[发明专利]一种基于死点锁紧原理的非火工解锁器

说明书

本发明提供了一种基于死点锁紧原理的非火工解锁器。锁紧状态下，连杆机构处于锁紧位平衡，动瓣被滑栓顶紧与静瓣拼合，锁紧长螺栓；需要解锁时，非火工元件通电，驱动活塞右移，连杆机构的锁紧位平衡解除，滑栓失去限位，动瓣在分离单元的作用下与静瓣分离，释放长螺栓，同时复位弹簧压缩；解锁完成断电后，复位弹簧推动活塞向左移动，连杆机构在活塞喇叭口的斜面作用下推动滑栓向左移动，直至分瓣螺母的动瓣和静瓣重新拼合，连杆机构回到临近死点的锁紧位平衡状态，复位完成。本发明可对现有的火工切割器进行原位替代，解锁冲击小，可重复使用，质量小、体积小、安全性高，能够实现自动复位，特别适用于安装空间狭小的应用场合。

技术领域

本发明涉及航天器解锁机构的技术领域，特别涉及一种可原位替代火工切割器的非火工解锁器。

背景技术

航天器发射过程中，太阳翼、天线等展开机构通常采用压紧释放装置锁紧在舱板上，入轨后借助火工切割器切断锁紧所用的螺杆、绳、索等连接件，从而触发解锁展开。可以说，切割器的使用可靠性直接关系到太阳翼、天线等机构能否进入正常状态，进而影响整个航天器项目的成败。

现有的最常用的火工切割分离技术的工作原理是：利用火工品爆炸产生的冲击力驱动铡刀移动，进而切断连接件触发解锁。此类产品的外形近似一个卧置的Y型结构，分叉端对称布置两个火工驱动源，主干段内部为铡刀移动的轨道，连接件从主干段端部的横向通孔穿过锁紧展开结构，需要解锁时，火工品点火爆燃，推动铡刀移动切断连接件，展开机构被释放。该技术发展成熟，典型的如Energetics Technology Ltd公司和航天科技七院692厂的火工切割器产品都得到了广泛的应用。

这种火工切割器的缺点在于：(1)火工品的工作是一次性的，地面展开测试过程中需要多次更换切割器，试验成本较高；(2)保管和使用需要遵守火工品管理规定，需专人专场地保存和管理；(3)分离过程冲击非常大，一般大于2000g，可能影响系统其他零部件的安全；(4)需要配备专用的大电流脉冲火工品电源，质量大，但完成解锁后，相关设备就无其他用处，经济性差。

发明内容

本发明针对现有火工切割器的不足，提供了一种非火工驱动的解锁器，其具有和火工切割器一样的机械接口、外形和承载能力，可以原位替代火工切割器，借助非火工元件和弹簧结构触发解锁并驱动连接件释放。该解锁器能够自主复位，可重复使用，解锁冲击小、安全性高，能够大幅降低航天器的研制、测试成本。

本发明采用的技术方案为：一种基于死点锁紧原理的非火工解锁器。解锁器主体安装在航天器舱板上，利用长螺栓与展开结构相连，并由拼合的分瓣螺母锁紧，实现开展结构在舱板上的固定。总体上，该解锁器的可分为支撑单元、锁紧单元、触发单元、驱动单元和复位单元五个部分。

其中，支撑单元的功能主要是为其他零件提供支撑和定位，主要包括壳体、左端盖、右端盖。壳体为管状结构，两端分别与左端盖和右端盖连接，支撑单元的所有连接处均采用螺纹连接。

其中，锁紧单元包括长螺栓、分瓣螺母和滑栓。其中分瓣螺母包括静瓣和动瓣，安装完成后，静瓣被壳体和左端盖卡位保持不动，动瓣可在壳体内腔滑动；锁紧状态下，动瓣被滑栓顶紧，与静瓣拼合为完整的螺纹副，从而锁紧长螺栓，实现展开机构和舱体的连接。

其中，触发单元采用非火工元件-活塞-连杆机构来触发解锁过程。锁紧状态下，连杆机构的两个连杆夹角接近死点位置，左连杆右端的凸缘被活塞的内壁限位，进而向左顶紧滑栓对动瓣进行限位。需要解锁时，对非火工元件通电，驱动活塞向右移动，在活塞移动一定距离后，两连杆连接部位失去约束，滑栓的限位被解除，从而触发解锁释放过程。

其中，驱动单元设置在分瓣螺母之下，由分离弹簧和分离顶块组成。安装时，分离弹簧预压缩，其一端固定在静瓣上，另一端顶在分离顶块上；触发解锁后，滑栓失去限位，分离弹簧推动分离顶块移动，进而驱动动瓣和滑栓一起移动，分瓣螺母分离，长螺栓被释放。