[发明专利]一种六边形微小卫星分离解锁装置

说明书

本发明公开了一种六边形微小卫星分离解锁装置，包括适配器、拉紧解锁装置、弹射装置和承剪销。适配器中上隔板与下隔板平行设置，并通过筋板连接固定。拉紧解锁装置、弹射装置和承剪销各三个间隔设置在适配器内，承剪销与卫星结构配合并紧锁卫星X、Y方向。弹射装置包括外筒、内筒和弹簧，弹簧通过内筒作用于卫星底部。拉紧解锁装置中，摆杆组件包括摆杆、销轴和轴承，记忆合金作动器固定在下隔板上，其一端与摆杆底端的圆孔间隙配合，摆杆杆身销轴与支架转动连接，两个轴承通过销轴固连在摆杆顶部，轴承压在卫星结构上并紧锁卫星Z方向。本发明具有结构简单、运行可靠、冲击小、可重复性等优点。

技术领域

本发明涉及卫星与运载火箭分离解锁装置，具体是一种六边形微小卫星分离解锁装置。

背景技术

20世纪80年代以来，随着微电子、微机械、精密加工、轻型材料以及高效能源等技术的迅速性发展，促进了卫星上所需仪器设备的小型化，现代卫星技术正朝着“周期更短、成本更低、体积更小、灵活性更强”的方向发展，微小卫星研制的热潮在世界范围内迅速兴起。作为卫星关键技术之一的解锁分离技术，是关系到卫星成功发射、正常入轨的核心技术，对卫星总体性能有着重要影响。因此发明分离冲击小、可靠性高的解锁分离装置具有重要意义。

卫星分离解锁装置是可靠连接卫星与火箭，并在星箭入轨后实现星箭可靠分离的机构装置，在卫星项目中起着重要作用。目前，世界上传统卫星和运载火箭的分离往往采用包带和爆炸螺栓结合的分离方式。这种分离技术较为成熟，在大卫星上也广泛采用。但随着卫星尺寸、重量越来越小，传统的包带锁紧装置已经不能满足微小卫星的发射分离要求。而且基于爆炸螺栓的分离机构在爆炸螺栓爆炸的瞬间会产生较大的不确定的冲击力，和一些不受控制的碎屑，会给待分离的卫星以及火箭的适配器带来一定的伤害。特别是在一箭多星的发射过程中，可能会对其他的卫星造成损伤。

为克服火工品压紧释放装置的上述技术局限性，满足下一代航天器高精密设备的压紧释放要求，低冲击、无污染、可重复使用的新型非火工压紧释放装置在近三十年得到了快速发展。根据驱动源不同，可将非火工品压紧释放装置分为：熔断丝（fuse wire）、热刀（thermal knife）、石蜡（paraffin）和形状记忆合金压紧释放装置。其中，熔断丝装置无法快速复位，往往需要替换部件或者返厂重新装配才能再次使用；石蜡装置体积大，释放时间长，且耗能大；热刀装置承载力小，释放时间长，耗能大。相比之下，基于形状记忆合金的压紧释放装置同时具备了承载力大、释放快、功耗低、冲击低、可复位、无污染的技术特点，是非火工品压紧释放装置中最具技术优势的一种，也是近年来国际上的研究热点。

记忆合金在分离释放机构上是作为执行元件，利用其相变产生的形变恢复力和行程对外做功。通常有3种形式的记忆合金元件：记忆合金杆棒、记忆合金丝和记忆合金弹簧。现在已研究成功的记忆合金作动器均是基于这3种元件实现分离功能。

比较成功的记忆合金作动器是Starsys公司研制的Qwknut分离螺母和FASSN无冲击分离螺母。这两种装置均采用记忆合金丝作为触发元件，利用内部的飞轮装置贮能，工作时通过飞轮旋转释放机构。Qwknut可承受13kN的螺栓载荷，FASSN可承受44kN的载荷，在输入3A～ 5A电流条件下，作用时间不大于0.03s，可以直接替代火工分离螺母。

记忆合金作动器，具有安全、低冲击、可重复使用等优点，可替代航天器分离机构上使用的部分火工装置，适合对分离时间无严格限制的场合，但不适合用于需要大应力和位移的机构中。目前，国内也开始进行此方面的研究，一些产品已进入到工程验证阶段，未来在小型和微型卫星等航天飞行器上有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种六边形微小卫星分离解锁装置，考虑六边形卫星的外形进行了适配器设计，适配器上分布安装拉紧解锁装置、弹射装置及承剪销，有效限制卫星三个方向自由度，记忆合金作动器高同步性解锁，解锁后弹射装置具有弹簧导向及行程控制，将卫星与运载火箭分离。