基于形状记忆合金触发的连接解锁机构制造技术

一种基于形状记忆合金触发的连接解锁机构，包括记忆合金触发机构组件、若干锁紧装置组件等；记忆合金触发机构组件、锁紧装置组件、预紧弹簧组件和导向轮安装在连接解锁机构安装结构上，联动绳索通过导向轮依次连接记忆合金触发机构组件、若干锁紧装置组件和预紧弹簧组件；在通电情况下，利用记忆合金丝收缩力或位移，触动形状记忆合金触发机构组件解锁，在预紧弹簧组件的弹簧预紧力作用下，联动绳索牵动每个锁紧装置组件实现联动解锁。本发明专利技术解决了传统太阳桨式帆板或其他展开体在解锁释放过程中产生的冲击和污染问题，而且可重复使用、释放速度快、功耗低、可靠性高。

Connection Unlocking Mechanism Based on Shape Memory Alloy Trigger

A connection unlocking mechanism based on shape memory alloy trigger, including memory alloy trigger mechanism components, several locking device components, etc. The memory alloy trigger mechanism components, locking device components, pre-tightening spring components and guide wheel are installed on the installation structure of the connection unlocking mechanism, and the linkage rope is connected successively with memory alloy trigger mechanism components and several locking devices through the guide wheel. Components and pre-tightening spring assemblies; in the case of electrification, using the shrinkage force or displacement of the memory alloy wire, the shape memory alloy trigger mechanism component is unlocked, and under the spring pre-tightening force of the pre-tightening spring component, the linkage rope pulls each locking device component to realize the interlocking unlocking. The invention solves the problems of shock and pollution caused by the unlocking and releasing process of the traditional solar paddle sailboard or other expansion body, and has the advantages of reusability, fast releasing speed, low power consumption and high reliability.

【技术实现步骤摘要】
基于形状记忆合金触发的连接解锁机构
本专利技术涉及一种连接解锁机构。
技术介绍
随着近年来众多学者和工程师们对形状记忆效应的不断深入探索，形状记忆合金已发展成为一类具有实用价值的功能材料，目前广泛应用于航空航天、微电子机械驱动系统、生物医疗、楼宇建筑以及生活用品等方面。在航天领域的应用中，形状记忆合金常用于分离或展开机构上，为设备提供驱动力或触发力。例如，当卫星入轨后，形状记忆合金在太阳光的辐射下，随着温度的升高而驱动，具有记忆功能的折叠的卫星天线展开，并最终形成为预定的抛物面形状。传统的太阳帆板、天线或其它附件的解锁机构，一般遵循“强连接、强解锁”的设计理念，多采用基于火工装置的解锁机构来实现抵御力学环境冲击和空间解锁功能。这一类解锁机构往往存在结构复杂、体积大、质量大，火工冲击载荷大，成本高，且只能使用一次，可靠性难以验证等问题，不适用于体积小、冲击敏感的小型卫星太阳帆板机构的解锁释放。传统火工装置存在的安全性差，瞬时冲击大，不能重复使用等方面缺陷。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：本专利技术提出了基于形状记忆合金触发释放、多点绳索联动、集中解锁的连接解锁机构，解决了传统太阳桨式帆板或其他展开体(一个或多个)在解锁释放过程中产生的冲击和污染问题，而且可重复使用、释放速度快、功耗低、可靠性高。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于形状记忆合金触发的连接解锁机构，包括记忆合金触发机构组件、若干锁紧装置组件、预紧弹簧组件、联动绳索及导向轮；记忆合金触发机构组件、锁紧装置组件、预紧弹簧组件和导向轮安装在连接解锁机构安装结构上，联动绳索通过导向轮依次连接记忆合金触发机构组件、若干锁紧装置组件和预紧弹簧组件；在通电情况下，利用记忆合金丝收缩力或位移，触动形状记忆合金触发机构组件解锁，在预紧弹簧组件的弹簧预紧力作用下，联动绳索牵动每个锁紧装置组件实现联动解锁。所述记忆合金触发机构组件包括记忆合金丝、触发销、锁紧瓣、释放销、绝缘导向轮、记忆合金丝压板、锁紧瓣转轴；触发销穿过小弹簧，利用小弹簧回复力约束触发销的自由运动，一对绝缘导向轮安装在触发销一端，一对锁紧瓣和记忆合金丝压板安装在触发销另一端，一对绝缘导向轮和一对锁紧瓣均关于触发销轴线对称；记忆合金丝穿过触发销端面小孔，两端分别经两侧的绝缘导向轮导向后压在记忆合金丝压板两端的下方；锁紧瓣关于锁紧瓣转轴转动，初始状态下，锁紧瓣两端分别夹紧触发销端部和释放销端部，释放销沿其支撑结构的安装孔移动；释放销另一端与联动绳索连接；记忆合金丝两端与相应的正负供电导线的连接，记忆合金丝在通电情况下收缩，拉动触发销脱离锁紧瓣，解除锁紧瓣对释放销的约束。所述锁紧装置组件包括锁紧销、板簧、压紧板、半球头锁紧轴、压紧板转轴、锁紧装置底座；压紧板与锁紧装置底座通过板簧、压紧板转轴连接，锁紧销安装在锁紧装置底座的安装孔内，半球头锁紧轴的球头安装在压紧板、锁紧装置底座之间，联动绳索穿过锁紧销沿轴线的中心孔后，从锁紧装置底座一侧穿出，初始状态下，联动绳索拉动锁紧销，锁紧销端部插入压紧板端部的环形结构，使得压紧板压紧半球头锁紧轴，压紧板端部的环形结构开有缺口，联动绳索从缺口嵌入压紧板端部的环形结构内；解锁时，释放销被释放后，在弹簧预紧力作用下，释放销与每个锁紧销随联动绳索运动，各锁紧销脱离压紧板端部的环形结构，压紧板在板簧的作用下弹开，松开半球头锁紧轴，实现联动解锁。所述预紧弹簧组件包括预紧轴、弹簧底座、弹簧、调节螺母，预紧轴一端安装调节螺母，另一端穿过弹簧和弹簧底座后，与联动绳索连接，弹簧位于弹簧底座和调节螺母之间，初始状态下，弹簧处于压缩状态。所述记忆合金丝材料为NI-TI基记忆合金丝。所述记忆合金丝的长度为150mm，直径为0.3mm，变形量为6mm～15mm。所述联动绳索的材料为凯夫拉绳或钢丝绳。所述锁紧装置底座、弹簧底座和压紧板的材料为硬铝合金。所述触发销与记忆合金丝连接处、绝缘导向轮、记忆合金丝压板材料为聚酰亚胺或高温陶瓷。所述的基于形状记忆合金触发的连接解锁机构的锁定方法，包括如下步骤：步骤一、解除锁紧瓣对释放销的约束，在预紧弹簧作用下多个锁紧销随联动绳索移动，释放压紧板；步骤二、将每个半球头锁紧轴分别与对应的展开体进行连接，在半球头锁紧轴与展开体的锁紧端的对侧设置回转轴、扭簧或其他储能元件；步骤三、收拢展开体，将各半球头锁紧轴轴端安装在压紧板和锁紧装置底座之间，压平锁紧装置压紧板并临时固定；步骤四、从调节螺母侧压缩弹簧，使用锁紧瓣夹紧释放销，拉动联动绳索带动所有锁紧销穿过压紧板端部的环形结构；步骤五、将触发销在小弹簧或外力的作用下卡入锁紧瓣另一侧，实现对释放销的锁紧。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术可应用在空间紧凑的太阳桨式帆板或其他展开体(一个或多个)的连接解锁机构设计中，具有冲击小、功耗低、可靠性高、解锁同步性好及可重复使用的优点。(2)本专利技术针对可展开帆板的空间低冲击释放的技术要求，基于形状记忆合金随温度升高缓慢变形的特性，提出了采用形状记忆合金作为触发器的连接解锁机构。此专利技术将在两个阶段分别可靠实施连接和解锁功能：在发射阶段，此专利技术可实现太阳帆板或其他空间展开设备与航天器或卫星本体的可靠连接；在到达预定空间后，对连接解锁装置进行通电，形状记忆合金丝随温度升高而收缩变形，进而在轴向产生位移，解除对锁紧机构的结构约束，触发弹簧的预紧力作为解锁的动力。四个或多个锁紧点通过一根绳索串联实现联动，在弹簧力的作用下拉动锁紧销轴实现四点或多点同时解锁释放。本专利技术减小了解锁释放过程中的冲击，并消除了火工品的污染问题，具备速度快、功耗低、可靠性高和可重复使用的优点。(3)本专利技术通过集中触发、单点解锁的设计思想简化了连接解锁机构的系统方案，可根据安装空间，布局触发机构、绳索机构、锁紧装置的位置，提高该方案的灵活性，适应性和小型化。同时，多点锁紧与绳索固定的串联连接设计提高了解锁的可靠性及同步性。附图说明图1是本专利技术中基于形状记忆合金触发的连接解锁机构系统的示意图；图2(a)是本专利技术中形状记忆合金丝触发机构的解锁状态；图2(b)是本专利技术中形状记忆合金丝触发机构的释放状态；图3是本专利技术中与展开体连接的锁紧装置组件的示意图；图4是本专利技术中预紧弹簧组件的示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的描述。1)基于形状记忆合金触发的连接解锁机构的组成基于形状记忆合金触发的连接解锁机构由记忆合金触发机构组件1、锁紧装置组件3、预紧弹簧组件5、联动绳索4及导向轮2等零部件组成，如图1所示。记忆合金触发机构组件1、锁紧装置组件3、预紧弹簧组件5和导向轮2安装在连接解锁机构安装结构7上，联动绳索4通过导向轮2依次连接记忆合金触发机构组件1、若干锁紧装置组件3和预紧弹簧组件5；在通电情况下，利用记忆合金丝8收缩力或位移，触动形状记忆合金触发机构组件1解锁，在预紧弹簧组件5的弹簧预紧力作用下，联动绳索4牵动每个锁紧装置组件3实现联动解锁。记忆合金触发机构组件1包括壳体、记忆合金丝8、触发销9、锁紧瓣10、释放销11、绝缘导向轮12、记忆合金丝压板13、锁紧瓣转轴14，如图2所示。触发销9穿过小弹簧和壳体，利用小弹簧回复力和壳体约束触发销9的自由运动，一对绝缘导向轮12安装在触发销9一端，一对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于形状记忆合金触发的连接解锁机构，其特征在于，包括记忆合金触发机构组件(1)、若干锁紧装置组件(3)、预紧弹簧组件(5)、联动绳索(4)及导向轮(2)；记忆合金触发机构组件(1)、锁紧装置组件(3)、预紧弹簧组件(5)和导向轮(2)安装在连接解锁机构安装结构(7)上，联动绳索(4)通过导向轮(2)依次连接记忆合金触发机构组件(1)、若干锁紧装置组件(3)和预紧弹簧组件(5)；在通电情况下，利用记忆合金丝(8)收缩力或位移，触动形状记忆合金触发机构组件(1)解锁，在预紧弹簧组件(5)的弹簧预紧力作用下，联动绳索(4)牵动每个锁紧装置组件(3)实现联动解锁。

【技术特征摘要】
1.一种基于形状记忆合金触发的连接解锁机构，其特征在于，包括记忆合金触发机构组件(1)、若干锁紧装置组件(3)、预紧弹簧组件(5)、联动绳索(4)及导向轮(2)；记忆合金触发机构组件(1)、锁紧装置组件(3)、预紧弹簧组件(5)和导向轮(2)安装在连接解锁机构安装结构(7)上，联动绳索(4)通过导向轮(2)依次连接记忆合金触发机构组件(1)、若干锁紧装置组件(3)和预紧弹簧组件(5)；在通电情况下，利用记忆合金丝(8)收缩力或位移，触动形状记忆合金触发机构组件(1)解锁，在预紧弹簧组件(5)的弹簧预紧力作用下，联动绳索(4)牵动每个锁紧装置组件(3)实现联动解锁。2.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆合金触发的连接解锁机构，其特征在于，所述记忆合金触发机构组件(1)包括记忆合金丝(8)、触发销(9)、锁紧瓣(10)、释放销(11)、绝缘导向轮(12)、记忆合金丝压板(13)、锁紧瓣转轴(14)；触发销(9)穿过小弹簧，利用小弹簧回复力约束触发销(9)的自由运动，一对绝缘导向轮(12)安装在触发销(9)一端，一对锁紧瓣(10)和记忆合金丝压板(13)安装在触发销(9)另一端，一对绝缘导向轮(12)和一对锁紧瓣(10)均关于触发销(9)轴线对称；记忆合金丝(8)穿过触发销(9)端面小孔，两端分别经两侧的绝缘导向轮(12)导向后压在记忆合金丝压板(13)两端的下方；锁紧瓣(10)关于锁紧瓣转轴(14)转动，初始状态下，锁紧瓣(10)两端分别夹紧触发销(9)端部和释放销(11)端部，释放销(11)沿其支撑结构的安装孔移动；释放销(11)另一端与联动绳索(4)连接；记忆合金丝(8)两端与相应的正负供电导线的连接，记忆合金丝(8)在通电情况下收缩，拉动触发销(9)脱离锁紧瓣(10)，解除锁紧瓣(10)对释放销(11)的约束。3.根据权利要求2所述的一种基于形状记忆合金触发的连接解锁机构，其特征在于，所述锁紧装置组件(3)包括锁紧销(15)、板簧、压紧板(16)、半球头锁紧轴(17)、压紧板转轴(18)、锁紧装置底座(19)；压紧板(16)与锁紧装置底座(19)通过板簧、压紧板转轴(18)连接，锁紧销(15)安装在锁紧装置底座(19)的安装孔内，半球头锁紧轴(17)的球头安装在压紧板(16)、锁紧装置底座(19)之间，联动绳索(4)穿过锁紧销(15)沿轴线的中心孔后，从锁紧装置底座(19)一侧穿出，初始状态下，联动绳索(4)拉动锁紧销(15)，锁紧销(15)端部插入压紧板(16)端部的环形结构，使得压紧板(16)压紧半球头锁紧轴(17)，压紧板(16)端部的环形...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨自鹏，张群，张新宇，彭慧莲，杨勇，刘宇哲，林宏，唐颀，安雪岩，陈益，
申请(专利权)人：北京宇航系统工程研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11