CN114455107B - 一种基于sma连接件开关的非火工分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于SMA连接件开关的非火工分离装置，用于星箭之间、卫星太阳天线、航天器之间的连接和分离。本发明以SMA连接件作为触发开关，并配以驱动弹簧、约束环、分瓣夹套等零部件构成。在锁紧状态下，分瓣夹套被约束环限制，螺纹闭合，可实现连接功能。解锁时，约束环上端连接SMA连接件，SMA连接件通电加热收缩，其收缩力和驱动弹簧的回复力将带动约束环上移，解除对分瓣夹套的限制，释放弹簧推动分瓣夹套张开解除锁紧状态并释放螺栓。待SMA连接件低于相变温度后，恢复原始状态，将约束环重新压回原位，箍紧分瓣夹套实现复位。本发明克服火工锁紧装置释放装置冲击大、污染多等缺点，具有结构简单、解锁可靠性高、节能环保、可重复使用的优势。

Description

一种基于SMA连接件开关的非火工分离装置

技术领域

本发明涉及机械、航空、航天器连接分离技术领域，尤其涉及一种基于SMA连接件开关的非火工分离装置。

背景技术

航天器的舱段之间、本体和部件之间的连接和分离技术是航空武器、航天运载技术领域中一项重要技术。现有的连接分离装置大都是采用火工品驱动，火工品驱动的分离装置，如火工推杆、爆炸螺栓、各类火工锁等。这种装置类似于小型炸药包，存在储存、使用、运输和维护上的诸多不变，同时火工品还存在冲击载荷大、易燃易爆、可靠性低、不能重复使用等缺点。因此，对于易于管理、使用、维护，同时低成本、低冲击、无污染、可重复使用的非火工驱动的分离装置是连接分离技术领域新的发展方向。

目前，国内对非火工品装置的应用还处于初级阶段，现有技术中已经有学者对非火工解锁装置进行研究，比如：北京理工大学的雄诗辉在“形状记忆合金连接分离装置的若干研究”，中的4.2节公开了一种非火工驱动的解锁装置，其利用SMA丝通电加热收缩，带动锁定滑块、固定支座、分离顶块、分瓣螺母、端盖向上运动，解除对下端止动球的约束，同时下端止动球在锁定套筒的作用下径向移动，解除对分瓣螺母的径向约束，分瓣螺母张开从而释放螺栓。但是由于分瓣螺母、上方止动球和锁定套筒在径向的配合是有间隙的，存在沿轴向向下的分力，使得锁定套筒过分压紧下端止动球，严重影响该装置的解锁功能。还有锁定套筒受到的沿轴向向下的分力，直接受到分瓣螺母中拧入螺栓的载荷影响，由于端盖能相对外壳向上滑动，拧入螺栓载荷过大时，螺栓直接拉扯分瓣螺母带动端盖滑出外壳，并且螺栓的公尺尺寸导致止动球对锁定套筒的轴向向下的分力不同，螺栓直径偏大时，易导致锁定套筒受到的轴向向下分力大，过分压紧下端止动球，使得不同载荷下的解锁能力不同，降低了解锁装置不同条件下使用的可靠性。

如北京航空航天大学公开了一种熔断SMA丝空间连接与分离机构(申请号CN201210293404.5)，其利用弹簧捆紧分瓣螺母，弹簧上下两端分别与两根SMA丝连接。需要释放时，通过导线对SMA丝通电加热，SMA丝内部因发生相变产生巨大的回复力，同时材料的断裂强度因高温降低，SMA丝发生断裂，解除对弹簧的约束，弹簧在自身预紧力作用下分开，分瓣螺母失去约束，向四周散开，释放螺栓，因此不能重复使用。

“一种熔断SMA丝空间连接与分离机构”具有可靠性高、抗振动等优点，但是分瓣螺母被弹簧捆紧，弹簧两端由SMA丝固定，因此解锁载荷最终由SMA丝来承担，而SMA丝无法承受较大载荷，导致机构解锁载荷较小。还有由于分瓣螺母结构对螺栓进行了零自由度约束，而螺栓作为连接-分离机构安装在航天器上，需要一定的自由摆动幅度，适应零部件公差导致，降低的装配难度，减少工作过程中的产生的额外弯矩，但该方案中螺栓无法自由摆动，不具备纠偏功能，装配要求高。

发明内容：

本发明针对现有技术的不足之处，提供了一种基于SMA连接件开关的非火工分离装置。

本实发明采用的技术方案是：一种基于SMA连接件的非火工分离装置，包含外壳、端盖、约束环、分瓣夹套、棒状连接件、分离顶块、释放弹簧，所述约束环被上下侧的应变约束结构限制在外壳和封盖围成的柱状空间内，所述约束环的内周对设于分瓣夹套外周的径向突出环施加径向和轴向约束，使棒状连接件被分瓣夹套夹紧在其内周，所述分离顶块被置于释放弹簧和分瓣夹套的第一端之间，所述分离顶块和分瓣夹套的相对面分别设有互相配合的凸出锥面和内凹锥面，分瓣夹套的第二端被支撑，所述释放弹簧对分离顶块施加朝向分瓣夹套端面的推力，所述径向突出环被设置的远离分瓣夹套的第一端，所述约束环的内周与径向突出环过盈配合，所述分瓣夹套的外径小于约束环的内周，分瓣夹套的第一端和第二端分别面向柱状空间的第一端面和第二端面，所述释放弹簧和分离顶块设于第一端面和分瓣夹套的第一端之间；

所述应变约束结构包括驱动弹簧和SMA连接件，所述驱动弹簧被压缩着布置在第二端面和约束环之间，所述释放弹簧被压缩着布置在分离顶块和第一端面之间，所述SMA连接件的上下侧分别固定法兰，该法兰分别与约束环及第一端面紧固连接，驱动弹簧作用在约束环的推力不大于径向突出环和约束环的静摩擦力，使SMA连接件在低温时，约束环和分瓣夹套相对静止，高温时SMA连接件收缩，SMA连接件与驱动弹簧对约束环的作用力之和大于径向突出环和约束环的静摩擦力，使约束环向分瓣夹套的第一端移动，解除对分瓣夹套约束，分离顶块推动分瓣夹套沿径向分开；

所述第二端面设有与分瓣夹套同心的通孔，棒状连接件从通孔中伸入至分瓣夹套的内周，所述SMA连接件电连接供电导线。

优选地，该通孔与棒状连接件间隙配合。

有利地，约束环和分瓣夹套过盈配合时有足够的摩擦力，解决了现有技术中使用止动球约束分瓣夹套时，锁定套筒存在沿轴向向下的分力，使得锁定套筒过分压紧下端止动球，严重影响该装置的解锁功能的问题。本发明地装置还解决了棒状连接件对分瓣夹套的拉拔载荷过大时，锁定功能不可靠的问题，本装置中，棒状连接件拉拔分瓣夹套时，分瓣夹套将拉力作用于柱状空间的第二端面支撑，不因拉拔载荷的大小使分瓣夹套与约束环相对滑动，使得对棒状连接件的锁定能力可靠。同时本装置的分瓣夹套的径向突出环和约束环之间允许一定的自由摆动幅度，因此解决了棒状连接件不具备纠偏功能的问题，装配要求低。

进一步地，分瓣夹套即分瓣螺母，由螺母瓣a、螺母瓣b组成，棒状连接件即螺栓，螺母瓣a、螺母瓣b的内部通过螺纹与螺栓连接。其周向被约束环箍紧，从而锁紧螺栓。

进一步地，所述SMA连接件是由SMA丝制成的网片。

进一步地，所述网片被构造成环形网片。

进一步地，所述环形网片具有多层圆环，相邻圆环之间通过SMA丝连接。

进一步地，所述的SMA丝为镍钛合金，钛原子比例为49.5％～52％，镍原子比例为49.5％～52％，工作温度在-35℃～105℃。

SMA连接件呈对称的镂空圆柱筒结构，该结构不起支撑作用，相当于装置分离时的开关。对SMA丝通电加热使SMA丝升温到高温态，其形状得以收缩，其收缩力和驱动弹簧的回复力大于约束环与分瓣螺母之间的摩擦力后，通过螺纹配合带动约束环滑动，从而使分瓣螺母分离。SMA连接件构造成由SMA丝形成网片后，SMA丝加热速度快，温度响应及时，能在相变温度以上迅速应变，降温后可恢复增长，多根SMA丝共同收缩时合力大，解决了SMA 丝加粗后升温慢，温度响应慢的缺点，还具有加粗后应变力大的优点。

优选地，所述第一端面和第二端面分别位于端盖上和外壳远离端盖的一端，或位于外壳远离端盖的一端和端盖上；端盖或外壳远离端盖的一端为第二端面时，被构造成设有延伸到分瓣夹套第二端的套管，套管的一端支撑分瓣夹套的第二端，套管的另一端与第二端面连接。

进一步地，所述径向突出环的外周和约束环的内周设置相互吻合的键和键槽，所述柱状空间的侧面设有轴向结构，与设于所述约束环外周的径向结构相互配合，阻碍约束环旋转，同时允许约束环的径向结构沿轴向结构滑动。

有利地，该结构使拧紧螺栓时，分瓣螺母不会一起转动。

优选地，互相配合的轴向结构和径向结构包括以下组合：轴向槽和径向肋条、轴向孔和径向肋条、轴向棱和径向凹槽。

进一步地，轴向结构和径向结构为轴向孔和径向肋条时，所述柱状空间的侧面还设有垂直于轴向孔的横向孔，横向孔和轴向孔交叉形成T形孔。

有利地，在该设计结构下，在装配时，将约束环和SMA连接件和端盖一起连接紧固后，再装入分瓣螺母、分离顶块、释放弹簧后，可将装配后整个装配体压入已填装驱动弹簧的外壳，并沿横向孔旋转约束环，横向孔可锁定约束环避免整个装配体被驱动弹簧推出，有利于找紧固件将端盖和外壳连接紧固。

有利地，还解决了现有技术中非火工解锁装置在不拆卸组装的情况下不能重复使用的问题，本发明的装置，在分离棒状连接件后，若要重复使用，只需待SMA连接件降温增长后，下拉约束环，分瓣螺母就能重新套入约束环内周并过盈配合，此时装入棒状连接件，即可使分瓣夹套重新夹紧锁定棒状连接件，待下次需要时在分离。

或者进一步地，还在外壳面向端盖的一侧构造环形外缘，环形外缘的直径小于端盖的直径，在端盖上布置穿插紧固件的孔，且孔的中心到端盖中心的距离大于环形外缘的半径，外壳和端盖对齐且紧固螺栓穿入孔并套接螺帽后，所述外壳被沿轴向限定在端盖上，但仍能绕轴向转动。

有利地，在不想让非火工分离装置起作用时，可转动约束环和端盖及之间的配件，用横向孔锁定约束环，使棒状连接件不能被分离。

进一步地，所述径向肋条包括与约束环固定的短肋，及与短肋紧固连接的滑块，短肋端部至约束环中心的距离不大于柱状空间内周到其中心的距离。

有利地，该结构设计有利于装配时将约束环和SMA连接件和端盖一起连接紧固后，再装入外壳内，再连接短肋和滑块，避免径向肋条过长，阻碍约束环装入外壳内。

可选地，所述轴向孔或轴向槽延伸至柱状空间的第一端面。

可选地，所述外壳被构造成沿轴向分割成两半。

有利地，可选地两种设计利用在肋条长度伸入轴向孔或轴向槽时，便于约束环装入外壳内。

该分离装置的工作原理如下：外壳和端盖通过紧固连接形成柱状空间，约束环位于柱状空间内箍紧分瓣夹套，约束环上端与SMA连接件的法兰紧固连接，下端通过压缩状态下的驱动弹簧限位。在锁紧状态下，分瓣夹套闭合形成完整螺纹，实现对棒状连技件连接。解锁时，利用导线对SMA连接件通电加热收缩，其收缩力和驱动弹簧的回复力大于分瓣夹套与约束环间的摩擦力，分离顶块在预紧力作用下将约束环顶开，释放弹簧推动分瓣夹套张开解除锁紧状态并释放棒状连技件。复位时，SMA连接件低于相变温度后，恢复原始状态。将约束环下压，通过人工插入薄插片进入横向孔隔断轴向孔将约束环的径向肋条卡在外壳的T型槽内，防止约束环上移，箍紧分瓣夹套，拧入棒状连技件完成复位。

本发明与现有的非火工装置技术相比，具有以下几方面优势：

1、本发明由SMA连接件和约束环构成解锁装置的核心部件，SMA连接件在装入约束环的上端前，经过专用工装对其进行预拉伸变形处理，通电加热使SMA连接件升温到高温态，其形状得以收缩，并产生收缩力对外做功，实现驱动。SMA连接件在-35℃～105℃温度下工作，其到达的相变温度比较低，所以驱动速度非常快，实现了快速反应能力。

2、本发明在解锁时，通过对SMA连接件进行通电加热，使其温度达到相变温度以上，因该材料具有形状记忆效应，可恢复到原始形状，从而带动约束环向上运动，解除约束环对分瓣夹套的约束，使棒状连接件与分瓣夹套有效分离。

3、本发明在分离装置处于锁紧状态时，依靠驱动弹簧对约束环限位，保证约束环正确位置，从而对分瓣夹套径向约束，使其形成完整螺纹，保证棒状连接件与分瓣夹套的有效连接，实现对载荷的可靠预紧。

4、本发明采用的分瓣夹套上下两端均设有斜面结构与分离顶块的锥面结构配合，由于锥角的存在而产生向外驱使各分瓣散开的径向分力作用，既保证顺利分离又能快速复位，降低了零件的复杂程度，结构更为简单。

5、本发明采用的分离顶块上端采用圆柱台，能够调整释放弹簧的同轴度，提高装置解锁分离的可靠性。

6、本发明的外壳侧壁设有T型槽，既方便对约束环正确位置安装时的卡位，又能布置 SMA连接件供电导线。外壳第二端面有相应套管方便对驱动弹簧的定位，保证驱动弹簧轴向运动。

7、本发明产品具有解锁可靠、节能环保、可重复使用等特点。

8、本发明产品结构简单、规格多样，可实现系列化。

附图说明

图1为非火工分离装置锁紧状态原理图；

图2为非火工分离装置解锁状态原理图；

图3为非火工分离装置外形结构示意图；

图4为SMA连接件结构特征示意图；

图5为约束环结构特征示意图；

图6为分瓣螺母结构特征示意图；

图7为垫圈、约束环和分瓣螺母配合示意图；

图8为装置壳体结构特征刨切图；

图9为实施例5的非火工分离装置锁紧状态原理图；

图10为实施例1的非火工分离装置的一种改进结构的锁紧状态原理图；

图11为实施例3的非火工分离装置锁紧状态原理图；

图12为实施例3的非火工分离装置解锁状态原理图；

图13为实施例3的装置壳体结构特征刨切图。

附图标号含义：1棒状连接件；2垫圈；3零件；4驱动弹簧；5第一垫圈；6分瓣夹套；7约束环；8SMA连接件；9外壳；10端盖；11垫圈；12第三螺栓；13螺母；14释放弹簧； 15分离顶块；16垫圈；17第二螺栓；601第一锥面；602第二锥面；603第三锥面；604键； 605径向突出环；701键槽；702螺纹孔；703径向肋条；710滑块；720短肋；801通孔；901T 型槽；902轴向孔；903横向孔。

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、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“一”、“二”用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

SMA连接件是由SMA丝制成的网片，网片的上下侧分别固定法兰，法兰之间布置多个网片，SMA丝不起支撑作用，相当于装置分离时的开关。SMA丝为镍钛合金，钛原子比例为49.5％～52％，镍原子比例为49.5％～52％，工作温度在-35℃～85℃，对SMA丝通电加热使SMA丝升温到高温态，其形状得以收缩，SMA丝加热速度快，温度响应及时，能在相变温度以上迅速应变，降温后可恢复增长，多根SMA丝共同收缩时合力大，解决了SMA丝加粗后升温慢，温度响应慢的缺点，还具有加粗后应变力大的优点。

作为改进方案，网片被构造成环形网片。

更进一步的改进，如图4，环形网片具有多层圆环，相邻圆环之间通过SMA丝连接，形成对称的镂空圆柱筒结构。镍钛合金中的成分为：钛原子比例为50.2wt％，镍原子比例为49.8wt％。

实施例2

本发明的一个实施例如图1所示，一种基于SMA连接件的非火工分离装置，主要零件包括：棒状连接件1、驱动弹簧4、第一垫圈5、分瓣夹套6、约束环7、SMA连接件8、外壳9、端盖10、释放弹簧14、分离顶块15。外壳9和端盖10相互紧固连接形成柱状空间，柱状空间内设有分瓣夹套6，分瓣夹套6的第二端设有内凹的第二锥面602，被支撑在柱状空间的第二端面上，分瓣夹套6的第一端设有内凹的第一锥面601，被处于柱状空间第一端面和分瓣夹套6的第一端之间的被压缩的释放弹簧14通过分离顶块15顶紧；约束环7位于柱状空间内部将柱状空间分成上下两部分。约束环7下侧被驱动弹簧4支撑，上侧通过第二螺栓17和垫圈16与实施例1中SMA连接件8的下法兰相连接，约束环7内周和分瓣夹套6 上的径向突出环605过盈配合，径向约束分瓣夹套，阻止分离顶块15向下推开分瓣夹套6，因此分瓣夹套6和约束环7的摩擦力大于驱动弹簧4对约束环7的推力，维持约束环7和分瓣夹套6的空间位置。径向突出环605被设置的远离分瓣夹套6的第一端，分瓣夹套6的其他部位的直径小于约束环7的内周直径，柱状空间的第二端面设有与分瓣夹套6同心的通孔，分瓣夹套6内形成完整螺纹，棒状连接件1从通孔中伸入至分瓣夹套6的内周，使棒状连接件1锁紧。SMA连接件8上侧法兰通过第二螺栓17和垫圈16与柱状空间第一端面紧固连接，完成固定位置装配，SMA连接件电连接供电导线。

作为优选的改进，柱状空间的第一端面或第二端面或柱状空间的侧面可设置镂空的孔，便于杆、钩从镂空的孔伸入柱状空间内，驱动约束环7移动到分瓣夹套6的径向突出环605 的外周，合拢分瓣夹套6。

同理作为优选的另一种改进，如图10，柱状空间的第一端面还可设置与分瓣夹套6同心的小端盖孔，装配时可先将驱动弹簧4装入柱状空间，再约束环7和分瓣夹套6装配好，再装配SMA连接件与柱状空间的第一端面，打开第一端面的小端盖孔装入分离顶块15，然后将装配体放入柱状空间中使分瓣夹套6的第二端被柱状空间的第二端面支撑，最后填入释放弹簧14，改好小端盖18压缩驱动弹簧4到预定位置。

这些改进均可便于本实施例的装置的装配。

在锁紧工况下，约束环7卡住分瓣夹套6，分瓣夹套6保持闭合状态，形成完整螺纹，棒状连接件1与分瓣夹套6螺纹啮合，实现对棒状连接件1锁紧连接功能，棒状连接件1的轴向载荷作用在柱状空间的第二端面，不影响装置的锁闭功能。

在解锁工况下，SMA连接件8通电加热收缩，其收缩力和驱动弹簧4的回复力大于分瓣夹套6与约束环7之间的摩擦力，约束环7向分瓣夹套6的第一端运动，解除对分瓣夹套6的径向约束，释放弹簧14推动分离顶块15将分瓣夹套6张开解除对棒状连接件1的锁紧状态，完成对棒状连接件1的释放分离。

上述的第一端面和第二端面分别位于端盖10上和外壳9的下端，也可以位于外壳9的下端和端盖10上；端盖10或外壳9的下端为第二端面时，被构造成设有延伸到分瓣夹套6第二端的套管，套管的一端支撑分瓣夹套6的第二端，套管的另一端与第二端面连接。

其中分瓣夹套6分成两瓣如图6所示，由螺母瓣a、螺母瓣b组成，螺母瓣a、螺母瓣b的内部通过螺纹与棒状连接件1连接，其周向被约束环7箍紧，从而锁紧棒状连接件1。分瓣夹套6第二端的第二锥面602还与第一垫圈5配合，第一垫圈5安置在柱状空间第二端面的套管上。分瓣夹套6的径向突出环605面向第一端的一侧外周设有第三锥面603，易于约束环7卡入装配，第一锥面601与分离顶块15及第二锥面602与第一垫圈5的配合有利于分瓣夹套6顺利分离，但第一锥面601及第二锥面602的倾斜角过大也会增大分瓣夹套6对约束环7的正压力，从而增大两者之间的摩擦力，不利于约束环7的运动。因此可在分瓣夹套 6顺利分离和提高释放的可靠性之间平衡，改变第一锥面601及第二锥面602的倾斜角。其中第一垫圈5、约束环7、分瓣夹套6和分离顶块15配合示意图如图7所示。

如图1所示，驱动弹簧4弹簧上端与约束环7下表面接触但不构成装配关系，下端与柱状空间第二端面的套管配合，保证其轴向运动。

如图1所示，柱状空间的第一端面设有面向释放弹簧14的圆柱孔，用于容纳释放弹簧 14，分离顶块15面向释放弹簧14一侧设置圆柱状结构，便于防止释放弹簧14跑偏。

如图8所示，端盖10的边缘沿圆周均匀开设有通孔，通过第三螺栓12和螺母13与外壳 9连接，端盖10作为柱状空间的第一端面时，其底端表面有8个螺纹孔，通过第二螺栓17和垫圈16与SMA连接件8的上法兰配合，底端中心开有内圆柱孔，便于装配释放弹簧14。

如图8所示，外壳9外部整体呈圆柱结构，其内部为较大的圆柱孔，提供了驱动弹簧4、约束环7、SMA连接件8的安装和运动空间，外壳9上端通过第三螺栓12和螺母13与端盖 10连接，外壳9的下端作为柱状空间的第二端面时，其下端设有专门定位弹簧的套管，侧壁还开有T型槽901，既方便约束环安装与释放，又可以用于布置SMA连接件8的供电导线。

实施例3

以实施例2的装置结构为基础上，对实施例2的装置进行改进。

改进包括：在径向突出环605的外周和约束环7的内周设置相互吻合的键604和键槽701，如图10，在柱状空间的侧面设置轴向结构，与设于约束环7外周的径向结构相互配合，阻碍约束环7旋转，同时允许约束环7的径向结构沿轴向结构滑动。互相配合的轴向结构和径向结构包括以下组合：轴向槽和径向肋条703、轴向棱和径向凹槽。键604与键槽701配合，从而保证分瓣夹套6在拧入棒状连接件1的过程中分瓣夹套6不会因为螺纹之间的摩擦力而发生转动。轴向结构和径向结构相互配合，阻止约束环相对柱状空间的侧边转动。

上述的轴向结构和径向结构是字面上的含义，轴向表示与柱状空间的中轴平行，径向表示垂直于约束环7的中轴向外放射延伸。

作为一种优选的实施方案，如图13，轴向槽902需延伸至柱状空间的第一端面。图11～图12是装置的半剖装配图。

这种优选实施方案，有利于将约束环7装入外壳9内。

实施例4

以实施例2的装置结构为基础上，对实施例2的装置进行改进。

图7，改进包括：在径向突出环605的外周和约束环7的内周设置相互吻合的键604和键槽701，在柱状空间的侧面设置轴向结构，与设于约束环7外周的径向结构相互配合，阻碍约束环7旋转，同时允许约束环7的径向结构沿轴向结构滑动。互相配合的轴向结构和径向结构包括以下组合：轴向孔和径向肋条703。键604与键槽701配合，从而保证分瓣夹套6在拧入棒状连接件1的过程中分瓣夹套6不会因为螺纹之间的摩擦力而发生转动。轴向结构和径向结构相互配合，阻止约束环相对柱状空间的侧边转动。

作为一种优选的实施方案，外壳9被构造成能沿轴向分割成两半。或如图13，轴向孔902 需延伸至柱状空间的第一端面。

如图5，作为一种优选的实施方案，径向肋条703被设计的包括与约束环7固定的短肋 720，及与短肋720紧固连接的滑块710，短肋720端部至约束环7中心的距离不大于柱状空间内周到其中心的距离。

由于约束环7径向肋条703端部到其中心的距离大于柱状空间的半径，这三种优选实施方案的实施，均有利于将约束环7装入外壳9内。

以上设计还使改进后的装置具备了免拆卸装配的复位功能。

如图2所示，在锁紧状态下，SMA连接件8处于原始状态，分瓣夹套6在约束环7紧箍下形成完整螺纹，拧紧棒状连接件1实现对零件3的固定。解锁时，利用导线对SMA连接件8通电加热使其升温到高温态，其形状得以收缩，其收缩力和驱动弹簧4的回复力大于分瓣夹套6与约束环7间的摩擦力，驱动弹簧4将约束环7顶开，释放弹簧14推动分瓣夹套6 张开解除锁紧状态并释放棒状连接件1，使零件3分离。复位时，SMA连接件8低于相变温度后，恢复原始状态。通过人工将伸出柱状空间轴向孔的径向肋条703下压，将约束环7下压，箍紧分瓣夹套6，拧入棒状连接件1完成复位。

作为进一步的改进实施方案，柱状空间的侧面还设置垂直于轴向孔902的横向孔903，横向孔903和轴向孔902交叉形成图3和图8、图13所示的T形孔901。约束环7的径向肋条703与外壳9的T型槽901配合，能沿T型槽901滑动。

上述的横向孔是字面上的含义，表示沿柱状空间侧壁垂直于轴向孔延伸。

复位操作时，将约束环7下压，通过人工插入薄插片进入横向孔903隔断轴向孔将约束环7的径向肋条703卡在外壳9的T型槽的横向孔903内，防止约束环7上移，箍紧分瓣夹套6，拧入棒状连技件1完成复位。

实施例5

以实施例4的装置结构为基础上，对实施例5的装置进行改进。

如图9所示，改进包括：还在外壳9面向端盖10的一侧构造环形外缘，环形外缘的直径小于端盖10的直径，在端盖10上布置穿插紧固件的孔，且孔的中心到端盖10中心的距离大于环形外缘的半径，外壳9和端盖10对齐且紧固螺栓12穿入孔并套接螺帽13后，外壳9被沿轴向限定在端盖10上，但仍能绕轴向转动。

在不想让非火工分离装置起作用时，可转动约束环7和端盖10及之间的配件，用横向孔锁定约束环7，能使棒状连接件1不能被分离。

Claims (12)

1.一种基于SMA连接件开关的非火工分离装置，包含外壳(9)、端盖(10)、约束环(7)、分瓣夹套(6)、棒状连接件(1)、分离顶块(15)、释放弹簧(14)，所述约束环(7)被上下侧的应变约束结构限制在外壳(9)和端 盖(10)围成的柱状空间内，所述约束环(7)的内周对设于分瓣夹套(6)外周的径向突出环施加径向和轴向约束，使棒状连接件(1)被分瓣夹套(6)夹紧在其内周，所述分离顶块(15)被置于释放弹簧(14)和分瓣夹套(6)的第一端之间，所述分离顶块(15)和分瓣夹套(6)的相对面分别设有互相配合的凸出锥面和内凹锥面，分瓣夹套(6)的第二端被支撑，所述释放弹簧(14)对分离顶块(15)施加朝向分瓣夹套(6)端面的推力，其特征在于：所述径向突出环被设置的远离分瓣夹套(6)的第一端，所述约束环(7)的内周与径向突出环过盈配合，所述分瓣夹套(6)的外径小于约束环(7)的内周，分瓣夹套(6)的第一端和第二端分别面向柱状空间的第一端面和第二端面，所述释放弹簧(14)和分离顶块(15)设于第一端面和分瓣夹套(6)的第一端之间；

所述应变约束结构包括驱动弹簧(4)和SMA连接件，所述驱动弹簧(4)被压缩着布置在第二端面和约束环(7)之间，所述释放弹簧(14)被压缩着布置在分离顶块(15)和第一端面之间，所述SMA连接件的上下侧分别固定法兰，该法兰分别与约束环(7)及第一端面紧固连接，驱动弹簧(4)作用在约束环(7)上的推力不大于径向突出环和约束环(7)的静摩擦力，使SMA连接件在低温时，约束环(7)和分瓣夹套(6)相对静止，高温时SMA连接件收缩，SMA连接件与驱动弹簧(4)对约束环(7)的作用力之和大于径向突出环和约束环(7)的静摩擦力，使约束环(7)向分瓣夹套(6)的第一端移动，解除对分瓣夹套(6)约束，分离顶块(15)推动分瓣夹套(6)沿径向分开；

所述第二端面设有与分瓣夹套(6)同心的通孔，棒状连接件(1)从通孔中伸入至分瓣夹套(6)的内周，所述SMA连接件电连接供电导线。

2.根据权利要求1所述的非火工分离装置，其特征在于，所述SMA连接件是由SMA丝制成的网片。

3.根据权利要求2所述的非火工分离装置，其特征在于，所述网片被构造成环形网片。

4.根据权利要求3所述的非火工分离装置，其特征在于，所述环形网片具有多层圆环，相邻圆环之间通过SMA丝连接。

5.根据权利要求1～4任一项所述的非火工分离装置，其特征在于，所述第一端面和第二端面分别位于端盖(10)上和外壳(9)远离端盖(10)的一端，或位于外壳(9)远离端盖(10)的一端和端盖(10)上；端盖(10)或外壳(9)远离端盖(10)的一端为第二端面时，被构造成设有延伸到分瓣夹套(6)第二端的套管，套管的一端支撑分瓣夹套(6)的第二端，套管的另一端与第二端面连接。

6.根据权利要求5所述的非火工分离装置，其特征在于，所述径向突出环的外周和约束环(7)的内周设置相互吻合的键(604)和键槽(701)，所述柱状空间的侧面设有轴向结构，与设于所述约束环(7)外周的径向结构相互配合，阻碍约束环(7)旋转，同时允许约束环(7)的径向结构沿轴向结构滑动。

7.根据权利要求6所述的非火工分离装置，其特征在于，互相配合的轴向结构和径向结构包括以下组合：轴向槽和径向肋条(703)、轴向孔和径向肋条(703)、轴向棱和径向凹槽。

8.根据权利要求7所述的非火工分离装置，其特征在于，轴向结构和径向结构为轴向孔和径向肋条(703)时，所述柱状空间的侧面还设有垂直于轴向孔的横向孔，横向孔和轴向孔交叉形成T形孔(901)。

9.根据权利要求7所述的非火工分离装置，其特征在于，还在外壳(9)面向端盖(10)的一侧构造环形外缘，环形外缘的直径小于端盖(10)的直径，在端盖(10)上布置穿插紧固件的孔，且孔的中心到端盖(10)中心的距离大于环形外缘的半径，外壳(9)和端盖(10)对齐且紧固螺栓穿入孔并套接螺帽后，所述外壳(9)被沿轴向限定在端盖(10)上，但仍能绕轴向转动。

10.根据权利要求8或9任一项所述的非火工分离装置，其特征在于，所述径向肋条(703)包括与约束环(7)固定的短肋，及与短肋紧固连接的滑块，短肋端部至约束环(7)中心的距离不大于柱状空间内周到其中心的距离。

11.根据权利要求7～9任一项所述的非火工分离装置，其特征在于，所述轴向孔或轴向槽延伸至柱状空间的第一端面。

12.根据权利要求7～9任一项所述的非火工分离装置，其特征在于，所述外壳(9)被构造成沿轴向分割成两半。

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