一种低冲击的非火工分离装置，用于火箭级间、星箭之间、卫星太阳帆板和天线等的锁紧与释放，以形状记忆合金作为触发开关，并配以弹簧、锁紧套筒、分瓣螺母等零部件构成。基于形状记忆合金的形状记忆效应，装配时对其先进行拉伸预变形，当需要分离解锁时，对合金材料通电加热至其相变温度，使其恢复至预变形前的形状，进而带动触发块动作，使锁紧套筒与分瓣螺母脱开，实现卫星等载荷的释放。在完成一次分离之后，可方便地将壳体内部的触发器部分取出，采用专用工装对形状记忆合金丝再次进行预变形后装入，即可重复使用。本发明专利技术的分离装置冲击低、可重复使用、无污染、成本低、使用安全，尤其适用于对分离冲击要求高的场合。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航天器锁紧分离
，特别涉及一种低冲击的非火工分离装置。
技术介绍
随着微纳技术、一体化多功能结构、集成化综合电子等技术的发展，航天器精密化趋势愈专利技术显，如微小卫星的发展应用，正逐步替代传统大卫星的一些空间任务。随着航天器精密度、集成化程度的提高，对类似于微小卫星这样的精密航天器的分离冲击要求越来越严苛。目前国内采用的分离装置基本是火工分离装置，但其产生的冲击大(3000g～5000g)，易导致周围部件的损坏或误动作，影响分离可靠性，已难以适用精密航天器或其附属件的分离。同时，火工分离装置存在易燃易爆、不便储藏、运输和操作等缺点，使用安全性差；属于一次消耗品，不可重复使用，可靠性难以验证；需从同批产品中抽取一定比例的样品做引爆试验以验证批次合格率，势必增加成本。鉴于此，低冲击的分离装置在航天领域的应用需求愈来愈强烈。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本专利技术提供一种低冲击的非火工分离装置，低冲击、可重复使用、无污染、安全性高、成本低的分离装置，从而满足航天器及其附属件的特殊分离需求，提高分离可靠性和安全性。本专利技术所采用的技术方案是：一种低冲击的非火工分离装置，包括形状记忆合金丝、触发块、分瓣螺母、锁紧套筒、压缩弹簧、安全弹簧、缓冲弹簧、滚珠、滚珠挡环、钢球、壳体、端盖、上支架、下支架；上支架位于壳体内，安装在下支架上，上支架和下支架之间形成空腔，触发块安装在空腔内；形状记忆合金丝对折后，对折端固定在触发块上，出线端穿过上支架端面中部通孔分别固定在上支架端面上，安全弹簧安装在上支架和触发块之间，提供张力使形状记忆合金丝绷直；下支架一端法兰卡在壳体内壁台阶结构处，另一端插入锁紧套筒内、位于锁紧套筒中部隔板一侧，缓冲弹簧套在下支架外壁上，一端与下支架端部法兰连接，另一端与锁紧套筒一端端部连接；锁紧套筒另一端抵在壳体端面上，位于壳体内；压缩弹簧套在锁紧套筒外壁上，一端抵在锁紧套筒外壁台阶结构上，另一端抵在壳体端面上；钢球卡嵌在锁紧套筒内壁凹槽及下支架侧壁通孔中并抵在触发块外壁，触发块未安装弹簧一端侧壁有解锁状态下与钢球配合的凹槽；分瓣螺母位于锁紧套筒中部隔板另一侧，螺栓穿过壳体端面中心，端部安装在分瓣螺母内，锁紧套筒中部隔板的中心处、壳体端面内壁中心处的凸起结构分别插入分瓣螺母两端与分瓣螺母内孔配合；滚珠挡环套在锁紧套筒上，滚珠嵌在锁紧套筒侧壁凹槽中，滚珠的外侧抵在滚珠挡环内壁，内侧抵在分瓣螺母侧壁，分瓣螺母侧壁有解锁状态下与滚珠配合的凹槽；端盖安装在壳体开口端。所述锁紧套筒两端的缓冲弹簧和压缩弹簧均为压缩状态，压缩弹簧的张力大于缓冲弹簧，当形状记忆合金丝触发时驱动锁紧套筒向上支架运动。所述形状记忆合金丝的材料为镍钛合金。所述分瓣螺母与螺栓之间通过标准螺纹配合。所述壳体为六棱柱状筒体或圆柱筒，一端开口，另一端有端面；壳体在靠近螺栓的一端有法兰安装面。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术由形状记忆合金丝10和触发块构成的触发器模块为本专利技术的核心部件，形状记忆合金丝在装入分离装置前，通过专用工装对其进行了预拉伸变形处理，可方便地实现重复使用。(2)本专利技术在分离装置处于锁紧状态时，依靠压缩弹簧、安全弹簧、缓冲弹簧间的力平衡和钢球的卡嵌，保证锁紧套筒位置固定，从而对分瓣螺母径向约束，使螺栓与分瓣螺母处于有效连接状态，实现对载荷的可靠锁紧。(3)本专利技术在分离装置即将解锁分离时，通过对形状记忆合金丝加热，使其快速升温到相变温度以上，因该材料具有形状记忆效应，可恢复到初始形状，从而带动触发块运动，使钢球、滚珠相继嵌入到相应位置，解除分瓣螺母的径向约束，使螺栓与分瓣螺母分离，可实现对载荷的有效分离。(4)本专利技术在完成一次分离之后，可方便地将壳体内部的上支架、下支架、安全弹簧、触发块、形状记忆合金丝整体取出，采用专用工装对形状记忆合金丝进行预变形后再次装入，可实现重复使用。(5)本专利技术可适应航天器标准的分离触发信号类型，并达到与火工分离装置同等的技术指标，同时分离冲击小(500g以内)，可多次重复使用(不少于20次)；可应用到各类航天器及其附属件的锁紧和分离上，如火箭、载人飞船、卫星、太阳帆板、天线等，同时可推广应用到民用领域，因不受航天器标准分离触发信号的限制，可根据具体的接口要求和使用要求，调整相应指标。附图说明图1非火工分离装置结构外形图；图2锁紧状态下的非火工分离装置结构剖面图；图3解锁状态下的非火工分离装置结构剖面图；图4非火工分离装置重复预变形示意图。具体实施方式如图1～图2所示，本专利技术提供一种低冲击的非火工分离装置，该分离装置由形状记忆合金丝10、触发块11、分瓣螺母6、锁紧套筒12、压缩弹簧5、安全弹簧2、缓冲弹簧3、滚珠13、滚珠挡环14、钢球4、壳体8、端盖7、上支架1、下支架2组成，结构组成图如图2所示。壳体8靠近螺栓15的一端为法兰安装面，在螺栓15与非火工分离装置连接前，可将非火工分离装置固定在待安装处；上支架1位于壳体8内，安装在下支架9上，上支架1和下支架9之间形成空腔，触发块11安装在空腔内；形状记忆合金丝10对折后，对折端固定在触发块11上，出线端穿过上支架1端面中部通孔分别固定在上支架1端面上，安全弹簧2安装在上支架1和触发块11之间，提供张力使形状记忆合金丝10绷直；下支架9一端法兰卡在壳体8内壁台阶结构处，另一端插入锁紧套筒12内、位于锁紧套筒12中部隔板一侧，缓冲弹簧3套在下支架9外壁上，一端与下支架9端部法兰连接，另一端与锁紧套筒12一端端部连接；锁紧套筒12另一端抵在壳体8端面上，锁紧套筒12位于壳体8内；压缩弹簧5套在锁紧套筒12外壁上，一端抵在锁紧套筒12外壁台阶结构上，另一端抵在壳体8端面上；钢球4卡嵌在锁紧套筒12内壁凹槽及下支架9侧壁通孔中并与触发块11外壁接触，触发块11未安装弹簧一端侧壁有解锁状态下与钢球4配合的凹槽；分瓣螺母6位于锁紧套筒12中部隔板另一侧，螺栓15穿过壳体8端面中心，端部安装在分瓣螺母6内，锁紧套筒12中部隔板的中心处、壳体8端面内壁中心处的凸起结构分别插入分瓣螺母6两端与分瓣螺母6内孔配合；滚珠13嵌在锁紧套筒12侧壁凹槽中，滚珠(13)的外侧抵在滚珠挡环(14)内壁，内侧抵在分瓣螺母6侧壁，分瓣螺母6侧壁有解锁状态下与滚珠13配合的凹槽；端盖7安装在壳体8开口端。壳体8为六棱柱状筒体，一端开口，另一端有端面。外部设备通过螺栓15与本专利技术的分离装置连接，解锁后，螺栓15与分瓣螺母6分离，外部设备实现分离。形状记忆合金丝10的材料为镍钛(NiTi)合金，该材料具有良好的形状记忆效应，材料记忆应变可达8％。形状记忆合金丝10的一端固定在触发块11上，另一端(出线端)固定在上支架1上，安全弹簧2安装在上支架1和触发块11之间，提供张力使形状记忆合金丝10绷直，并防止触发块11轴向窜动而误解锁。钢球4同时卡嵌在下支架9和锁紧套筒12相应的凹槽中，约束锁紧套筒12不产生轴向运动。锁紧套筒12两端的缓冲弹簧3和压缩弹簧5均为压缩状态，压缩弹簧5的张力大于缓冲弹簧3，当触发器触发时可驱动锁紧套筒12向上运动。滚珠13嵌在锁紧套筒12相应的凹槽中，约束分瓣螺母6不产生径向运动。形状记忆合金丝10在装入分本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低冲击的非火工分离装置，其特征在于，包括形状记忆合金丝(10)、触发块(11)、分瓣螺母(6)、锁紧套筒(12)、压缩弹簧(5)、安全弹簧(2)、缓冲弹簧(3)、滚珠(13)、滚珠挡环(14)、钢球(4)、壳体(8)、端盖(7)、上支架(1)、下支架(9)；上支架(1)位于壳体(8)内，安装在下支架(9)上，上支架(1)和下支架(9)之间形成空腔，触发块(11)安装在空腔内；形状记忆合金丝(10)对折后，对折端固定在触发块(11)上，出线端穿过上支架(1)端面中部通孔分别固定在上支架(1)端面上，安全弹簧(2)安装在上支架(1)和触发块(11)之间，提供张力使形状记忆合金丝(10)绷直；下支架(9)一端法兰卡在壳体(8)内壁台阶结构处，另一端插入锁紧套筒(12)内、位于锁紧套筒(12)中部隔板一侧，缓冲弹簧(3)套在下支架(9)外壁上，一端与下支架(9)端部法兰连接，另一端与锁紧套筒(12)一端端部连接；锁紧套筒(12)另一端抵在壳体(8)端面上，位于壳体(8)内；压缩弹簧(5)套在锁紧套筒(12)外壁上，一端抵在锁紧套筒(12)外壁台阶结构上，另一端抵在壳体(8)端面上；钢球(4)卡嵌在锁紧套筒(12)内壁凹槽及下支架(9)侧壁通孔中并抵在触发块(11)外壁，触发块(11)未安装弹簧一端侧壁有解锁状态下与钢球(4)配合的凹槽；分瓣螺母(6)位于锁紧套筒(12)中部隔板另一侧，螺栓(15)穿过壳体(8)端面中心，端部安装在分瓣螺母(6)内，锁紧套筒(12)中部隔板的中心处、壳体(8)端面内壁中心处的凸起结构分别插入分瓣螺母(6)两端与分瓣螺母(6)内孔配合；滚珠挡环(14)套在锁紧套筒(12)上，滚珠(13)嵌在锁紧套筒(12)侧壁凹槽中，滚珠(13)的外侧抵在滚珠挡环(14)内壁，内侧抵在分瓣螺母(6)侧壁，分瓣螺母(6)侧壁有解锁状态下与滚珠(13)配合的凹槽；端盖(7)安装在壳体(8)开口端。...
【技术特征摘要】
1.一种低冲击的非火工分离装置，其特征在于，包括形状记忆合金丝(10)、触发块(11)、分瓣螺母(6)、锁紧套筒(12)、压缩弹簧(5)、安全弹簧(2)、缓冲弹簧(3)、滚珠(13)、滚珠挡环(14)、钢球(4)、壳体(8)、端盖(7)、上支架(1)、下支架(9)；上支架(1)位于壳体(8)内，安装在下支架(9)上，上支架(1)和下支架(9)之间形成空腔，触发块(11)安装在空腔内；形状记忆合金丝(10)对折后，对折端固定在触发块(11)上，出线端穿过上支架(1)端面中部通孔分别固定在上支架(1)端面上，安全弹簧(2)安装在上支架(1)和触发块(11)之间，提供张力使形状记忆合金丝(10)绷直；下支架(9)一端法兰卡在壳体(8)内壁台阶结构处，另一端插入锁紧套筒(12)内、位于锁紧套筒(12)中部隔板一侧，缓冲弹簧(3)套在下支架(9)外壁上，一端与下支架(9)端部法兰连接，另一端与锁紧套筒(12)一端端部连接；锁紧套筒(12)另一端抵在壳体(8)端面上，位于壳体(8)内；压缩弹簧(5)套在锁紧套筒(12)外壁上，一端抵在锁紧套筒(12)外壁台阶结构上，另一端抵在壳体(8)端面上；钢球(4)卡嵌在锁紧套筒(12)内壁凹槽及下支架(9)侧壁通孔中并抵在触发块(11)外壁，触发块(11)未安装弹簧一端侧壁有解锁状态下与钢球(4)...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯伟，冀娟，傅俊勇，曾凡铨，胡翔宇，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31
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