[發明專利]一種六邊形微小衛星分離解鎖裝置

有效

• 申請號: 201910441765.1
• 申請日: 2019-05-24
• 公開（公告）號: CN110239746B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 張翔;胡豪斌;鄧寒玉
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B64G1/64
• 分類號: B64G1/64
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

本發明公開了一種六邊形微小衛星分離解鎖裝置，包括適配器、拉緊解鎖裝置、彈射裝置和承剪銷。適配器中上隔板與下隔板平行設置，并通過筋板連接固定。拉緊解鎖裝置、彈射裝置和承剪銷各三個間隔設置在適配器內，承剪銷與衛星結構配合并緊鎖衛星X、Y方向。彈射裝置包括外筒、內筒和彈簧，彈簧通過內筒作用于衛星底部。拉緊解鎖裝置中，擺桿組件包括擺桿、銷軸和軸承，記憶合金作動器固定在下隔板上，其一端與擺桿底端的圓孔間隙配合，擺桿桿身銷軸與支架轉動連接，兩個軸承通過銷軸固連在擺桿頂部，軸承壓在衛星結構上并緊鎖衛星Z方向。本發明具有結構簡單、運行可靠、沖擊小、可重復性等優點。

技術領域

本發明涉及衛星與運載火箭分離解鎖裝置，具體是一種六邊形微小衛星分離解鎖裝置。

背景技術

20世紀80年代以來，隨著微電子、微機械、精密加工、輕型材料以及高效能源等技術的迅速性發展，促進了衛星上所需儀器設備的小型化，現代衛星技術正朝著“周期更短、成本更低、體積更小、靈活性更強”的方向發展，微小衛星研制的熱潮在世界范圍內迅速興起。作為衛星關鍵技術之一的解鎖分離技術，是關系到衛星成功發射、正常入軌的核心技術，對衛星總體性能有著重要影響。因此發明分離沖擊小、可靠性高的解鎖分離裝置具有重要意義。

衛星分離解鎖裝置是可靠連接衛星與火箭，并在星箭入軌后實現星箭可靠分離的機構裝置，在衛星項目中起著重要作用。目前，世界上傳統衛星和運載火箭的分離往往采用包帶和爆炸螺栓結合的分離方式。這種分離技術較為成熟，在大衛星上也廣泛采用。但隨著衛星尺寸、重量越來越小，傳統的包帶鎖緊裝置已經不能滿足微小衛星的發射分離要求。而且基于爆炸螺栓的分離機構在爆炸螺栓爆炸的瞬間會產生較大的不確定的沖擊力，和一些不受控制的碎屑，會給待分離的衛星以及火箭的適配器帶來一定的傷害。特別是在一箭多星的發射過程中，可能會對其他的衛星造成損傷。

為克服火工品壓緊釋放裝置的上述技術局限性，滿足下一代航天器高精密設備的壓緊釋放要求，低沖擊、無污染、可重復使用的新型非火工壓緊釋放裝置在近三十年得到了快速發展。根據驅動源不同，可將非火工品壓緊釋放裝置分為：熔斷絲（fuse wire）、熱刀（thermal knife）、石蠟（paraffin）和形狀記憶合金壓緊釋放裝置。其中，熔斷絲裝置無法快速復位，往往需要替換部件或者返廠重新裝配才能再次使用；石蠟裝置體積大，釋放時間長，且耗能大；熱刀裝置承載力小，釋放時間長，耗能大。相比之下，基于形狀記憶合金的壓緊釋放裝置同時具備了承載力大、釋放快、功耗低、沖擊低、可復位、無污染的技術特點，是非火工品壓緊釋放裝置中最具技術優勢的一種，也是近年來國際上的研究熱點。

記憶合金在分離釋放機構上是作為執行元件，利用其相變產生的形變恢復力和行程對外做功。通常有3種形式的記憶合金元件：記憶合金桿棒、記憶合金絲和記憶合金彈簧。現在已研究成功的記憶合金作動器均是基于這3種元件實現分離功能。

比較成功的記憶合金作動器是Starsys公司研制的Qwknut分離螺母和FASSN無沖擊分離螺母。這兩種裝置均采用記憶合金絲作為觸發元件，利用內部的飛輪裝置貯能，工作時通過飛輪旋轉釋放機構。Qwknut可承受13kN的螺栓載荷，FASSN可承受44kN的載荷，在輸入3A～ 5A電流條件下，作用時間不大于0.03s，可以直接替代火工分離螺母。

記憶合金作動器，具有安全、低沖擊、可重復使用等優點，可替代航天器分離機構上使用的部分火工裝置，適合對分離時間無嚴格限制的場合，但不適合用于需要大應力和位移的機構中。目前，國內也開始進行此方面的研究，一些產品已進入到工程驗證階段，未來在小型和微型衛星等航天飛行器上有廣闊的應用前景。

發明內容

本發明的目的在于提供一種六邊形微小衛星分離解鎖裝置，考慮六邊形衛星的外形進行了適配器設計，適配器上分布安裝拉緊解鎖裝置、彈射裝置及承剪銷，有效限制衛星三個方向自由度，記憶合金作動器高同步性解鎖，解鎖后彈射裝置具有彈簧導向及行程控制，將衛星與運載火箭分離。