一种基于记忆合金丝驱动的快速分离装置的制作方法

本发明属于航空航天技术领域，尤其是涉及一种基于记忆合金丝驱动的快速分离装置。

背景技术：

连接与分离释放技术是飞航武器、航天运载技术领域的一项关键技术，传统的快速响应的连接分离装置通常用品火工装置，火工装置存在安全性差、载荷冲击大、不能重复使用、起爆后易产生多余物或污染气体等问题。随着国防航空武器装备、航空探月工程以及未来空间站建设等任务的推进，低冲击甚至无冲击、节能环保、体积小、可靠性高、可重复使用等特点成为连接分离技术新的发展方向，是本领域一直渴望解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种基于记忆合金丝驱动的快速分离装置，实现快速分离，且低冲击、节能环保、体积小、可靠性高、可重复使用。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于记忆合金丝驱动的快速分离装置，包括安装在对接星上的被动端和安装在主动星上的主动端，所述的被动端包括弧形垫片，在弧形垫片上周向设有止口；

所述的主动端包括壳体、锁紧杆、钩、加载螺母、拨叉、支架、轴承环、记忆合金丝和斜块，所述的轴承环、支架、钩和拨叉均设置在壳体内，所述的轴承环和支架均与壳体同轴布置，且所述支架下部设置在轴承环内，所述的记忆合金丝缠绕在轴承环的外表面，且记忆合金丝的一端固定在轴承环上，另一端固定在支架上；

所述的支架固定在壳体上，所述的支架上安装有小轴和销，所述的钩设置在支架侧壁的开口处，所述的钩的一端设置在小轴上，另一端与弹簧二的一端连接，弹簧二的另一端套设在销上，所述的拨叉设置在支架内且与支架同轴布置，所述的拨叉上设有凸起，相应的在钩上设有与凸起配合的凹槽，所述的拨叉与弹簧四的一端连接，弹簧四的另一端套设在销上；

所述的锁紧杆包括长轴和多个t型头，多个t型头均匀布置在长轴的上部，在长轴的下部设有螺纹段，所述的锁紧杆的下端穿过拨叉的中部后通过螺纹段与加载螺母配合，所述的锁紧杆的长轴与拨叉一体设置，所述的锁紧杆的多个t型头依次穿过壳体的上端、被动端的弧形垫片的开口后抵在弧形垫片的上表面；在加载螺母与拨叉之间设有弹簧一，弹簧一处于压缩状态；

在轴承环的外部套设珠粒盖，所述珠粒盖固定在壳体上，所述珠粒盖与底盖连接，且底盖上同轴安装有缓冲垫；

轴承环的底部支撑在珠粒盖的凸台上，轴承环的顶部与设置在支架上的斜块的底端接触，所述的斜块的顶端与钩的下表面接触，记忆合金丝通电时，记忆合金丝缩短带动轴承环旋转，通过与轴承环顶部接触的斜块的向下移动解除钩对拨叉的约束，进而解除对锁紧杆的约束，实现主动星和对接星的分离解锁。

进一步的，所述被动端还包括无耳挡圈、防尘罩和转接件，所述弧形垫片安装在转接件上，所述转接件通过若干螺栓安装在对接星上，所述无耳挡圈限位弧形垫片的周向，所述防尘罩通过若干螺栓的螺栓头压紧罩设在转接件上；所述主动端通过壳体与主动星连接。

进一步的，所述斜块的上端为与钩的下表面配合的斜面，下端为锥状结构，斜块的两侧设有凸台，在每个凸台上安装一弹簧三，两个弹簧三都抵在支架上；在轴承环的顶部的平台上开设有容纳斜块的锥状结构的弧形槽。

进一步的，在壳体的末端安装有电接套，所述的电接套与电连接器插头连接，所述的电接套通过压帽限位。

进一步的，所述的珠粒盖下部由尾丝圈限位，所述的尾丝圈固定在壳体上，所述的电接套安装在尾丝圈上，所述的电连接器插头与底盖之间留有盘线空间。

进一步的，在珠粒盖的内凸台上表面设有环形凹槽，且在环形凹槽内配合设有若干钢球，在所述的轴承环的相应位置也设有与若干钢球配合的环形凹槽。

进一步的，记忆合金丝的上下两端各通过一尼龙接头分别固定在支架上与轴承环上。

进一步的，在轴承环上开设有螺纹槽，所述记忆合金丝缠绕在螺纹槽内，所述记忆合金丝设置两根，互为冗余备份。

进一步的，在轴承环与支架之间安装滚针轴承，在拨叉侧壁与壳体之间设有滚针轴承，拨叉顶部与壳体之间设有滚针推力轴承。

进一步的，在轴承环外表面套设有保护线的尼龙圈，所述锁紧杆的长轴部分与壳体的接触处设有密封毛毡圈。

相对于现有技术，本发明所述的一种基于记忆合金丝驱动的快速分离装置具有以下优势：

本发明所述的一种基于记忆合金丝驱动的快速分离装置，

(1)本发明的连接分离装置具有低冲击的特点：采用记忆合金作为解锁驱动装置驱动源，从源头降低解锁触发冲击，实现小触发驱动力对大预紧力的解锁，并通过在传动机构碰撞部件间设置缓冲垫，有效降低传动过程冲击。

(2)本发明的连接分离装置中采用的记忆合金驱动，与现有的火工品连接分离装置相比，本发明的记忆合金丝驱动源可实现多次重复使用，与机电传动机构相比，体积和质量更小。

(3)被动端端承力件及主动端承力件为与分系统接口的零件，其中被动端承力件安装弧形垫片及无耳挡圈，弧形垫片保证锁紧杆的t型头加载时预紧力方向可靠性，同时锁紧杆与弧形垫片表面斜面接触，产生解锁分离，结合分离弹簧的冗余驱动，保证可靠分离，使得本发明的连接分离装置具有高度的可靠性。

(4)各组件布局紧凑，充分利用安装空间，机构体积小，可使用场合广泛。

(5)传动零件都布置在靠近壳体的内侧，使预紧传力的螺杆有更大的尺寸空间，提高承载能力。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种基于记忆合金丝驱动的快速分离装置的结构示意图；

图2为去掉壳体后的主动端的立体结构示意图；

图3为图2的a—a向剖视图；

图4为锁紧杆的立体结构示意图；

图5为支架的立体结构示意图；

图6为轴承环的立体结构示意图。

附图标记说明：

1-防尘罩、2-弧形垫片、3-无耳挡圈、4-密封毛毡圈、5-转接件、6-锁紧杆、7-滚针、8-钩、9-加载螺母、10-尼龙圈，11-珠粒盖、12-尾丝圈、13-滚针推力轴承、14-拨叉、15-弹簧二、16-弹簧一、17-支架、18-滚针轴承、19-轴承环、20-钢球、21-缓冲垫、22-底盖、23-压帽、24-电接套、25-电连接器插头、26-弹簧四、27-弹簧三、28-销、29-小轴、30-壳体、31-记忆合金丝、32-斜块、33-主动星、34-对接星、35-弧形槽、36-尼龙接头。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-图6所示，一种基于记忆合金丝驱动的快速分离装置，包括安装在对接星34上的被动端和安装在主动星33上的主动端，所述的被动端包括弧形垫片2，在弧形垫片2上周向设有止口；弧形垫片2的具体结构为：底部为球面，中间方形的通槽，上部有小于1/4的螺旋斜面，斜面与方形槽一侧形成止口；

所述的主动端包括壳体30、锁紧杆6、钩8、加载螺母9、拨叉14、支架17、轴承环19、记忆合金丝31和斜块32，所述的轴承环19、支架17、钩8和拨叉14均设置在壳体30内，所述的轴承环19和支架17均与壳体30同轴布置，且所述支架17下部设置在轴承环19内，所述的记忆合金丝31缠绕在轴承环19的外表面，且记忆合金丝31的一端固定在轴承环19上，另一端固定在支架17上；

所述的支架17固定在壳体30上，所述的支架17上安装有小轴29和销28，所述的钩8设置在支架17侧壁的开口处，所述的钩8的一端设置在小轴29上，另一端与弹簧二15的一端连接，弹簧二15的另一端套设在销28上，所述的拨叉14设置在支架17内且与支架17同轴布置，所述的拨叉14上设有凸起，相应的在钩8上设有与凸起配合的凹槽，所述的拨叉14与弹簧四26的一端连接，弹簧四26的另一端套设在销28上；

所述的锁紧杆6包括长轴和多个t型头，多个t型头均匀布置在长轴的上部，在长轴的下部设有螺纹段，所述的锁紧杆6的下端穿过拨叉14的中部后通过螺纹段与加载螺母9配合，所述的锁紧杆6的长轴与拨叉14一体设置，所述的锁紧杆6的多个t型头依次穿过壳体30的上端、被动端的弧形垫片2的开口后抵在弧形垫片2的上表面；在加载螺母9与拨叉14之间设有弹簧一16，弹簧一16处于压缩状态；本申请中t型头可以设置4个、6个或更多个；

在轴承环19的外部套设珠粒盖11，所述珠粒盖11固定在壳体30上，所述珠粒盖11与底盖22连接，且底盖22上同轴安装有缓冲垫21，缓冲垫21为金属橡胶材质；缓冲垫21的设置，缓冲了分离装置分离时锁紧杆6向下的冲击力，保证了装置的正常运行；

轴承环19的底部支撑在珠粒盖11的凸台上，轴承环19的顶部与设置在支架17上的斜块32的底端接触，所述的斜块32的顶端与钩8的下表面接触，记忆合金丝31通电时，记忆合金丝31缩短带动轴承环19旋转，通过与轴承环19顶部接触的斜块32的向下移动解除钩8对拨叉14的约束，进而解除对锁紧杆6的约束，实现主动星33和对接星34的分离解锁。

所述被动端还包括无耳挡圈3、防尘罩1和转接件5，所述弧形垫片2安装在转接件5上，所述转接件5通过若干螺栓安装在对接星34上，所述无耳挡圈3限位弧形垫片2的周向，所述防尘罩1通过若干螺栓的螺栓头压紧罩设在转接件5上；所述主动端通过壳体30与主动星33连接。防尘罩1起到防尘保护作用，保护锁紧杆6的四个t型头的运动及安装空间的防尘保护。

所述斜块32的上端为与钩8的下表面配合的斜面，下端为锥状结构，斜块32的两侧设有凸台，在每个凸台上安装一弹簧三27，两个弹簧三27都抵在支架17上；在轴承环19的顶部的平台上开设有容纳斜块32的锥状结构的弧形槽35，随着轴承环19转动，斜块32底端的锥状结构在弹簧三27的作用下从轴承环19的平台进入到弧形凹槽35中，从而实现斜块32下移。

在壳体30的末端安装有电接套24，所述的电接套24与电连接器插头25连接，所述的电接套24通过压帽23限位。

珠粒盖11下部由尾丝圈12限位，尾丝圈12为尼龙材质，用于压紧给记忆合金丝31通电的电线，所述的尾丝圈12固定在壳体30上，所述的电接套24安装在尾丝圈12上，所述的电连接器插头25与底盖22之间留有盘线空间。

在珠粒盖11的内凸台上表面设有若干环形凹槽，且在环形凹槽内配合设有若干钢球20，在所述的轴承环19的相应位置也设有与若干钢球20配合的环形凹槽，实现滚动摩擦减小轴承环19运动阻力。

记忆合金丝31的上下两端各通过一尼龙接头36分别固定在支架17上与轴承环19上。尼龙接头内部安装接线端子。

轴承环19材质为聚酰亚胺，在轴承环19上开设有螺纹槽，所述记忆合金丝31缠绕在螺纹槽内，所述记忆合金丝31作为驱动元件，所述记忆合金丝31设置两根，互为冗余备份设置，且对应的螺纹槽为双头的螺纹槽。

在轴承环19与支架17之间安装滚针轴承18，在拨叉14侧壁与壳体30之间设有滚针7，拨叉14顶部与壳体30之间设有滚针推力轴承13，滚针推力轴承13降低了主动端35解锁时的阻力。

在轴承环19外表面套设有保护线的尼龙圈10，所述锁紧杆6的长轴部分与壳体30的接触处设有密封毛毡圈4。密封毛毡圈4实现主动端腔体内部的防尘、防水密封，锁紧杆6底部采用螺纹连接形式以起到密封效果。

加载螺母9下部预增加薄螺母，达到防松的目的。尼龙和聚酰亚胺材质可以绝缘作用。

本发明的工作过程为：

a)通过预紧加载螺母9下拉锁紧杆6，为锁紧杆6施加预紧力，与弧形垫片2上的斜面作用，增加主动端和被动端的连接刚度；实现主动星33和对接星34的锁紧；

b)分离解锁过程中，通过电连接器插头25记忆合金丝31通电，通电过程中记忆合金丝31缩短，带动轴承环19进行转动，在轴承环19上滑动的斜块32从轴承环19的平台进入弧形槽35内，解除斜块32的向下约束，斜块32向下运动，进而解除斜块32对钩8的约束，解除约束的钩8沿小轴29做周向转动，使得钩8的凹槽与拨叉14的凸起脱离，解除钩8对拨叉14的约束，由于拨叉14与锁紧杆6的一体成型，也就是与拨叉14周向同步运动，故解除锁紧杆6的周向转动约束，锁紧杆6由于上部的多个t型头与锁紧接触面角度原因使预紧力存在周向分力，锁紧杆6自动进行转动同时预紧力消除预紧力，当锁紧杆6的多个t型头转动到与弧形垫片2的开口相对应时，在压缩的弹簧一16的作用下向下运动，主动端锁紧杆6的t型头脱离被动端的弧形垫片，实现主动星33和对接星34的分离解锁。弹簧二15在轴承环19未转动时，使钩8保持在原位置，使钩8与拨叉14处于锁紧状态，在轴承环19转动后，钩8转动解除拨叉14的限位后恢复原位；弹簧四26在轴承环19未转动时，使拨叉14保持在原位置，使拨叉14与钩8处于锁紧状态，在轴承环19转动后，拨叉14恢复原位；弹簧三27使斜块32始终处于向下运动的状态。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。