记忆合金释放器.docx

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记忆合金释放器

说明书摘要

记忆合金释放器，包括底盘（13）、两个记忆合金棒

（2）、与两个记忆合金棒

（2）连接在一起的两个销（7）、T形拉杆（5）、销轴（4）、压盖（14）、前夹块（9）、后夹块（11）、后端盖（12）、电缆插座（15）及用于释放太阳翼的绳头（16），其中每个记忆合金棒

（2）由记忆合金丝（21）、包裹在记忆合金丝外的加热器

（1）、包在加热器外的保温管（16）组成。

本发明采用的是两个记忆合金棒，为冗余设计，即任何一个记忆合金棒产生记忆回复位移都可以达到记忆合金释放器的功能和性能，因此具有很高的可靠性；并且重量轻，包括所有的零部件、遥测元件、电连接器及内部电缆在内，整个重量不大于0.15kg，特别适合于航天器使用。

摘要附图

权利要求书

1、记忆合金释放器，包括底盘（13），其特征在于：

还包括两个记忆合金棒

（2）、与两个记忆合金棒连接在一起的两个销（7）、T形拉杆（5）、销轴（4）、压盖（14）、前夹块（9）、后夹块（11）、后端盖（12）、电缆插座（15）及用于释放太阳翼的绳头（16），其中每个记忆合金棒

（2）由记忆合金丝（21）、包裹在记忆合金丝外的加热器

（1）、包在加热器外的保温管（10）组成，电缆插座（15）与记忆合金棒中的加热器

（1）连接，并通过底盘（13）上端和前夹块（9）夹住固定，后端盖（12）包裹在两个记忆合金棒

（2）的另一端，再通过后夹块（11）夹紧，形成记忆合金棒后端的支撑和封堵，T形拉杆（5）的上端位于压盖（14）的槽内，由销轴（4）固定，其下端通过分别与两个记忆合金丝（21）连接的两个销（7）使其左右夹紧，压盖（14）与底盘（13）上端的槽相扣，用于释放太阳翼的绳头（16）位于底盘（13）上端的槽与压盖（14）之间，这样压盖与底盘共同形成太阳翼绳头（16）锁球的基本结构。

2、根据权利要求1所述的记忆合金释放器，其特征在于：

所述的加热器

（1）为直线段型，并由直线段型加热管、接线板、接线盖、导线和耐热锡组成，其中加热管是一片单面加热片卷绕形成的细长直线段型薄壁管，接线板套于加热管的一端外，露出加热管的焊板，导线焊于加热管的焊接处，接线盖封住接线焊接处。

3、根据权利要求2所述的记忆合金释放器，其特征在于：

所述的直线型加热管由聚酰亚胺膜镀上电阻丝而成。

4、根据权利要求1所述的记忆合金释放器，其特征在于：

所述的记忆合金丝（21）采用Ti-Ni记忆合金，其相变温度不低于120℃，由马氏体到奥氏体的相变过程中，变形回复率不低于4%，变形回复应力不低于600

Mpa。

5、根据权利要求1所述的记忆合金释放器，其特征在于：

所述的保温管（10）采用缠绕式成型的耐热玻璃钢制成，其管壁厚度为1mm。

6、根据权利要求1所述的记忆合金释放器，其特征在于：

所述的加热器

（1）与保温管（10）内壁的间隙填充导热硅脂。

7、根据权利要求1所述的记忆合金释放器，其特征在于：

在解锁绳头（16）处还设有指示记忆合金释放器在空间解锁状态的遥测传感器（18）及指示解锁绳头动作的微动开关（17）。

8、根据权利要求1所述的记忆合金释放器，其特征在于：

所述的底盘（13）与航天器结构用6-M4的螺钉连接。

9、根据权利要求1所述的记忆合金释放器，其特征在于：

具有两个记忆合金棒

（2）和与两个记忆合金棒连接在一起的两个销（7），为冗余设计，任何一个记忆合金棒

（2）产生记忆回复位移都可以达到记忆合金释放器的功能和性能。

10、根据权利要求1所述的记忆合金释放器，其特征在于：

所述T形拉杆（7）、销轴（4）、压盖（14）与两个记忆合金棒连接在一起的两个销（7）一起共同构成稳定机构。

说明书

记忆合金释放器

所属技术领域

本发明涉及一种用于空间动作机构的释放装置，特别是采用形状记忆合金的释放装置。

背景技术

空间释放机构是每一个空间飞行器所必不可少的。

长期以来，空间释放机构的解锁动作源一般来自火工品。

火工品作为空间释放机构的解锁动作源的特点是它能够准确地瞬间地将两个或多个物体分离，因此，被广泛用于星箭分离、飞船舱段的分离和火箭级与级之间的分离等情况。

但对于那些并不需要在非常精确的时刻瞬间地将两个或多个物体分离的场合，如空间飞行器各种展开机构和其它一些微动元件，就不一定利用火工品作为其解锁动作源，以避免较大的冲击、较高的成本和安全性等火工品固有的问题。

TI-Ni形状记忆合金具有奇特的记忆性能和超弹性，其马氏体状态比较软，可以很容易地冷变形，加热后使其成为奥氏体，能恢复到原来的冷变形前的形状，并在这一过程中产生回复力。

人们利用记忆合金的这一特性来对空间解锁机构进行做功。

美国、俄罗斯等国家自上世界八十年代以来，即在航空航天等领域使用记忆合金作为卫星、飞船、航天飞机和空间站的解锁动力源。

美国专利USPatent5192147公开了一种使用形状记忆合金作为释放机构动作源的在空间飞行器上使用的记忆合金释放器，其中使用了两根曲线型形状记忆合金丝，一端固定，另一端自由，被释放的物体直接卡在套在两根曲线型形状记忆合金丝中部的套筒上，当形状记忆合金丝受热回复变形时，由于两端受力，使得曲线型形状记忆合金丝的曲率变小，两根曲线型形状记忆合金丝中部的距离加大，卡放物体的圆筒形套管之间的距离也随之被拉开，物体就自然被释放了。

这种结构的缺点是：

卡放物体的机构必须与被释放的物体连接在一起同时释放，非常累赘；要求形状记忆合金丝有较大的曲率变化，必然要使用较长的记忆合金丝。

中国专利CN1320093公开了一种具有形状记忆致动器的保持及释放机构，它可以将一个处于张力下的金属线段部释放。

它采用了较长的记忆合金丝并将其以圈型盘绕在机构的外端，当记忆合金丝加热回复时，利用回复力将一个有内螺纹的圆筒从轴向分为两半，这样原来用处于张力下的螺纹与其连接的物体端部就被释放了，这种结构的缺点是：

记忆合金丝较长，并圈型盘绕在一起，容易引起加热不均匀和局部热量过高的问题，释放后散热较慢；必须要求被释放的物体在螺纹的轴向有一个张力，否则无法分离；即使有张力，螺纹之间的挂连仍是该机构的致命失效模式之一。

发明内容

本发明的技术解决问题是：

克服现有技术的不足，提供一种直接利用记忆合金丝轴向变形力大，行程大，可靠性高，且结构简单、重量轻的记忆合金的释放器。

本发明的技术解决方案是：

记忆合金释放器，包括底盘，其特点在于：

还包括两个记忆合金棒、与两个记忆合金棒连接在一起的两个销、T形拉杆、销轴、压盖、前夹块、后夹块、后端盖、电缆插座及用于释放太阳翼的绳头；其中每个记忆合金棒由记忆合金丝、包裹在记忆合金丝外的加热器、包在加热器外的保温管组成；电缆插座与记忆合金棒中的加热器连接，并通过底盘上端和前夹块夹住固定；后端盖包裹在两个记忆合金棒的另一端，再通过后夹块夹紧，形成记忆合金棒前端的支撑和封堵；T形拉杆的上端位于压盖的槽内，由销轴固定，其下端通过分别与两个记忆合金丝连接的两个销使其左右夹紧，压盖与底盘上端的槽相扣，用于释放太阳翼的绳头正位于底盘上端的槽与压盖之间，这样压盖与底盘共同形成太阳翼绳头锁球的基本结构。

当记忆合金释放棒中的加热器通过电缆插座通电时，两个加热器使记忆合金丝受热并升温，当任意一个记忆合金丝达到相变温度时将收缩变短，与记忆合金棒连接的销从T形拉杆一端拨出，拨出后T形拉杆—销轴—压盖组件就成为不稳定机构，从而导致被连接盖压紧的用于解锁的球形绳头被释放出来。

所述的加热器由加热管、接线板、接线盖、导线和耐热锡组成，其中加热管是一片单面加热片卷绕形成的细长薄壁管，接线板套于加热管的一端外，露出加热管的焊板，导线焊于加热管的焊板，再盖上接线盖封住接线焊接处形成加热器组件。

本发明与现有技术相比具有的优点如下：

1．由于本发明采用的是两个记忆合金元件，为冗余设计，所以可靠性高，其可靠性指标为0.999（置信度0.9）。

2．直接利用记忆合金丝轴向的回复力和位移，因为受力直接，所以轴向力大，其有效变形比采用环形或曲线形的记忆合金元件变形大得多，特别适合于航天器上的释放装置。

3．本发明在设计上，在记忆合金丝由外面包裹电加热器和保温管，使热量能加入到记忆合金丝中，使之保温并能够温升。

4．由于设计的结构简单，所以重量轻，整个重量不大于0.15kg，包括所有的零部件、遥测元件、电连接器及内部电缆，本发明可广泛用于航天器上，特别适合于小卫星的使用。

附图说明

图1为本发明的结构主视图；

图2为图1的C-C剖视图；

图3为图1的B-B剖视图；

图4为图1的D-D剖视图；

图5为图1的A-A剖视图。

具体实施方式

如图1、2、3、4、5所示，本发明实施例由两个记忆合金棒2、与两个记忆合金棒连接在一起的两个销7、T形拉杆5、销轴4、前夹块9、后夹块11、后端盖12、底盘13、压盖14、电缆插座15及用于释放太阳翼的解锁绳头16组成，其中每个记忆合金棒2由记忆合金丝21、包裹在记忆合金丝外的加热器1、包在加热器1外的保温管10组成，电缆插座15与记忆合金棒2中的加热器1连接，并通过底盘13上端和前夹块9夹住固定，后端盖12包裹在两个记忆合金棒2的另一端，再通过后夹块11夹紧，形成记忆合金棒2前端的支撑和封堵，T形拉杆5的上端位于底盘13上端的槽内，通过两个销7使其顶端左右夹紧，其下端通过销轴4固定在底盘13的底部，盖14由底盘13上端的槽下部压住，与T形拉杆5顶部接触连接，用于释放太阳翼的解锁绳头16位于底盘13上端的槽与连接盖14之间，这样压盖14与底盘13共同形成太阳翼绳头锁球的基本结构。

当记忆合金释放棒2中的加热器1通过电缆插座15通电时，两个加热器1使记忆合金丝21受热并升温，当任意一个记忆合金丝21达到相变温度时将收缩变短，使销7从T形拉杆5两端拨出，拨出后T形拉杆—销轴—盖组件就成为不稳定机构，从而导致被连接盖14压紧的解锁绳头16被释放出来。

加热器1由加热管、接线板、接线盖、导线和耐热锡组成，其中加热管是一片单面加热片卷绕形成的φ3.4×203mm细长薄壁管，它有效加热区域为200mm，接线板套于加热管的一端外，露出加热管的焊板，导线焊于加热管的焊板，再盖上接线盖封住接线焊接处形成加热器组件，其中加热片由聚酰亚胺膜镀上电阻丝而成，在安装时，将加热片卷成φ3.2的管状，再将记忆合金丝插入其中。

保温管10用耐热玻璃钢制成，厚度为1mm，使用时加热器1与保温管10内壁的间隙用导热硅脂填充，这样一方面使记忆合金丝21的加热均匀和迅速，另一方面也可以使记忆合金丝21—加热器1组件在插入保温管10中有润滑和防止相互擦伤的作用。

底盘13由LY12CZ材料经过机械加工而成，与航天器结构用6-M4的螺钉连接。

本发明中的连接盖14和T形拉杆5在解锁绳头16释放后成为自由状态，为防止其脱离星体，在设计中将连接盖14和T形拉杆5上安装了防逃绳，防逃绳的一端连接在连接盖14和T形拉杆5上，另一连接在底盘13上，防逃绳为0.5mm的芳纶绳，其许用强度为400N。

记忆合金丝21采用Ti-Ni记忆合金，记忆合金丝21的变相温度不低于120℃，由马氏体到奥氏体的相变过程中，变形率不低于4%,变形应力不低于600Mpa。

本发明在解锁绳头16处还设有指示记忆合金释放器在空间解锁状态的遥测传感器18及指示解锁绳头16动作的微动开关17，遥测传感器安装应保证即使传感器18失效也不会影响太阳电池阵的展开，微动开关17在动作前，遥测传感器18的状态为常闭，在动作后，遥测传感器18的状态为常开。

说明书附图