低冲击可在轨复用解锁装置及使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及航天器，具体地，涉及一种低冲击可在轨复用解锁装置及使用方法。
【背景技术】
[0002]随着航天技术的发展，现代航天器平台向安静化、高精度发展，同时星上的许多有效载荷需要在发射入轨后，进行与卫星平台间的连接解锁，而高精度的敏感卫星由于其上的有效载荷设备属于高精度仪器对释放时的冲击力比较敏感，因此提出了低冲击释放的要求，此外，某些载荷在轨释放后由微振动单元与卫星基体连接，由于任务需求或环境改变需要对其重复进行锁定，因此提出了解锁装置可在轨复用的要求。目前常用的火工品解锁装置解锁冲击大，无法满足低冲击要求，也不具备可复用条件，甚至装星后在发射前无法进行试验，其状态与地面试验状态可能存在不一致，带来一定隐患。热刀解锁、分离螺母解锁等非火工解锁方法减小了解锁冲击，仍无法实现解锁后重复锁定的可复用功能。
[0003]针对此需求和目前存在的问题，需要采用有效的手段，根据实际的使用情况，设计一种可复用、低冲击的释放装置，在有效降低释放冲击载荷的同时，满足载荷解锁和重复锁定双向可复用的任务需求，具有紧迫的工程实际应用价值。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于形状记忆合金的低冲击可在轨复用解锁装置。通过记忆合金作动、机械作动等环节实现锁定和解锁，一方面有效的降低约束释放载荷，达到了降低释放载荷的目的，另一方面实现了解锁和重复锁定双向可复用的功能。
[0005]根据本发明的一个方面提供的低冲击可在轨复用解锁装置，包括主活塞驱动模块、副活塞驱动模块、锁紧模块、锁定球以及外壳；
[0006]其中，所述外壳内设置有锁紧滑块滑动腔、副活塞滑动腔和主活塞滑动腔；
[0007]所述锁紧模块包括相连的锁紧滑块和推动块；
[0008]所述主活塞驱动模块设置在所述主活塞驱动模块内；所述副活塞驱动模块设置在所述副活塞驱动模块内；所述锁紧滑块设置在所述锁紧滑块滑动腔内；所述推动块设置在所述主活塞滑动腔内；
[0009]所述副活塞滑动腔和主活塞滑动腔之间设置有中间隔板；所述中间隔板设置有球孔；所述副活塞滑块腔设置有副活塞半球形槽；所述主活塞滑动腔设置有主活塞半球形槽；
[0010]在锁紧状态时，所述主活塞驱动模块向上运动，驱动所述锁紧模块进行锁定；所述锁定球位于所述球孔和所述主活塞半球形槽内，所述副活塞驱动模块向下运动，所述副活塞半球形槽与所述锁定球脱离；
[0011]在解锁状态时，所述副活塞驱动模块向上运动，所述锁定球位于所述球孔和所述副活塞半球形槽内；所述主活塞驱动模块向下运动，所述主活塞半球形槽与所述锁定球脱离，所述锁紧模块解锁。
[0012]优选地，所述主活塞驱动模块包括主加热棒、主形状记忆合金弹簧、主活塞、主弹簧;
[0013]所述主加热棒设置在所述主形状记忆合金弹簧内侧；所述主加热棒连接所述主活塞滑动腔的底壁面；所述主活塞设置有圆台，所述圆台上设置有斜形凸台；所述主形状记忆合金弹簧一端连接所述主活塞滑动腔的底壁面，另一端连接所述圆台下表面；所述主弹簧一端连接所述主活塞滑动腔的顶壁面，另一端连接所述圆台上表面；所述主活塞的侧壁上设置有所述主活塞半球形槽；
[0014]所述主加热棒对主形状记忆合金弹簧加热时，所述主形状记忆合金弹簧受热恢复形变，驱动所述主活塞向上运动，进而所述锁定球位于主活塞半球形槽内，所述斜形凸台推动所述锁紧模块进行锁定。
[0015]优选地，所述锁紧模块还包括推杆弹簧和推杆；锁紧滑块包括相对设置的第一锁紧滑块和第二锁紧滑块；
[0016]所述推动块包括第一推动块和第二推动块，所述第一推动块的一端连接所述第一锁紧滑块，所述第二推动块的一端连接所述第二锁紧滑块，所述第一推动块和所述第二推动块的另一端设置有所述斜形凸台相匹配的斜面；
[0017]所述推杆包括第一推杆和第二推杆，所述第一推杆连接所述第一推动块，所述第二推杆连接所述第二推动块，所述第一推杆和所述第二推杆相对设置；所述第一推杆和所述第二推杆设置在所述推杆弹簧的内侧，所述推杆弹簧用于通过所述第一推杆和所述第二推杆驱动所述第一锁紧滑块和第二锁紧滑块相背运动进行解锁。
[0018]优选地，所述副活塞驱动模块包括副加热棒、副形状记忆合金弹簧、副活塞、副弹簧;
[0019]所述副加热棒设置在所述副形状记忆合金弹簧内侧；所述副加热棒连接所述副活塞滑动腔的底壁面；所述副形状记忆合金弹簧一端连接所述副活塞滑动腔的底壁面，另一端连接所述副活塞下表面；所述副弹簧一端连接所述副活塞滑动腔的顶壁面，另一端连接所述副活塞上表面；所述副活塞的侧壁上设置有所述副活塞半球形槽；
[0020]所述副加热棒对副形状记忆合金弹簧加热时，所述副形状记忆合金弹簧受热恢复形变，驱动所述副活塞向上运动，进而所述锁定球位于副活塞半球形槽内，进而所述主弹簧驱动所述主活塞向下运动，所述锁紧模块解锁。
[0021]优选地，所述第一锁紧滑块和第二锁紧滑块的相对端设置有滑块槽口 ；所述滑块槽口呈V形。
[0022]优选地，所述锁定球的直径大于所述球孔的轴向长度；
[0023]所述锁定球的直径小于等于所述主活塞半球形槽的槽深与所述球孔的轴向长度的和；
[0024]所述锁定球的直径小于等于所述副活塞半球形槽的槽深与所述球孔的轴向长度的和。
[0025]优选地，还包括连接接口 ；所述连接接口设置在所述外壳上；所述连接接口用于与载荷或航天器的连接。
[0026]根据本发明的另一个方面提供的所述的低冲击可在轨复用解锁装置的使用方法，包括如下步骤:
[0027]-当处于连接状态执行解锁过程时，利用副加热棒对副形状记忆合金弹簧加热，glj形状记忆合金弹簧受热后恢复形变驱动副活塞沿副活塞滑动腔的侧壁向上运动；
[0028]当所述副活塞半球形槽的高度与球孔高度相等时，主弹簧推动主活塞向下运动直至推动块与斜形凸台分离，同时推杆弹簧推动第一锁紧滑块和第二锁紧滑块相背运动达到解锁状态；
[0029]-当处于解锁状态执行锁紧过程时，利用主加热棒对主形状记忆合金弹簧加热，主形状记忆合金弹簧受热恢复形变，驱动主活塞沿主活塞滑动腔的侧壁向上运动，推动第一锁紧滑块和第二锁紧滑块相向运动达到锁紧状态；
[0030]当所述主活塞半球形槽的高度与球孔高度相等时，副弹簧推动副活塞向下运动。
[0031]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0032]1、本发明应用于有效载荷的在轨释放和锁紧具有可重复性，充分考虑了高精度载荷在轨状态下任务或环境改变提出的释放或再锁定要求，可实现锁紧和解锁的多次重复操作，弥补了传统解锁装置单次使用、无法恢复的缺陷，大大增强了航天器有效载荷的任务多样性和环境适应性。
[0033]2、本发明应用于有效载荷的在轨低冲击式释放，在设计过程中充分考虑航天器及高精度有效载荷的安装和使用环境要求，通过设计，使释放装置具有连接刚度高、释放冲击载荷小、可重复使用等，能使该发明满足航天使用要求。
[0034]3、本发明应用于敏感载荷在轨释放的装置在设计过程中充分考虑了加工工艺、接口安装等因素，