本发明专利技术一种非火工型高承剪低冲击连接分离机构，包括：破断螺栓螺纹段和抗剪螺母固定连接；加热器和SMA管由外至内依次套装在破断螺栓的光杆上，垫片用于对SMA管的轴向位置进行固定；外壳设置在抗剪螺母与垫片之间，破断螺栓的螺纹段和光杆之间加工有环槽作为削弱槽，破断螺栓上削弱槽的位置与外壳的轴向位置对应；外壳与外部固定座周圈固定连接；抗剪螺母外部套装有夹持件，固定螺母用于固定夹持件的轴向位置，使夹持件的端面贴靠在固定座的端面上。本发明专利技术是一种体积小、重量轻、承载力强的解锁装置，并且主要执行机构能够重复使用，大大降低了解锁装置的应用成本。大降低了解锁装置的应用成本。大降低了解锁装置的应用成本。
【技术实现步骤摘要】
一种非火工型高承剪低冲击连接分离机构
[0001]本专利技术属于航天器结构机构领域，涉及一种非火工型高承剪低冲击连接分离机构。
技术介绍
[0002]目前航天器中，很多动作工况均通过火工装置来实现连接分离功能，如大型舱段分离、器箭分离、太阳帆板压紧与解锁、有效载荷释放、降落伞伞舱盖分离及各类舱盖弹射等。随着空间技术的不断发展，航天器越来越复杂，使用的分离装置将非常多。
[0003]连接分离机构可靠工作是圆满完成各项载人航天任务的基础和前提条件。未来空间站建造及载人登月任务对连接分离机构的可靠性、安全性及分离冲击提出了更高的要求，也对大承载(特别是承受横向剪切载荷)低冲击连接分离机构提出了较为迫切的需求。
[0004]火工类的连接分离机构具有体积小、结构简单、承载能力强、作用可靠、作用时间短和同步性高等优点，但也存在不可克服的缺点，如安全性差；不能重复使用，可靠性验证成本高；冲击载荷较大，尤其在高频段；可能产生污染。
技术实现思路
[0005]本专利技术所要解决的技术问题：针对航天器低冲击、高安全、可重复的连接分离装置的迫切需求，设计了一种低成本的简单可靠的高承剪低冲击的连接分离机构。
[0006]本专利技术的技术解决方案是：
[0007]一种非火工型高承剪低冲击连接分离机构，包括：固定螺母、破断螺栓、外壳、垫片、SMA管、加热器、紧固座和抗剪螺母；
[0008]破断螺栓的一端为螺纹段，螺纹段和抗剪螺母固定连接；破断螺栓的另一端为光杆；加热器和SMA管由外至内依次套装在破断螺栓的光杆上，垫片用于对SMA管的轴向位置进行固定；
[0009]外壳设置在抗剪螺母与垫片之间，破断螺栓的螺纹段和光杆之间加工有环槽作为削弱槽，破断螺栓上削弱槽的位置与外壳的轴向位置对应；
[0010]外壳与外部固定座周圈固定连接；
[0011]抗剪螺母外部套装有外部夹持件，固定螺母用于固定外部夹持件的轴向位置，使外部夹持件的端面贴靠在固定座的端面上。
[0012]优选地，外壳中心加工有锥形孔，锥形孔的开口方向朝向破断螺栓螺纹段一侧；
[0013]抗剪螺母的端面加工有与外壳锥形孔配合的圆锥台。
[0014]优选地，抗剪螺母的外壁和夹持件中心孔内壁间隙配合。
[0015]优选地，垫片的材料为不锈钢。
[0016]优选地，外壳为圆筒结构，外壳的轴向长度小于SMA管的轴向长度。
[0017]优选地，还包括：紧固座；
[0018]紧固座通过螺纹副固定连接外壳。
[0019]优选地，外壳的侧壁留有导线通道，导线通道用于使外部电源和加热器进行电气连接。
[0020]优选地，抗剪螺母上设置有环状凸缘，环状凸缘的侧面设计了两个平面，便于施加连接预紧力。
[0021]优选地，SMA管为形状记忆合金，能够依靠马氏体相变，提供破断螺栓的轴向破断力。
[0022]优选地，加热器通过内部电阻丝的电热效应，提供SMA管马氏体相变所需温度
[0023]本专利技术与现有技术相比的优点在于：
[0024]本专利技术面对火工分离装置的缺陷，开发设计了一种基于形状记忆合金的高承剪低冲击的连接分离机构。该机构可以承载大的横向剪切载荷；与火工分离装置相比具有较小的分离冲击，改善了航天器的冲击环境。
[0025]本专利技术消除了火药的安全防护问题，避免了火药在制造、运输、贮存等一系列过程中的安全措施；不存在火药燃烧或爆炸时产生的有害气体或碎片，不污染周围的环境。
[0026]本专利技术通过电热效应，使形状记忆合金由奥氏体向马氏体转变，驱动形状记忆合金材料产生形变，从而提供分离驱动力，进而实现连接分离状态转换。关键零件可以完全多次使用，便于进行试验验证。
附图说明
[0027]图1为本专利技术一种非火工型高承剪低冲击连接分离机构使用装配图。
[0028]图2为本专利技术一种非火工型高承剪低冲击连接分离机构结构图。
[0029]图3为本专利技术外壳结构图。
[0030]图4为本专利技术垫片结构图。
[0031]图5为本专利技术加热部分示意图。
[0032]图6为本专利技术加热电路示意图。
[0033]图7为本专利技术抗剪螺母结构图。
[0034]图8为固定座结构图。
[0035]图9为本专利技术破断螺栓结构图。
[0036]图10中分离后与固定座相连部分示意图。
具体实施方式
[0037]本专利技术连接分离机构5初始通过固定螺钉4与固定座3建立连接，见图1。连接分离机构5由固定螺母1、破断螺栓6、外壳8、垫片9、SMA管10、加热器11、紧固座12和抗剪螺母14组成，见图2。
[0038]破断螺栓6在构型设计时，采用削弱槽进行局部削弱，破断螺栓6上削弱槽的位置与外壳8的轴向位置对应，见图9。SMA管10和加热器11内外套装，SMA管10两端分别设置有垫片9，垫片9用于限制SMA管10相对破断螺栓6的轴向位置。破断螺栓6和抗剪螺母14螺纹连接，抗剪螺母14和外壳8通过锥型结构配合。并配合固定螺母1将夹持件2夹持在外部固定座3上，见图1。抗剪螺母14的外壁和夹持件2中心孔内壁间隙配合，图1中夹持件2的下端面贴靠在固定座3的上端面上，夹持件2的下端面与抗剪螺母14上端面不接触。
[0039]加热器11与SMA管10初始复合在一起(插接固定)，保证了热传导的效率。外壳8提供通孔接口与固定座3相连4个M5螺钉，且提供加热器导线通道13，电源通过外壳8侧面留有的导线通道13，对加热器11进行供电，见图2。外壳8提供承剪环构型(中心锥孔)，配合抗剪螺母14的圆锥台结构来承受横向剪切载荷，此结构承剪方式规避了破断螺栓6的径向承载，具有很大的可设计性和可靠性(见图3)。
[0040]垫片9在设计上是为了增大初始接触面积，使破断螺栓6受力均匀，因此，在材质上推荐采用不锈钢等弹性模量大的材料，以使其受载不变形或者微小变形。
[0041]加热部分由加热器11与SMA管10组成见图5。SMA管10依靠奥氏体马氏体转变，提供破断螺栓6破断力；加热器11通过内部电阻丝的电热效应，提供SMA管10相变所需温度。电路示意图见图6，开关和加热器之间设置多条冗余通道，向加热器提供冗余输入，热电偶采集加热器的输出作为监测数据反馈给开关。
[0042]紧固座12与外壳8螺纹相连，形成封闭空间，防止分离后产生多余物；便于拆卸SMA管10，以实现重复使用。外壳8的轴向长度小于SMA管10的轴向长度。
[0043]抗剪螺母14与外壳8存在抗剪环(锥度配合结构)，使连接分离机构依靠抗剪螺母14与外壳8承剪，杜绝了破断螺栓6受剪而出现异常断裂；抗剪螺母14具有内外螺纹，内部与破断螺栓6相连，抗剪螺母14环状凸缘的侧面设计了两个平面，便于施加连接预紧力；抗剪螺母14外部与固定螺母1一起将夹持件2夹持(见图7)。在轨运行期间，夹持件2通常为卫星载荷上需要解锁分离的设备(例如，遥感器的镜头盖、天线盖等)本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种非火工型高承剪低冲击连接分离机构，其特征在于，包括：固定螺母(1)、破断螺栓(6)、外壳(8)、垫片(9)、SMA管(10)、加热器(11)、紧固座(12)和抗剪螺母(14)；破断螺栓(6)的一端为螺纹段，螺纹段和抗剪螺母(14)固定连接；破断螺栓(6)的另一端为光杆；加热器(11)和SMA管(10)由外至内依次套装在破断螺栓(6)的光杆上，垫片(9)用于对SMA管(10)的轴向位置进行固定；外壳(8)设置在抗剪螺母(14)与垫片(9)之间，破断螺栓(6)的螺纹段和光杆之间加工有环槽作为削弱槽，破断螺栓(6)上削弱槽的位置与外壳(8)的轴向位置对应；外壳(8)与外部固定座(3)周圈固定连接；抗剪螺母(14)外部套装有外部夹持件(2)，固定螺母(1)用于固定外部夹持件(2)的轴向位置，使外部夹持件(2)的端面贴靠在固定座(3)的端面上。2.根据权利要求1所述的一种非火工型高承剪低冲击连接分离机构，其特征在于，外壳(8)中心加工有锥形孔，锥形孔的开口方向朝向破断螺栓(6)螺纹段一侧；抗剪螺母(14)的端面加工有与外壳(8)锥形孔配合的圆锥台。3.根据权利要求1所述的一种非火工型高承剪低冲击连接分离机构，其特征在于，抗剪螺母(14)的外壁和夹持件(2)中心孔内壁间隙配...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘世毅，武士轻，曹旭，刘欢，刘兴华，陈书通，冯蕊，杨颖，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：
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