CN107816474B - 一种基于记忆合金丝的空间旋转机构的锁紧装置 - Google Patents

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Abstract

一种基于记忆合金丝的空间旋转机构的锁紧装置，属于空间技术领域，针对现有技术的不足，该装置锁紧钩设置在锁紧箱体内的上部，压缩弹簧设置在锁紧钩的一端下部，SMA上装夹板和SMA下装夹板设置在锁紧箱体底部中间，下腔保温盖板设置在锁紧箱体的底部，锁紧钩回转销轴穿过锁紧箱体和锁紧钩；回转销轴Ⅰ和回转销轴Ⅱ穿过锁紧箱体，设置在锁紧箱体内的下部；锁紧钩上夹板设置在锁紧钩上，记忆合金丝固定在锁紧钩上夹板上，穿过锁紧箱体缠绕回转销轴Ⅰ和回转销轴Ⅱ后固定在SMA上装夹板和SMA下装夹板中间；加热片设置在锁紧箱体内的下部侧壁上；该装置可在小型星载设备上应用广泛，操作简单、可重复使用，可靠性高。

Description

一种基于记忆合金丝的空间旋转机构的锁紧装置
技术领域
本发明是一种基于记忆合金丝的空间旋转机构的锁紧装置，用于星载小型转动机构的锁紧，属于空间技术领域。
背景技术
星载转动机构如：空间激光通信伺服***是视轴精确指向的关键部分，其精度要求很高。而在卫星发射阶段需要承受振动和冲击载荷，对伺服***的精度产生影响，甚至造成不可逆转的损坏。因此，在发射阶段需要锁紧伺服***，使其能够承受发射过程中的振动和冲击，卫星入轨后，通过解除锁紧，使伺服***正常工作。
针对空间锁紧技术，已经有很多机构开展了相关研究，也提出了很多空间锁紧方案，比如采用火工品驱动的***螺栓锁紧方案、采用电磁驱动的销孔锁紧方案。以上方案能够实现其锁紧功能。但同时也都存在一定的缺点，其中火工品驱动的***螺栓锁紧方案将会带来非常大的冲击，对星上其他设备的性能造成影响；采用电磁驱动的销孔锁紧方案的行程和输出力矩成指数衰减，解锁力量小。
中国专利CN204355287 U的“一种空间双火工品备份锁紧释放装置”采用***螺栓锁定锁紧块，当***螺栓中火工品被引爆，***螺栓的连接失效，原被锁定的锁紧块被释放。该装置存在的缺点是：结构复杂生产成本高，火工品***螺栓引爆时会产生较大的冲击，同时产生空间垃圾易影响星上其他设备的正常运行；另外火工品为一次性产品，无法验证装置可靠性。
发明内容
本发明针对上述锁紧方案的不足，提出一种基于记忆合金丝的空间旋转机构锁紧装置，通过记忆合金丝与偏置弹簧配合，利用杠杆原理放大锁紧行程，利用斜角分力放大锁紧力实现锁紧。相比其他锁紧方案本发明具有锁紧力量大、结构简单、稳定可靠等优点。
一种基于记忆合金丝的空间旋转机构的锁紧装置，其特征是，其包括锁紧钩、压缩弹簧、锁紧箱体、SMA上装夹板、SMA下装夹板、下腔保温盖板、回转销轴Ⅰ、加热片、记忆合金丝、回转销轴Ⅱ、锁紧钩回转销轴和锁紧钩上夹板；锁紧钩设置在锁紧箱体内的上部，压缩弹簧设置在锁紧钩的一端下部，SMA上装夹板和SMA下装夹板设置在锁紧箱体底部中间，下腔保温盖板设置在锁紧箱体的底部，锁紧钩回转销轴穿过锁紧箱体和锁紧钩；回转销轴Ⅰ和回转销轴Ⅱ穿过锁紧箱体，设置在锁紧箱体内的下部；锁紧钩上夹板设置在锁紧钩上，记忆合金丝固定在锁紧钩上夹板上，穿过锁紧箱体缠绕回转销轴Ⅰ和回转销轴Ⅱ后固定在SMA上装夹板和SMA下装夹板中间；加热片设置在锁紧箱体内的下部侧壁上。
所述锁紧钩的结构依次为轴孔、三个螺纹孔、两个通孔和环形凸台，锁紧钩回转销轴与轴孔配合，三个螺纹孔安装固定锁紧钩上夹板，记忆合金丝穿过两个通孔，环形凸台与压缩弹簧接触，用于定位压缩弹簧。
所述安装锁紧箱体分为上腔、下腔和右腔，上腔两侧腔壁上设置锁紧钩回转销轴的安装通孔一，上腔与下腔之间具有隔断隔热板，隔断隔热板上设置长槽通孔；右腔内设置压缩弹簧，右腔下端设置弹簧定位台；下腔内壁贴加热片，两侧腔壁上分别对应设置回转销轴Ⅰ的安装通孔二和回转销轴Ⅱ的安装通孔三；下腔下面靠近右端位置设置长方形凹槽，用于固定安装SMA上装夹板和SMA下装夹板；腔壁下端面均布四个螺纹孔，用于固定下腔保温盖板。
所述记忆合金丝为多条。
本发明的有益效果：
本发明的驱动装置采用记忆合金丝直接驱动，从而降低了解锁装置的加工和装调难度，减小了装置的重量和空间，同时提高了锁紧装置的稳定性，一定程度上节约了成本，且在小型星载设备上应用广泛，操作简单、可重复使用，可靠性高。
附图说明
图1为本发明一种基于记忆合金丝的空间旋转机构的锁紧装置的结构示意图。
图2为本发明所述的锁紧钩的结构示意图。
图3为本发明所述的锁紧箱体结构示意图。
图4a为本发明一种基于记忆合金丝的空间旋转机构的锁紧装置的状态图的解锁状态图；
图4b为本发明一种基于记忆合金丝的空间旋转机构的锁紧装置的状态图的锁紧状态图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步阐述。
如图1所示，一种基于记忆合金丝（SMA）的空间旋转机构的锁紧装置包括锁紧钩1、压缩弹簧2、锁紧箱体3、SMA上装夹板4、SMA下装夹板5、下腔保温盖板6、回转销轴Ⅰ7、加热片8、记忆合金丝9、回转销轴Ⅱ10、锁紧钩回转销轴11和锁紧钩上夹板12。
锁紧钩1设置在锁紧箱体3内的上部，压缩弹簧2设置在锁紧钩1的一端下部，SMA上装夹板4和SMA下装夹板5设置在锁紧箱体3底部中间，下腔保温盖板6设置在锁紧箱体3的底部，锁紧钩回转销轴11穿过锁紧箱体3和锁紧钩1。回转销轴Ⅰ7和回转销轴Ⅱ10穿过锁紧箱体3，设置在锁紧箱体3内的下部。锁紧钩上夹板12设置在锁紧钩1上，记忆合金丝9固定在锁紧钩上夹板12上，穿过锁紧箱体3缠绕回转销轴Ⅰ7和回转销轴Ⅱ10后固定在SMA上装夹板4和SMA下装夹板5中间。加热片8设置在锁紧箱体3内的下部侧壁上。
如图2所示，所述锁紧钩1的结构依次为轴孔1-1、三个螺纹孔1-2、两个通孔1-3和环形凸台1-4，锁紧钩回转销轴11与轴孔1-1配合，三个螺纹孔1-2安装固定锁紧钩上夹板12，记忆合金丝9穿过两个通孔1-3，环形凸台1-4与压缩弹簧2接触，用于定位压缩弹簧2。
如图3所示，所述安装锁紧箱体3包括上腔3-10、下腔3-6和右腔3-2，上腔3-10两侧腔壁上设置锁紧钩回转销轴11的安装通孔一3-9，上腔3-10与下腔3-6之间具有隔断隔热板3-8，隔断隔热板3-8上设置长槽通孔3-1；右腔3-2内设置压缩弹簧2，右腔3-2下端设置弹簧定位台3-3；下腔3-6内壁贴加热片8，两侧腔壁上分别对应设置回转销轴Ⅰ7的安装通孔二3-5和回转销轴Ⅱ10的安装通孔三3-7。下腔3-6下面靠近右端位置设置长方形凹槽3-4，用于固定安装SMA上装夹板4和SMA下装夹板5。腔壁下端面均布四个螺纹孔，用于固定下腔保温盖板6。
锁紧钩1安装在锁紧箱体3的上腔3-10中，左端使用锁紧回转销轴11与锁紧箱体3的安装通孔一3-9连接构成旋转副，锁紧钩1另一端环形凸台1-4与压缩弹簧2接触，定位压缩弹簧2，记忆合金丝9通过锁紧钩上夹板12与锁紧钩1上的螺纹孔1-2用螺钉连接夹住，穿过锁紧钩1上通孔1-3和锁紧箱体3中间隔断隔热板3-8上的长槽通孔3-1，进入锁紧箱体3的下腔3-6，经过回转销轴Ⅱ10和回转销轴Ⅰ7的两次缠绕以增加记忆合金丝9的长度，记忆合金丝9的尾端通过SMA上装夹板4和SMA下装夹板5用螺钉夹紧，并卡在锁紧箱体3下端的长方形凹槽3-4内，下腔保温盖板6通过四个螺钉与锁紧箱体3连接，并压住SMA上装夹板4和SMA下装夹板5。下腔内壁贴加热片8，形成一个加热腔体。
本发明工作过程是：在激光通信伺服***入轨之前，锁紧钩1靠压缩弹簧2提供锁紧力，锁紧钩1向上钩住被锁紧部件，这是锁紧状态如图4b；卫星入轨后，需要解锁以使伺服***正常工作，控制模块发送解锁指令，锁紧箱体3下腔3-6内的加热片8通电工作，当内腔温度达到所选记忆合金丝9的相变温度后，记忆合金丝9收缩拉动锁紧钩1，使其克服压缩弹簧2的力量，向下位移，从而实现解锁过程，这是解锁状态如图4a。被锁紧部件离开后，发送停止加热指令，锁紧箱体下腔3-6内温度降低后，记忆合金丝9将回到相变温度下相态，在压缩弹簧2的作用下，锁紧机构回到原位。从而可以实现多次使用。
为了提高基于记忆合金的空间旋转机构的锁紧驱动装置的稳定性和安全性，也可采用多条记忆合金丝冗余驱动，从而保证解锁的稳定性和成功率。

Claims (2)

1.一种基于记忆合金丝的空间旋转机构的锁紧装置，其特征是，其包括锁紧钩（1）、压缩弹簧（2）、锁紧箱体（3）、SMA上装夹板（4）、SMA下装夹板（5）、下腔保温盖板（6）、回转销轴Ⅰ（7）、加热片（8）、记忆合金丝（9）、回转销轴Ⅱ（10）、锁紧钩回转销轴（11）和锁紧钩上夹板（12）；
锁紧钩（1）设置在锁紧箱体（3）内的上部，压缩弹簧（2）设置在锁紧钩（1）的一端下部，SMA上装夹板（4）和SMA下装夹板（5）设置在锁紧箱体（3）底部中间，下腔保温盖板（6）设置在锁紧箱体（3）的底部，锁紧钩回转销轴（11）穿过锁紧箱体（3）和锁紧钩（1）；回转销轴Ⅰ（7）和回转销轴Ⅱ（10）穿过锁紧箱体（3），设置在锁紧箱体（3）内的下部；锁紧钩上夹板（12）设置在锁紧钩（1）上，记忆合金丝（9）固定在锁紧钩上夹板（12）上，穿过锁紧箱体（3）缠绕回转销轴Ⅰ（7）和回转销轴Ⅱ（10）后固定在SMA上装夹板（4）和SMA下装夹板（5）中间；加热片（8）设置在锁紧箱体（3）内的下部侧壁上；
所述锁紧钩（1）的结构依次为轴孔（1-1）、三个螺纹孔（1-2）、两个通孔（1-3）和环形凸台（1-4），锁紧钩回转销轴（11）与轴孔（1-1）配合，三个螺纹孔（1-2）安装固定锁紧钩上夹板（12），记忆合金丝（9）穿过两个通孔（1-3），环形凸台（1-4）与压缩弹簧（2）接触，用于定位压缩弹簧（2）；
所述锁紧箱体（3）分为上腔（3-10）、下腔（3-6）和右腔（3-2），上腔（3-10）两侧腔壁上设置锁紧钩回转销轴（11）的安装通孔一（3-9），上腔（3-10）与下腔（3-6）之间具有隔断隔热板（3-8），隔断隔热板（3-8）上设置长槽通孔（3-1）；右腔（3-2）内设置压缩弹簧（2），右腔（3-2）下端设置弹簧定位台（3-3）；下腔（3-6）内壁贴加热片（8），两侧腔壁上分别对应设置回转销轴Ⅰ（7）的安装通孔二（3-5）和回转销轴Ⅱ（10）的安装通孔三（3-7）；下腔（3-6）下面靠近右端位置设置长方形凹槽（3-4），用于固定安装SMA上装夹板（4）和SMA下装夹板（5）；腔壁下端面均布四个螺纹孔，用于固定下腔保温盖板（6）。
2.根据权利要求1所述的一种基于记忆合金丝的空间旋转机构的锁紧装置，其特征在于，所述记忆合金丝（9）为多条。
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