一种SMA丝触发的卫星锁紧分离装置及其工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种SMA丝触发的卫星锁紧分离装置及其工作方法，锁紧分离装置包括锁紧释放机构、卫星底板、弹射分离机构和运载安装平台，四组锁紧释放机构安装在运载安装平台的四周，弹射分离机构安装在运载安装平台的中心处，锁紧状态下，四组锁紧释放机构同时锁紧卫星底板，弹射分离机构未作动，弹射分离机构的弹射推杆顶端与卫星底板下表面接触，分离时，四组锁紧释放机构的解锁SMA丝通电后收缩解锁对加载杆的约束，四组锁紧释放机构的加载杆同步作动实现解锁卫星底板，弹射分离机构的分离SMA丝通电收缩带动弹射推杆推动卫星底板实现卫星弹射分离。本发明专利技术具有大承载、低冲击、分离迅速、可重复试验的特点，满足空间应用要求。满足空间应用要求。满足空间应用要求。

【技术实现步骤摘要】
一种SMA丝触发的卫星锁紧分离装置及其工作方法


[0001]本专利技术属于空间非火工连接分离
，尤其是涉及一种SMA丝触发的卫星锁紧分离装置及其工作方法。

技术介绍

[0002]面对航天任务逐渐呈现出的多样化的趋势，研制出满足要求的锁紧分离机构是保证运载、深空探测、非合作目标抓取、在轨服务等空间任务实施的重要基础。锁紧分离机构的主要功能是保证在设备发射或者运行过程中，能够实现载荷(主要是卫星)与运载平台之间可靠的锁紧；当航天器处于发射入轨或返回地球过程中，系统发出触发指令，实现载荷从运载平台有效地分离。传统的火工锁紧分离机构具有承载力大、分离可靠、能量储备大、响应迅速等优点，但其缺点非常突出，例如冲击大，影响卫星分离姿态；单次触发，不可重复试验；污染严重，容易对其他元件产生危害等。因此，研制出一种高承载、低冲击、响应迅速、可重复进行地面验证的非火工锁紧分离机构成为一项迫切的任务。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种SMA丝触发的卫星锁紧分离装置及其工作方法，具有大承载、低冲击、分离迅速、可重复试验的特点，满足空间应用要求。
[0004]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0005]一种SMA丝触发的卫星锁紧分离装置，包括锁紧释放机构、卫星底板、弹射分离机构和运载安装平台，所述的卫星底板设置在运载安装平台的正上方，所述的锁紧释放机构共设置四组，且均匀安装在所述的运载安装平台的四周，所述的弹射分离机构安装在运载安装平台的中心处，锁紧状态下，四组所述的锁紧释放机构同时锁紧卫星底板，所述的弹射分离机构未作动，弹射分离机构的弹射推杆顶端与卫星底板下表面接触，分离时，四组锁紧释放机构的解锁SMA丝通电后收缩解锁对加载杆的约束，四组锁紧释放机构的加载杆同步作动实现解锁卫星底板，弹射分离机构的分离SMA丝通电收缩解除对弹射推杆的约束，弹射推杆推动卫星底板实现卫星弹射分离。
[0006]进一步的，所述锁紧释放机构还包括卫星锁紧座、加载螺母、解锁弹簧、加载杆、锁紧球、外部限位套、下部锁紧座、解锁SMA丝限位销、解锁SMA丝导引座和解锁SMA丝支架，所述卫星锁紧座与卫星底板固连，所述下部锁紧座与运载安装平台固连，所述加载杆的上端伸入卫星锁紧座内，并通过在加载杆的上部配合加载螺母预紧，加载杆的下端伸入下部锁紧座内，在下部锁紧座的外部套设外部限位套，在加载杆上开设有容纳锁紧球的凹槽，在下部锁紧座上部设有连通凹槽与外部限位套的容纳空间的通孔，在卫星锁紧座与外部限位套的上端之间设置解锁弹簧；
[0007]解锁SMA丝的一端安装在固定于运载安装平台的解锁SMA丝支架上，另一端穿过解锁SMA丝导引座后安装在解锁SMA丝限位销上；
[0008]锁紧状态下，所述解锁SMA丝限位销依次穿过外部限位套和下部锁紧座对外部限
位套限位，外部限位套将锁紧球保持在下部锁紧座的通孔中，并卡在加载杆的凹槽内限制加载杆的轴向运动，此时解锁弹簧处于压缩状态，分离时，解锁SMA丝通电收缩使解锁SMA丝限位销拔出，解除对外部限位套的限制，外部限位套在解锁弹簧的作用下向下运动，释放对锁紧球的约束，锁紧球向外移动解除对加载杆的约束。
[0009]进一步的，每个锁紧释放机构中设置有三个锁紧球，且三个锁紧球绕加载杆轴线均匀布置。
[0010]进一步的，在加载螺母与卫星锁紧座之间的加载杆上设有球垫。
[0011]进一步的，所述弹射分离机构还包括弹射座、弹射弹簧、弹射堵盖、分离SMA丝限位销、分离SMA丝导引座和分离SMA丝支架，所述弹射座安装在运载安装平台的中心位置，所述弹射堵盖设置在弹射座的内部底部，所述弹射推杆设置在弹射座内，且弹射推杆的顶端伸出弹簧座顶端布置，在弹射座与弹射堵盖之间设置弹射弹簧，分离SMA丝一端安装在固定于运载安装平台的分离SMA丝支架上，另一端穿过分离SMA丝导引座后安装在分离SMA丝限位销上；
[0012]锁紧状态下，所述分离SMA丝限位销依次穿过弹射座的侧壁和弹射推杆对弹射推杆限位，弹射弹簧在弹射推杆和弹射堵盖的作用下处于压缩状态，弹射推杆对对卫星底板无作用力，分离时，分离SMA丝通电缩短，将分离SMA丝限位销拔出，弹射弹簧作动推动弹射推杆推动卫星底板实现弹射动作。
[0013]进一步的，弹射推杆为内部中空结构，且在内部设有压缩弹射弹簧的台阶。
[0014]进一步的，在弹射推杆的外部设有限位台阶，在所述弹射座顶部有与限位台阶配合的限位结构。
[0015]进一步的，在所述弹射分离机构两侧各安装一个运载分离检测器，所述运载分离检测器用于实现分离信号反馈至运载安装平台。
[0016]进一步的，所述解锁SMA丝和分离SMA丝在初始状态下均处于预拉伸状态。
[0017]一种SMA丝触发的卫星锁紧分离装置的工作方法，具体包括以下步骤：
[0018]锁紧状态下，锁紧释放机构中的解锁SMA丝限位销穿过外部限位套和下部锁紧座限制了外部限位套的轴向运动，外部限位套将锁紧球保持在下部锁紧座的通孔中，并卡在加载杆的凹槽内限制了加载杆的轴向运动，实现卫星锁紧座和下部锁紧座的锁紧，此时解锁弹簧处于压缩状态；
[0019]弹射分离机构中的分离SMA丝限位销穿过弹射座和弹射推杆上的孔，将弹射推杆轴向限位，弹射弹簧在弹射推杆和弹射堵盖的作用下处于压缩状态，此时弹射分离机构对卫星底板没有作用力；
[0020]分离过程：所述锁紧分离装置接收到分离信号，先对对锁紧释放机构中解锁SMA丝通电使其收缩，解锁SMA丝限位销拔出，解除对外部限位套的限制，外部限位套在解锁弹簧的作用下向下运动，释放对锁紧球的约束，锁紧球由于加载杆上的预紧力作用向外移动，最终解除对加载杆的约束，实现锁紧释放机构的解锁动作，然后对弹射分离机构中的分离SMA丝通电收缩并将分离SMA丝限位销拔出，弹射弹簧作动，推动弹射推杆，进而推动卫星实现弹射动作。
[0021]相对于现有技术，本专利技术所述的一种SMA丝触发的卫星锁紧分离装置及其工作方法具有以下优势：
[0022]1、在锁紧方式上，本专利技术采用采用加载杆
‑
锁紧球组合承载的方式，预紧力可以通过加载螺母进行调整。
[0023]2、在触发方式上，相对于已有的火工分离机构，本专利技术采用SMA丝触发，占用体积小、响应迅速、输出力大、消耗功率小、冲击量级小，且能在地面实现重复试验。
[0024]3、在弹射方式上，当四个锁紧释放机构作动完成后，卫星完成解锁动作，然后弹射分离机构由于设计的时序性进行后续动作，即将解锁动作与分离动作解耦，使分离过程安全可控；且加载杆、弹射推杆、弹射座等元件能够实现导向作用，保证了卫星分离姿态不受干扰。
[0025]4、本专利技术实现分离后，已完成功能的SMA丝、弹射弹簧、弹射推杆等触发和作动元件均保留在运载安装平台上，不会产生废弃物，也不会对影响卫星后续的工作。
[0026]5、在分离控制上，当完成分离功能时，运载分离检测器将分离信号反馈至运载安装平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SMA丝触发的卫星锁紧分离装置，其特征在于：包括锁紧释放机构(1)、卫星底板(2)、弹射分离机构(3)和运载安装平台(4)，所述的卫星底板(2)设置在运载安装平台(4)的正上方，所述的锁紧释放机构(1)共设置四组，且均匀安装在所述的运载安装平台(4)的四周，所述的弹射分离机构(3)安装在运载安装平台(4)的中心处，锁紧状态下，四组所述的锁紧释放机构(1)同时锁紧卫星底板(2)，所述的弹射分离机构(3)未作动，弹射分离机构(3)的弹射推杆(301)顶端与卫星底板(2)下表面接触，分离时，四组锁紧释放机构(1)的解锁SMA丝(109)通电后收缩解锁对加载杆(105)的约束，四组锁紧释放机构(1)的加载杆(105)同步作动实现解锁卫星底板(2)，弹射分离机构(3)的分离SMA丝(305)通电收缩，解除对弹射推杆(301)的约束，弹射推杆(301)推动卫星底板(2)实现卫星弹射分离。2.根据权利要求1所述的一种SMA丝触发的卫星锁紧分离装置，其特征在于：所述锁紧释放机构(1)还包括卫星锁紧座(101)、加载螺母(102)、解锁弹簧(104)、加载杆(105)、锁紧球(106)、外部限位套(107)、下部锁紧座(108)、解锁SMA丝限位销(110)、解锁SMA丝导引座(111)和解锁SMA丝支架(112)，所述卫星锁紧座(101)与卫星底板(2)固连，所述下部锁紧座(108)与运载安装平台(4)固连，所述加载杆(105)的上端伸入卫星锁紧座(101)内，并通过在加载杆(105)的上部配合加载螺母(102)预紧，加载杆(105)的下端伸入下部锁紧座(108)内，在下部锁紧座(108)的外部套设外部限位套(107)，在加载杆(105)上开设有容纳锁紧球(106)的凹槽，在下部锁紧座(108)上部设有连通凹槽与外部限位套(107)的容纳空间的通孔，在卫星锁紧座(101)与外部限位套(107)的上端之间设置解锁弹簧(104)；解锁SMA丝(109)的一端安装在固定于运载安装平台(4)的解锁SMA丝支架(112)上，另一端穿过解锁SMA丝导引座(111)后安装在解锁SMA丝限位销(110)上；锁紧状态下，所述解锁SMA丝限位销(110)依次穿过外部限位套(107)和下部锁紧座(108)对外部限位套(107)限位，外部限位套(107)将锁紧球(106)保持在下部锁紧座(108)的通孔中，并卡在加载杆(105)的凹槽内限制加载杆(105)的轴向运动，此时解锁弹簧(104)处于压缩状态，分离时，解锁SMA丝(109)通电收缩使解锁SMA丝限位销(110)拔出，解除对外部限位套(107)的限制，外部限位套(107)在解锁弹簧(104)的作用下向下运动，释放对锁紧球(106)的约束，锁紧球(106)向外移动解除对加载杆(105)的约束。3.根据权利要求2所述的一种SMA丝触发的卫星锁紧分离装置，其特征在于：每个锁紧释放机构(1)中设置有三个锁紧球(106)，且三个锁紧球(106)绕加载杆(105)轴线均匀布置。4.根据权利要求2所述的一种SMA丝触发的卫星锁紧分离装置，其特征在于：在加载螺母(102)与卫星锁紧座(101)之间的加载杆(105)上设有球垫(103)。5.根据权利要求2所述的一种SMA丝触发的卫星锁紧分离装置，其特征在于：所述弹射分离机构(3)还包括弹射座(302)、弹射弹簧(303)、弹射堵盖(304)、分离S...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆一凡，杨逸斐，张荣茹，杨飞，岳洪浩，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：