[發明專利]一種SMA絲驅動的超大載荷解鎖裝置

在審

• 申請號: 201810132822.3
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108190051A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 閆曉軍;張小勇;黃大偉;漆明凈
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B64G1/64
• 分類號: B64G1/64
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種SMA絲驅動的超大載荷解鎖裝置，該機構采用分瓣螺母和大螺栓作為連接件，渦卷彈簧作為緊固件，SMA絲作為分離的驅動元件；機構通過大螺栓與分離結構相連，分瓣螺母在渦卷彈簧的包裹下鎖緊大螺栓；渦卷彈簧內端固定在分瓣螺母上，外端與框架相連；鎖緊狀態下框架被壓塊和卡銷組成的約束系限位；分離時，對SMA絲通電，使其受熱發生相變而收縮，驅動壓塊移動，解除對卡銷的限位，失去約束的框架在渦卷彈簧回復力作用下，隨渦卷彈簧一起轉動，渦卷彈簧散開后，分瓣螺母在其薄板結構作用下張開，釋放大螺栓，實現機構的分離。本發明驅動比高、釋放載荷大、可靠性高，抗振動、沖擊能力強。

技術領域

本發明涉及航天器解鎖裝置的技術領域，特別涉及一種分瓣螺母解鎖裝置。

背景技術

航天器需要多種解鎖裝置實現連接與解鎖功能，如多級運載火箭的分離、衛星或者宇宙飛船上太陽翼的展開等等。目前這種裝置多為火工品螺栓(又稱爆炸螺栓)。目前這種裝置多為火工品螺栓(又稱爆炸螺栓)，火工品螺栓在解鎖分離的過程中會造成沖擊，并將爆炸碎片、粉塵、化學氣體等留在航天器中引發污染問題，隨著技術的發展尤其是新一代小型衛星的出現，火工品螺栓的缺陷與急速增長的應用需求之間的矛盾日趨突出。

分瓣螺母解鎖裝置是一種在連接狀態下通過完整螺紋實現連接功能，分離時通過螺母分瓣破壞螺紋連接關系進而實現解鎖的機構。近幾十年，在利用分瓣螺母研制新型解鎖裝置方面，有了一定的進展，提出了基于多種驅動原理的分瓣螺母解鎖方案，如以電磁力為驅動力的電磁式分離裝置、采用SMA絲進行驅動的箍筒限位鎖緊機構等。這些分瓣螺母連接釋放機構具有解鎖徹底、同步性好等優點，但也存在如下的較大缺點：

(1)電磁驅動的機構，結構復雜，零件數量多，制造成本高且釋放可靠性不易保證；

(2)電磁驅動的分瓣螺母釋放裝置采用電磁力驅動，產生的電磁場對空間環境影響大，應用范圍有限；

(3)SMA驅動的機構，依靠SMA絲受熱收縮來拉動箍筒脫離分瓣螺母進行解鎖，抗振動、沖擊能力差；

(4)依靠SMA絲收縮實現驅動，而SMA絲長度較短，使得機構的設計裕度較小，隨著驅動次數的增加，SMA絲的性能發生衰減，機構的裕度會進一步降低；

(5)SMA絲驅動的機構沒有冗余設計，分離可靠性差，應用范圍有限；

(6)現有的SMA箍筒限位鎖緊機構，驅動比低(本發明中的驅動比類似于省力杠桿的原理，其定義為：驅動比＝機構能提供的釋放載荷/驅動元件的驅動載荷)，不能滿足超大釋放載荷的應用環境的需求。

發明內容

本發明主要解決現有技術中存在的驅動比低、不能進行超大載荷釋放、未進行冗余設計及抗振動、沖擊性能差的問題，提供了一種驅動比高、可以釋放超大載荷、可靠性高、抗振動、沖擊能力強的SMA絲驅動的分瓣螺母解鎖裝置。

本發明采用的技術方案為：一種SMA絲驅動的超大載荷解鎖裝置，其包括：SMA絲、絕緣軌道、復位彈簧、壓塊、卡銷、框架、軸承、分瓣螺母、復位工裝、渦卷彈簧、下蓋、上蓋、大螺栓、銷釘。其中，分瓣螺母和大螺栓是連接件，渦卷彈簧是緊固件，SMA絲是分離的驅動元件；下蓋與固定結構連接，大螺栓與分離結構相連，大螺栓與分瓣螺母采用螺紋副配合連接，分瓣螺母在渦卷彈簧的包裹下鎖緊大螺栓；渦卷彈簧內端固定在分瓣螺母上，外端通過銷釘與框架相連，分瓣螺母和框架分別與軸承的內環和外環配合；復位工裝的頭部固定在上蓋上，下部插入分瓣螺母頂面的六角孔內；SMA絲一端固定在下蓋上，另一端穿過絕緣軌道連接到壓塊上，壓塊和絕緣軌道之間設有復位彈簧。

機構鎖緊時，框架被壓塊和卡銷組成的約束系限位，渦卷彈簧的內外兩端均被約束，使分瓣螺母鎖緊大螺栓。