一种基于记忆合金的压紧释放装置转让专利
申请号 : CN202111427321.6
文献号 : CN113830329B
文献日 : 2022-04-08
发明人 : 卢晓东 , 张威 , 张伟 , 张赵威 , 任虎存 , 高升 , 孔维国 , 朱永
申请人 : 沈阳中科新宇空间智能装备有限公司 , 中国科学院沈阳自动化研究所
摘要 :
权利要求 :
1.一种基于记忆合金的压紧释放装置,其特征在于,包括壳体、滑块(3)、驱动块(7)、分瓣螺母(11)、驱动弹簧盖(12)、驱动弹簧(15)、连杆机构、小球控制机构及驱动机构,其中滑块(3)沿轴向滑动地设置于壳体内,滑块(3)上设有容置腔;驱动弹簧(15)和驱动弹簧盖(12)由下至上设置于滑块(3)的容置腔内,且驱动弹簧盖(12)的上端由所述滑块(3)内伸出;分瓣螺母(11)容置于滑块(3)内,且分瓣螺母(11)与驱动弹簧盖(12)螺纹连接,分瓣螺母(11)通过至少两组连杆机构与滑块(3)连接,连杆机构在滑块(3)向下移动时,拉动分瓣螺母(11),从而解除对驱动弹簧盖(12)的锁紧;
驱动机构、驱动块(7)及小球控制机构由下至上设置于壳体底部,小球控制机构设置于滑块(3)的下端外侧,用于限制滑块(3)轴向移动;驱动机构用于驱动驱动块(7)转动至设定位置,从而使小球控制机构解除对滑块(3)的限位;
所述滑块(3)为底部封闭的圆筒形结构,且滑块(3)的外圆周上设有至少两个凸台结构,凸台结构的左右两侧均设有滚珠架(14),滚珠架(14)上沿高度方向设有多个滚珠(13);
所述连杆机构容置于凸台结构内;
所述连杆机构包括上下设置的两个平行连杆(10),每个连杆(10)的两端分别与所述滑块(3)和所述分瓣螺母(11)铰接;
所述驱动机构包括SMA丝(17)、发条盒(18)、发条弹簧(19)及驱动螺钉(8),其中SMA丝(17)缠绕于所述驱动块(7)的外侧;发条盒(18)设置于壳体的底部,发条弹簧(19)设置于发条盒(18)内,且发条弹簧(19)通过驱动螺钉(8)与所述驱动块(7)连接,发条弹簧(19)给所述驱动块(7)提供扭矩;
所述驱动块(7)为中空的圆柱体结构,其外圆周上设有环形的SMA丝容置槽(71),顶部设有内凹槽,所述小球控制机构容置于内凹槽内,所述小球控制机构与所述驱动块(7)之间设有摩擦环(6);
所述小球控制机构包括小球保持架(4)、小球固定架(5)及控制球组,其中小球固定架(5)放置于所述驱动块(7)的上方,小球保持架(4)设置于小球固定架(5)的上方,且小球保持架(4)和小球固定架(5)固定连接,小球保持架(4)与所述壳体相对固定;所述滑块(3)与小球保持架(4)和小球固定架(5)之间形成沿周向均布的至少两个控制球容置腔,每个控制球容置腔内容置有一组控制球组;
所述控制球组包括一个小球(20)及设置于小球(20)上方的两个大球(16);所述滑块(3)的下端外圆周上设有限位槽,位于上方的一个大球(16)容置于限位槽内,从而限制所述滑块(3)轴向移动;
所述驱动块(7)的侧壁上端边缘沿周向均布有多个内豁口(72),当多个内豁口(72)与多个所述控制球组一一对应时,所述小球(20)落入内豁口(72)内,从而使两个所述大球(16)沿径向移动,从而脱离所述滑块(3)上的限位槽。
2.根据权利要求1所述的基于记忆合金的压紧释放装置,其特征在于,所述壳体包括上盖(1)、外壳(2)及底板(9),其中外壳(2)的下端与底板(9)连接,上端与上盖(1)连接;上盖(1)上设有用于所述驱动弹簧盖(12)的上端穿过的孔。
3.根据权利要求2所述的基于记忆合金的压紧释放装置,其特征在于,所述外壳(2)的上部内侧沿周向均布多个滑槽,各滑槽均与所述滑块(3)的轴线平行,所述滑块(3)的凸台结构容置于所述滑槽内。
说明书 :
一种基于记忆合金的压紧释放装置
技术领域
背景技术
装置将卫星的天线进行压紧,保证在发射过程中天线的展开载荷不受发射载荷的影响;当
卫星进入预定轨道后,需要对卫星发送指令,控制压紧释放装置,释放卫星天线展开载荷,
展开天线。
时会产生较大的冲击、电磁和静电,这对运载器和卫星上的精密仪器产生较大的影响;火工
品装置在制造、运输、存储过程中也有较高的安全隐患;传统火工品装置在爆炸时产生的碎
片很难清理,会成为太空垃圾。随着各种微型卫星的发展,对卫星配件的要求也越来越高,
传统的火工品装置很难再满足相关要求。因此,必须设计一种低冲击、无污染的压紧释放装
置以满足航天卫星天线安全、可靠展开的需求。
发明内容
开的任务要求,并提高卫星天线压紧释放的可靠性、安全性,延续传统火工品装置快速分离
的优点,避免火工品爆炸时产生的一系列问题。
滑块上设有容置腔;驱动弹簧和驱动弹簧盖由下至上设置于滑块的容置腔内,且驱动弹簧
盖的上端由所述滑块内伸出;分瓣螺母容置于滑块内,且分瓣螺母与驱动弹簧盖螺纹连接,
分瓣螺母通过至少两组连杆机构与滑块连接,连杆机构在滑块向下移动时,拉动分瓣螺母,
从而解除对驱动弹簧盖的锁紧;
而使小球控制机构解除对滑块的限位。
钉与所述驱动块连接,发条弹簧给所述驱动块提供扭矩。
擦环。
架固定连接,小球保持架且与所述壳体相对固定;所述滑块与小球保持架和小球固定架之
间形成沿周向均布的至少两个控制球容置腔,每个控制球容置腔内容置有一组控制球组;
所述滑块上的限位槽。
容置于凸台结构内。
克服运载体产生的振动压紧天线;当卫星脱离运载体进入预定轨道后,该装置也具备较高
的可靠性使天线能顺利展开。
卫星中的安装空间并减少了其在卫星中的重量占比。
电压,就可使SMA丝瞬间加热,压紧释放装置即可快速响应。
附图说明
为滚珠架,15为驱动弹簧,16为大球,17为SMA丝,18为发条盒,19为发条弹簧,20为小球,71
为SMA丝容置槽,72为内豁口,73为驱动槽,74为摩擦环槽,75为内凹槽。
具体实施方式
中滑块3沿轴向滑动地设置于壳体内,滑块3上设有容置腔;驱动弹簧15和驱动弹簧盖12由
下至上设置于滑块3的容置腔内,且驱动弹簧盖12的上端由滑块3内伸出;分瓣螺母11容置
于滑块3内,且分瓣螺母11与驱动弹簧盖12螺纹连接,分瓣螺母11通过至少两组连杆机构与
滑块3连接,连杆机构在滑块3向下移动时,拉动分瓣螺母11,从而解除对驱动弹簧盖12的锁
紧;驱动机构、驱动块7及小球控制机构由下至上设置于壳体底部,小球控制机构设置于滑
块3的下端外侧,用于限制滑块3轴向移动;驱动机构用于驱动驱动块7转动至设定位置,从
而使小球控制机构解除对滑块3的限位。
上部内侧沿周向均布多个滑槽,各滑槽均与滑块3的轴线平行。
盒18内,且发条弹簧19通过驱动螺钉8与驱动块7连接,发条弹簧19给驱动块7提供扭矩。SMA
丝17是形状记忆合金,是一种集感知和驱动于一体的智能材料,它是压紧释放装置中的核
心驱动元件。利用SMA丝17带动驱动块7转动,当驱动块7转动一定角度后,解除对连杆机构
的约束,在驱动弹簧15的作用下,连杆机构沿轴向移动,带动分瓣螺母11沿径向移动。
与驱动块7之间设有摩擦环6。
摩擦环槽74内。驱动螺钉8的上端容置于驱动槽73内。
方,且小球保持架4和小球固定架5固定连接;小球保持架4与壳体相对固定;滑块3与小球保
持架4和小球固定架5之间形成沿周向均布的至少两个控制球容置腔,每个控制球容置腔内
容置有一组控制球组,控制球组限制滑块3轴向移动。
动。采用大球16与大球16的接触,逐级减小压紧载荷,降低装置对记忆合金驱动力的要求。
20,从而使两个大球16沿径向移动,从而脱离滑块3上的限位槽。
向设有多个滚珠13;滑块3的凸台结构容置于外壳2的滑槽内。连杆机构容置于凸台结构内。
10由于受驱动块7的限位而不能移动,且驱动弹簧15处于压缩状态,满足了对天线载荷的要
求。
使其在装置中始终保持一定的角度,防止发生误转。
时,中间的大球16在上方的大球16的作用下沿轴向移动,这样会使上方大球16缺少中间大
球16在径向上的作用力,使其沿径向移动,解锁滑块3,使滑块3在驱动弹簧15的弹簧力作用
下向下移动,同时带动连杆10沿径向移动;分瓣螺母11在驱动弹簧盖12的作用下沿轴向运
动,在连杆10的带动下沿径向移动,这两个运动的合成使分瓣螺母11在上盖1的斜面上滑
动,从而解锁释放驱动弹簧盖12的螺栓,完成载荷的释放。
时,在发条弹簧19的作用下,大球16相继退回初始位置,完成复位。
力,大大降低了对SMA丝恢复力的要求。此外,采用发条弹簧实现对驱动块的限位,防止驱动
块在发射任务中发生误转,发条弹簧在装置中还具有绷紧SMA丝的作用,减少了在装配时,
SMA丝的弯曲带来的位移余量。
明提出的一种基于记忆合金的压紧释放装置,与传统的火工品装置相比较,具有重复使用
的特点,即在使用前可对装置进行全功能的检查和多次试验,以保证装置的可靠性。基于航
天中微型卫星天线展开的需要,并参照航天指标对压紧释放装置进行设计,构建三维模型,
然后通过仿真分析和实验验证相结合的研究方法,对本发明的基本功能、使用性能进行测
试和分析,该压紧释放装置具备高强度性和可靠性,消除了传统火工品装置在制造、运输、
储存等过程中的安全隐患,其体积小和重量轻,节约了卫星升空的成本,也能够按照要求快
速响应,展开天线,装置释放载荷时对卫星的冲击也较小。本发明也可应用于其它航天器。
内。