[發明專利]一種非火工驅動的二級壓緊釋放機構

有效

• 申請號: 201810121046.7
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108298112B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 付佳麗;譚帥
• 申請（專利權）人: 北京深空動力科技有限公司
• 主分類號: B64G1/64
• 分類號: B64G1/64
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

本發明提供一種非火工驅動的二級壓緊釋放機構，該機構上施加的預緊力可借助應變片精確測量；壓緊狀態時，分離帽由上滾珠限位，釋放銷由下滾珠卡位，上滾珠位置由分離帽、上保持架及釋放銷確定，下滾珠位置由釋放銷、滑塊和下保持架確定，滑塊由抗沖彈簧壓緊；釋放時，通電使非火工驅動元件開始工作，驅動滑塊向上運動，滑塊上移一定距離后，下滾珠進入滑塊的凹槽，釋放銷失去卡位并在驅動彈簧的作用下向下運動，隨后上滾珠失去約束而掉入釋放銷的凹槽內，分離帽脫離，完成釋放。該機構中采用多處球面副，避免了彎矩傳遞對零件配合關系和釋放可靠性的影響，同時降低了安裝精度要求；控制方便、抗振性強、承受載荷大、可靠性高。

技術領域

本發明涉及空間釋放機構的技術領域，特別涉及一種非火工驅動的可承受大載荷的壓緊釋放機構。

背景技術

在火箭、衛星、飛船等航天器上，存在多次的分離釋放需求，例如太陽能電池板的展開、多級運載火箭或逃逸塔的分離等，需要能夠長時間保持壓緊并可控釋放的裝置。目前采用較多的是火工連接與分離機構，這種裝置的工作都是一次性的，在分離過程中不僅會產生較大的沖擊，還會產生爆炸碎片、粉塵并留在航天器中，對系統安全及空間環境均會造成不良影響。尤其是我國下一代高精尖的航天器，如導彈精密制導設備的壓緊釋放、高精度導航及偵察衛星上光學設備的壓緊釋放、空間激光武器的鎖緊釋放等，這些場合均不能采用火工品連接與分離機構。因此，安全性高、無污染、可重復使用的非火工驅動的壓緊釋放裝置，如SMA(形狀記憶合金)、石蠟、電磁、燃繩、熱刀等驅動方法，是發展空間釋放機構的重點。目前美國等西方航天強國已經大力發展這類技術，形成了比較成熟的產品，但是相關產品對于中國進行嚴格封鎖、禁運，所以這類技術是我國在當前國際形勢以及國防戰略背景下亟需突破的關鍵技術。

在現有的幾種非火工釋放技術中，基于燃繩和熱刀驅動的釋放機構在重復使用前需要更換部分零件，操作復雜，應用范圍有限；基于SMA、石蠟和電磁驅動原理的釋放機構在使用過程中無需破壞結構件，可以輕松實現復位和重復使用，是非火工驅動技術的焦點。但是，這類壓緊釋放機構普遍存在以下問題：

(1)采用整體式剛性鎖緊件，容易將彎矩傳遞到機構內部，影響內部零件的配合關系，降低了解鎖釋放的可靠性；

(2)裝配過程中預緊力的控制依賴力矩扳手，誤差高達30％，容易造成過載，損壞結構件；

(3)采用普通的鋼制彈簧和SMA絲配合，形成偏置驅動，在高溫條件下，鋼制彈簧的剛度和彈力會略微降低，而SMA絲的驅動力會顯著增大，導致彈簧彈力和SMA絲驅動力不匹配，造成高溫環境下的機構抗振性能下降嚴重；

(4)只用一根SMA絲作為驅動元件，沒有冗余備份，可靠性不高；

(5)缺少反饋電路，由于對SMA絲通電加熱的時間是隨電流大小和環境溫度變化的，無法預先給出精確的通電時間，實際工程應用時，通電時間過短，機構無法正常釋放，而時間過長又會導致SMA絲性能嚴重下降，甚至被燒毀；

(6)機構內部沒有自適應轉動的結構，不能根據外界加載方向的變化而自適應轉動，對安裝精度要求苛刻。

發明內容

本發明針對空間環境下，對某些部件長時間保持壓緊狀態、在收到指令后迅速安全釋放的應用需求，以及現有技術的不足，提供了一種非火工驅動的二級壓緊釋放機構。