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原文传递一种低冲击大承载堆栈式多星锁紧释放机构及其工作方法

专利名称：	一种低冲击大承载堆栈式多星锁紧释放机构及其工作方法
摘要：	本发明公开了一种低冲击大承载堆栈式多星锁紧释放装置及其工作方法，具体涉及航天器结构技术领域；包括卫星底板、锁紧释放装置、压紧杆、预紧力机构、压紧杆推杆机构、可堆叠卫星结构。卫星底板提供固定平台；锁紧释放装置实现可堆叠卫星的锁紧与压紧杆的释放；压紧杆与锁紧释放装置连接，实现对可堆叠卫星的拉紧；预紧力机构实现为压紧堆叠卫星提够足够的预紧力；压紧杆推杆机构实现压紧杆解锁释放后推动压紧杆向远处分离，保证可堆叠卫星分离的安全性。本发明结构合理，性能可靠，具备解锁冲击小、无污染、承载能力大、安全可靠、分离同步性好的特性，新型非火工锁紧释放装置适用于堆叠卫星的锁紧释放，保证堆叠卫星在火箭发射阶段的平稳性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京航空航天大学
发明人：	陈金宝;霍伟航;陈传志;刘质加;邓卫华;宋志成;张迎雪;董家宇;崔继云;李家琪;江安澜;邹凯撒;陈茜;余张武;刘笑语;杨忠啸
专利状态：	有效
申请日期：	2021-11-02T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-04T00:00:00+0800
申请号：	CN202111287462.2
公开号：	CN114132534A
代理机构：	江苏圣典律师事务所
代理人：	贺翔
分类号：	B64G1/64;B;B64;B64G;B64G1;B64G1/64
申请人地址：	210000 江苏省南京市秦淮区御道街29号
主权项：	1.一种低冲击大承载堆栈式多星锁紧释放装置，该装置用于将若干个卫星星体(401)层层堆叠后形成的卫星组合体进行锁紧和释放；其特征在于：包括堆叠卫星底板(1)、锁紧释放机构(100)、压紧杆(200)和卫星本体(400)；所述卫星本体(400)包括安装在卫星星体(401)侧面的承力柱(402)，当卫星组合体安装在堆叠卫星底板(1)上时，各卫星星体(401)的承力柱(402)连接在一起；两根压紧杆(200)设置在连接后的承力柱(402)两侧并沿卫星组合体轴线方向施加压力用于锁紧卫星组合体，压紧杆(200)与堆叠卫星底板(1)之间安装锁紧释放机构(100)。 2.根据权利要求1所述的低冲击大承载堆栈式多星锁紧释放装置，其特征在于：所述的锁紧释放机构(100)包括外壳(101)、下滑块支撑座(102)、下滑块(103)、记忆合金丝(106)、复位弹簧(107)、夹持座(108)、上滑块(109)、第一分离螺母(114)、第二分离螺母(115)、第二驱动弹簧(119)、卡箍(120)和螺钉(121)；所述外壳(101)、下滑块支撑座(102)、夹持座(108)均与堆叠卫星底板(1)固定连接；所述下滑块支撑座(102)安装在外壳(101)内腔底部，夹持座(108)安装在外壳(101)内腔中部；下滑块(103)安装在下滑块支撑座(102)内，并通过沿轴线上下移动完成释放和锁紧动作；所述记忆合金丝(106)穿过下滑块(103)的U型内槽，且两端固定于夹持座(108)上；所述复位弹簧(107)固定在下滑块(103)凸台与夹持座(108)限位槽之间；解锁时通过通电使记忆合金丝(106)收缩，拉动下滑块(103)克服复位弹簧(107)的压紧力向上运动；下滑块(103)上部延伸至上滑块(109)的内腔中并可沿其该内腔滑动，上滑块(109)与下滑块(103)之间通过第一释放结构连接，上滑块(109)顶端面与外壳(101)内腔顶壁之间通过第二驱动弹簧(119)连接，上滑块(109)与夹持座(108)之间通过台阶面限位；螺钉(121)从外壳(101)顶端开孔中深入其内腔并穿过夹持座(108)，螺钉(121)位于外壳(101)内部的螺纹段和位于螺纹段两侧组合在一起的第一分离螺母(114)、第二分离螺母(115)螺旋连接，第一分离螺母(114)和第二分离螺母(115)由夹持座(108)限制轴向位移，螺钉(121)底端与夹持座(108)抵接；第一分离螺母(114)、第二分离螺母(115)与上滑块(109)内壁之间通过第二释放结构连接；螺钉(121)位于外壳(101)外部的一段与压紧杆(200)通过连接机构连接用于锁紧及释放压紧杆(200)。 3.根据权利要求2所述的低冲击大承载堆栈式多星锁紧释放装置，其特征在于：所述连接机构是在螺钉(121)位于外壳(101)以上部位安装卡箍(120)，卡箍(120)下端面与外壳(101)上端面间安装第一驱动弹簧(119)；在压紧杆(200)接近底端处设有侧向的凸台，凸台上设有通孔，螺钉(121)安装时穿过该通孔，且在安装卡箍后，利用卡箍(120)和螺钉(121)两固定端面间，并在第一驱动弹簧(119)的作用下释放压紧杆(200)上的凸台。 4.根据权利要求2或3所述的低冲击大承载堆栈式多星锁紧释放装置，其特征在于：所述第一释放结构包括第一下滚柱(104)和第二下滚柱(105)，两者对称安装在下滑块(103)与上滑块(109)之间的滑行槽内，所述上滑块(109)通过两端面中间的半圆形凸台和夹持座(108)内壁两端的半圆形凹槽相互配合安装，用于限制上滑块(109)的径向运动，上滑块(109)下端弧形槽与第一下滚柱(104)、第二下滚柱(105)相互配合，用于约束上滑块(109)轴向运动；当下滑块(103)向上运动时，第一下滚柱(104)和第二下滚柱(105)向内滚入下滑块(103)滑行槽内的收敛段时，上滑块(109)解锁向下滑动。 5.根据权利要求2或3所述的低冲击大承载堆栈式多星锁紧释放装置，其特征在于：所述第二释放结构包括第一上滚柱(110)、第二上滚柱(111)、第三上滚柱(112)、第四上滚柱(113)；所述第三上滚柱(112)、第四上滚柱(113)安装在夹持座(108)上部滑行槽内；所述第一上滚柱(110)、第二上滚柱(111)安装在夹持座(108)中部滑行槽内，四个上滚柱都与上滑块(109)内壁面接触；所述第一上滚柱(110)、第三上滚柱(112)与第一分离螺母(114)外壁面的凹槽配合，用于限制第一分离螺母(114)的径向运动；所述第二上滚柱(111)、第四上滚柱(113)与第二分离螺母(115)外壁面的凹槽配合，用于限制第二分离螺母(115)的径向运动；当上滑块(109)向下滑动时，四个上滚柱落入上滑块(109)内壁面对应设置的凹槽内，第一分离螺母(114)与第二分离螺母(115)沿径向分离，不再与螺钉(121)的螺纹段啮合，螺钉(121)在第一驱动弹簧(119)作用下沿轴向解锁。 6.根据权利要求5所述的低冲击大承载堆栈式多星锁紧释放装置，其特征在于：在螺钉(121)与夹持座(108)之间还设有助分锥台(116)，助分锥台(116)通过碟簧(117)安装在夹持座(108)中部限位槽内；助分锥台(116)的外锥台面与第一分离螺母(114)与第二分离螺母(115)底端的内锥台面配合。 7.根据权利要求1、2或3所述的低冲击大承载堆栈式多星锁紧释放装置，其特征在于：所述压紧杆(200)顶端还设有预紧力机构(500)，用于拉紧卫星组合体保证平稳；所述预紧力机构(500)包括压紧头(501)、预紧力压头(502)、弹簧套筒(503)、第三弹簧(504)、平衡板(505)和螺母(506)；所述压紧头(501)下端为圆锥凸台，上端固定在预紧力压头(502)下，通过左右两侧通孔分别穿过一根压紧杆(200)使得圆锥凸台与承力柱(402)配合；所述两个弹簧套筒(503)分别安装在预紧力压头(502)两侧的安装孔中并与预紧力压头(502)固定连接，第三弹簧(504)安装在弹簧套筒(503)内，所述平衡板(505)上设有两个对应预紧力压头(502)安装孔的插入管，压紧杆(200)穿过弹簧套筒(503)及插入管，压紧杆(200)顶端通过螺母(506)与压紧杆(200)的螺纹配合锁紧。 8.根据权利要求1、2或3所述的低冲击大承载堆栈式多星锁紧释放装置，其特征在于：在两根压紧杆(200)之间跨接有压紧杆加强环(201)，在压紧杆加强环(201)内端面上设有压紧杆推杆机构(300)用于完成压紧杆(200)向外分离动作；压紧杆推杆机构(300)包括推杆底座(301)、推杆外壳(302)、推杆弹簧(303)、滚珠(304)、端盖(305)和推杆(306)；所述推杆底座(301)固定安装在指定压紧杆加强环(201)内端面；所述推杆外壳(302)固定于推杆底座上，所述推杆(306)穿过推杆外壳(302)上的通孔进行伸缩运动；所述推杆弹簧(303)固定于推杆(306)后端凸台与推杆底座(301)上端凸台之间；所述滚珠(304)安装于推杆(306)前端球形凹槽内，通过端盖(305)与推杆(306)间的螺纹配合约束轴向运动。 9.根据权利要求1、2或3所述的低冲击大承载堆栈式多星锁紧释放装置，其特征在于：所述星体(401)采用平板式结构，单层采用两颗星体(401)并列，承力柱(402)采用公母头形式，上端凹槽下端凸台，每个星体(401)采用三个承力柱(402)构成三角形稳定受力形式，其中两颗星体(401)交界处的承力柱(402)采用上下两截形式组合。 10.一种低冲击大承载堆栈式多星锁紧释放装置的工作方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1锁紧过程：所述锁紧释放机构(100)锁紧状态时，下滑块(103)受复位弹簧(107)作用，限制轴向运动进行锁紧；所述上滑块(109)在第一驱动弹簧(118)作用下，通过挤压第一下滚柱(104)和第二下滚柱(105)，受挤压的第一下滚柱(104)、第二下滚柱(105)对下滑块(103)产生径向力，限制上滑块(109)的轴向运动，进行锁紧；所述第一分离螺母(114)与第二分离螺母(115)通过上滑块(109)挤压第一上滚柱(110)、第二上滚柱(111)、第三上滚柱(112)、第四上滚柱(113)产生的径向力进行锁紧；所述螺钉(121)在第一分离螺母(114)、第二分离螺母(115)锁紧状态下通过螺纹连接锁紧；步骤2释放过程：所述锁紧释放机构(100)释放时，所述记忆合金丝(106)通电加热，产生收缩变形，带动下滑块(103)上移；所述第一下滚柱(104)和第二下滚柱(105)在下滑块(103)上移时，受上滑块(109)的挤压产生径向运动，滑动至下滑块(103)圆形凹槽的收敛段内，解除上滑块(109)的轴向约束；所述上滑块(109)在第一驱动弹簧(118)作用下向下移动；所述第一上滚柱(110)、第二上滚柱(111)、第三上滚柱(112)、第四上滚柱(113)在第一分离螺母(114)、第二分离螺母(115)的作用力下，产生径向运动，运动至上滑块(109)内壁半圆形凹槽内，解除对第一分离螺母(114)和第二分离螺母(115)的径向约束；所述第一分离螺母(114)与第二分离螺母(115)通过助分锥台(116)和夹持座(108)上的圆锥凸台相互作用，完成分离解锁动作；所述螺钉(121)在第二驱动弹簧(119)作用下，带动卡箍(120)和压紧杆(200)一起向上分离运动完成解锁释放；步骤3推杆过程：所述压紧杆推杆机构(300)锁紧时，推杆(306)内缩使推杆弹簧(303)处于压缩状态，固定于推杆(306)端部的滚珠(304)与承力柱(402)紧密接触；当压紧杆推杆机构(300)释放时，压紧杆(200)解锁分离，弹簧(303)复位推动推杆(306)与滚珠(304)轴向运动，完成压紧杆(200)的外移。
所属类别：	发明专利