[发明专利]一种基于SMA连接件开关的非火工分离装置

说明书

本发明涉及一种基于SMA连接件开关的非火工分离装置，用于星箭之间、卫星太阳天线、航天器之间的连接和分离。本发明以SMA连接件作为触发开关，并配以驱动弹簧、约束环、分瓣夹套等零部件构成。在锁紧状态下，分瓣夹套被约束环限制，螺纹闭合，可实现连接功能。解锁时，约束环上端连接SMA连接件，SMA连接件通电加热收缩，其收缩力和驱动弹簧的回复力将带动约束环上移，解除对分瓣夹套的限制，释放弹簧推动分瓣夹套张开解除锁紧状态并释放螺栓。待SMA连接件低于相变温度后，恢复原始状态，将约束环重新压回原位，箍紧分瓣夹套实现复位。本发明克服火工锁紧装置释放装置冲击大、污染多等缺点，具有结构简单、解锁可靠性高、节能环保、可重复使用的优势。

技术领域

本发明涉及机械、航空、航天器连接分离技术领域，尤其涉及一种基于SMA连接件开关的非火工分离装置。

背景技术

航天器的舱段之间、本体和部件之间的连接和分离技术是航空武器、航天运载技术领域中一项重要技术。现有的连接分离装置大都是采用火工品驱动，火工品驱动的分离装置，如火工推杆、爆炸螺栓、各类火工锁等。这种装置类似于小型炸药包，存在储存、使用、运输和维护上的诸多不变，同时火工品还存在冲击载荷大、易燃易爆、可靠性低、不能重复使用等缺点。因此，对于易于管理、使用、维护，同时低成本、低冲击、无污染、可重复使用的非火工驱动的分离装置是连接分离技术领域新的发展方向。

目前，国内对非火工品装置的应用还处于初级阶段，现有技术中已经有学者对非火工解锁装置进行研究，比如：北京理工大学的雄诗辉在“形状记忆合金连接分离装置的若干研究”，中的4.2节公开了一种非火工驱动的解锁装置，其利用SMA丝通电加热收缩，带动锁定滑块、固定支座、分离顶块、分瓣螺母、端盖向上运动，解除对下端止动球的约束，同时下端止动球在锁定套筒的作用下径向移动，解除对分瓣螺母的径向约束，分瓣螺母张开从而释放螺栓。但是由于分瓣螺母、上方止动球和锁定套筒在径向的配合是有间隙的，存在沿轴向向下的分力，使得锁定套筒过分压紧下端止动球，严重影响该装置的解锁功能。还有锁定套筒受到的沿轴向向下的分力，直接受到分瓣螺母中拧入螺栓的载荷影响，由于端盖能相对外壳向上滑动，拧入螺栓载荷过大时，螺栓直接拉扯分瓣螺母带动端盖滑出外壳，并且螺栓的公尺尺寸导致止动球对锁定套筒的轴向向下的分力不同，螺栓直径偏大时，易导致锁定套筒受到的轴向向下分力大，过分压紧下端止动球，使得不同载荷下的解锁能力不同，降低了解锁装置不同条件下使用的可靠性。

如北京航空航天大学公开了一种熔断SMA丝空间连接与分离机构(申请号CN201210293404.5)，其利用弹簧捆紧分瓣螺母，弹簧上下两端分别与两根SMA丝连接。需要释放时，通过导线对SMA丝通电加热，SMA丝内部因发生相变产生巨大的回复力，同时材料的断裂强度因高温降低，SMA丝发生断裂，解除对弹簧的约束，弹簧在自身预紧力作用下分开，分瓣螺母失去约束，向四周散开，释放螺栓，因此不能重复使用。

“一种熔断SMA丝空间连接与分离机构”具有可靠性高、抗振动等优点，但是分瓣螺母被弹簧捆紧，弹簧两端由SMA丝固定，因此解锁载荷最终由SMA丝来承担，而SMA丝无法承受较大载荷，导致机构解锁载荷较小。还有由于分瓣螺母结构对螺栓进行了零自由度约束，而螺栓作为连接-分离机构安装在航天器上，需要一定的自由摆动幅度，适应零部件公差导致，降低的装配难度，减少工作过程中的产生的额外弯矩，但该方案中螺栓无法自由摆动，不具备纠偏功能，装配要求高。

发明内容：

本发明针对现有技术的不足之处，提供了一种基于SMA连接件开关的非火工分离装置。