一种sma丝驱动的分离螺母解锁机构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114229046A (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6450064B1 (en) * 1999-05-20 2002-09-17 Starsys Research Corporation Resettable separation mechanism with anti-friction bearings
US20030128491A1 (en) * 2000-09-20 2003-07-10 Sener, Ingenieria Y Sistemas, S.A. Remote activation mechanism for equipment hold down and release
CN201872957U (zh) * 2010-07-23 2011-06-22 郑钢铁 两级驱动的锁定解锁装置
CN108190051A (zh) * 2018-02-09 2018-06-22 北京航空航天大学 一种sma丝驱动的超大载荷解锁装置
CN108327929A (zh) * 2018-02-09 2018-07-27 北京航空航天大学 一种超弹性sma带捆绑式非火工解锁机构
CN109131951A (zh) * 2018-09-03 2019-01-04 哈尔滨工业大学 一种由形状记忆合金sma丝束驱动的空间径向解锁机构
CN109383850A (zh) * 2018-09-04 2019-02-26 北京灵翼航宇科技有限公司 一种非火工驱动器的分瓣螺母型解锁装置
CN109896052A (zh) * 2019-02-28 2019-06-18 哈尔滨工业大学 一种利用sma丝驱动的飞轮螺母解锁分离机构

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6450064B1 (en) * 1999-05-20 2002-09-17 Starsys Research Corporation Resettable separation mechanism with anti-friction bearings
US20030128491A1 (en) * 2000-09-20 2003-07-10 Sener, Ingenieria Y Sistemas, S.A. Remote activation mechanism for equipment hold down and release
CN201872957U (zh) * 2010-07-23 2011-06-22 郑钢铁 两级驱动的锁定解锁装置
CN108190051A (zh) * 2018-02-09 2018-06-22 北京航空航天大学 一种sma丝驱动的超大载荷解锁装置
CN108327929A (zh) * 2018-02-09 2018-07-27 北京航空航天大学 一种超弹性sma带捆绑式非火工解锁机构
CN109131951A (zh) * 2018-09-03 2019-01-04 哈尔滨工业大学 一种由形状记忆合金sma丝束驱动的空间径向解锁机构
CN109383850A (zh) * 2018-09-04 2019-02-26 北京灵翼航宇科技有限公司 一种非火工驱动器的分瓣螺母型解锁装置
CN109896052A (zh) * 2019-02-28 2019-06-18 哈尔滨工业大学 一种利用sma丝驱动的飞轮螺母解锁分离机构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
胡晓楠;吴君;彭金圣;张玉良;田昀;: "基于记忆合金的大承载低冲击解锁机构设计与试验研究", 科学技术与工程, no. 30, 28 October 2016 (2016-10-28), pages 319 - 323 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN209535506U (zh) 一种非火工驱动的分瓣螺母型解锁装置
CN109131951B (zh) 一种由形状记忆合金sma丝束驱动的空间径向解锁机构
US6873235B2 (en) Shear force levitator and levitated ring energy storage device
CN106494651A (zh) 一种低冲击的非火工分离装置
CN107539500B (zh) 一种立方体卫星制动帆离轨装置
CN109398761A (zh) 基于形状记忆合金触发的连接解锁机构
CN207917187U (zh) 电磁自解锁分离螺母及航天器
CN206628652U (zh) 充电枪的锁止装置及充电装置
CN114229046A (zh) 一种sma丝驱动的分离螺母解锁机构
CN109606750B (zh) 一种面向微小卫星的低冲分离机构
CN105957562A (zh) 一种反应性控制套
CN101903644A (zh) 皮尔顿式涡轮机轮体,其制造方法以及配有这种轮体的皮尔顿式涡轮机
CN105691569A (zh) 一种可变空间多球交接耐压装置
US2939102A (en) Self-aligning quick disconnect plug
GB1384844A (en) Handling arm for loading and unloading fuel assemblies within a nuclear reactor
CN103818356A (zh) 一种电动汽车快换电池箱的滑道装置
CN102390546B (zh) 磁悬浮飞轮锁紧装置
JPS59197894A (ja) 原子炉用ホ−ルドダウン装置
CN110816890B (zh) 一种不倒翁式跳跃探测机器人
US3425908A (en) Nuclear fuel assembly
CN114715443A (zh) 一种四点联动释放的非自锁螺纹式连接分离装置及方法
CN205733759U (zh) 一种预埋型风电叶片成型螺栓拔出工装
Boyle et al. Solar dynamic power option for the space station
US3726761A (en) Nuclear reactor core clamping system
Jiandong et al. Design of Separating Structure of Small Satellite with Elastic Metal

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination