[发明专利]一种低冲击锁定解锁装置

说明书

技术领域

本发明属于锁定解锁技术领域，特别涉及一种可以将两结构锁定，并在通电时可以解除锁定的装置。

背景技术

锁定与解锁装置在各领域特别是航天领域有着重要的应用。例如，航天器在发射过程中需要经历较为严酷的准静态过载与振动冲击载荷，而一些刚度较低的结构，如太阳翼、天线、隔振装置等，一般无法承担这样大的载荷，为了避这些结构在发射过程中发生破坏，需要将它们与卫星本体结构锁定，入轨后再将锁定解除。

传统的锁定解锁装置通常使用爆炸螺栓实现。爆炸螺栓内部填充有火药，通电后螺栓被炸开从而实现解锁。使用爆炸螺栓实现锁定解锁的优点是可靠性高，但爆炸螺栓在通电爆炸时会产生较大的冲击与振动，不适宜在精密的有效载荷如光学相机附近使用，因此需要研制一种低冲击、高可靠的锁定解锁装置。

目前国内外有一些采用记忆合金作为执行构件的锁定解锁装置，例如梁鲁等人发明的“两级驱动的锁定解锁装置”（申请号：201020272868.4）、“一种两级冗余驱动的锁定解锁装置”（申请号：201010246318.X），闫晓军等人发明的“SMA丝驱动的连接与解锁机构”（申请号：200810119580.0），McKinnis Darin N.等人发明的“Fastening Apparatus Having Shape Memory Alloy Actuator”（美国专利：5160233）等。这些专利的基本原理结构是，锁定时采用滚柱或套筒结构对分瓣螺母进行约束，解锁时利用记忆合金的加热变形特性产生驱动力，直接或经过驱动力放大机构推动分瓣螺母的约束结构运动，从而解除对分瓣螺母的约束，实现锁定螺钉的释放。

其中美国专利：5160233公开的锁定解锁装置如图1所示。主要由锁紧螺钉01，分瓣螺母02，分瓣螺母约束套筒03和记忆合金棒04所组成。在图1（a）所示的锁定状态下，分瓣螺母约束套筒03内侧的凸台与分瓣螺母02外周的凸台相接触，实现对分瓣螺母02的约束。需要解锁时，如图1（b）所示，通电加热使记忆合金棒04伸长，推动约束套筒03向上移动，使约束套筒03内侧的凸台落入分瓣螺母02外周的凹槽中，从而释放对分瓣螺母02的约束，01锁紧螺钉可以拔出。这种机构的不足之处在于，锁紧螺钉01的轴向锁紧力会分解为使分瓣螺母02径向张开的力，并进而在约束套筒03与分瓣螺母02之间产生摩擦力。该摩擦力将直接成为解锁时推动约束套筒03的阻力。当螺钉01的预紧力达到一定数值时，将可能无法解锁。也就是说，这种锁定解锁装置的技术方案在承载能力与解锁可靠性之间存在难以克服的矛盾。另外，该机构对约束套筒03和分瓣螺母02配合面的加工精度要求非常高，间隙过大将影响锁定可靠性，间隙过小将影响解锁可靠性。

发明内容

本发明的目的是为克服现有锁定解锁技术的不足之处，提出一种低冲击锁定解锁装置，该锁定解锁装置基于分瓣螺母的基本原理，锁定时采用捆扎绳实现对分瓣螺母的约束。需要解锁时通电将捆扎绳切断或令其伸长，从而释放对分瓣螺母的约束。本发明省去了McKinnis Darin N.等相关专利中分瓣螺母约束结构及其与分瓣螺母之间的相对滑动环节，避免了承载力较大时二者之间滑动摩擦力可能大于驱动力而发生卡死、无法解锁的问题，具有结构简单，可靠性高的优点。

本发明提出的一种低冲击锁定解锁装置,该装置包括分瓣螺母及锁定螺钉，其特征在于，还包括底板、捆扎绳及其固定构件，捆扎绳切割器及其电源，以及外壳；其中，底板为中心开有圆孔的平板，分瓣螺母为圆柱形，下端面放置于底板上，其中心的螺纹孔与底板中心的圆孔同心；捆扎绳螺旋缠绕在分瓣螺母的外周，捆扎绳上、下两端分别连接固定构件，固定构件固定在分瓣螺母的同一瓣上；捆扎绳切割器固定在分瓣螺母任一瓣的上端，切割点与捆扎绳相接触；锁定螺钉从底板中心孔穿过插入分瓣螺母的中心螺纹孔中；外壳底端面固定在底板上。

本发明提出的另一种低冲击锁定解锁装置,该装置包括分瓣螺母及锁定螺钉，其特征在于，还包括底板、分瓣绝缘套、记忆合金丝、记忆合金丝上端固定构件、正极导线、记忆合金丝下端固定构件、负极导线，以及外壳；其中，底板为中心开有圆孔的平板，分瓣螺母为圆柱形，下端面放置于底板上，其中心的螺纹孔与底板中心的圆孔同心；分瓣绝缘套为圆环形，由四瓣构成，包围在分瓣螺母的外周，其外侧加工有螺旋形圆弧槽；锁定状态下螺旋缠绕在外周的记忆合金丝置于圆弧槽内；记忆合金丝上、下端分别有连接固定构件，上下固定构件分别正、负极导线相连；锁定螺钉从底板中心孔穿过插入分瓣螺母的中心螺纹孔中；外壳底端面固定在底板上。

本发明的优点：