专利名称：一种热刀驱动的锁紧分离装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及受控分离机构领域，尤其涉及一种热刀驱动的锁紧分离装置。
背景技术：
已知的热作用起动的受控分离装置，特别是已知的烟火装置(如爆炸螺栓)，在 受控分离装置的中得到大量应用，其工作原理是利用火药燃烧或爆炸产生的能量来完成释 放功能，具有可靠性高、能量储备大、作用时间短、结构紧凑、组成简单、重量和体积小等一 系列的优点，但它也有一些不可克服的缺点，如工作时对结构的冲击很大，对其它装置会 带来不利的影响；可能产生有害气体，污染物尤其对其它敏感设备，尤其镜头等带来有害影 响；只能一次性使用等。随着航天技术的发展，用户对航天器性价比的要求越来越高。为了 提高性能，降低成本，必然要求锁紧释放装置具有低冲击、无污染、安全可靠和可重复使用 的特性。国外基于电加热作用熔断线束原理的锁紧分离机构，如荷兰航天(Dutch Space) 的多用途锁紧释放机构(MHRM)，表现出了很强的应用前景，目前已在卫星释放分离、太阳电 池阵展开、天线展开、空间机械手释放等方面得到应用。但是，现有的该类电热锁紧分离机 构存在很大的缺点，即不耐用，可重复性差，耐冲击能力弱；释放功耗较大、释放时间长；同 时结构也存在不紧凑方面的缺点。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种结构简单、加工容易、成本低而效率高的热刀驱 动的锁紧分离装置。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下本实用新型的热刀驱动的锁紧分离装置，包括分离块组合、支撑座，其特征在于 还包括热刀组合，所述的分离块组合包括分离块、分离块座，所述的分离块和分离块座通过 线束缠绕成一体，在所述的线束上设置有固定所述线束的顶盖，所述的热刀组合包括热刀 片与热刀片相连的加热装置和驱动装置，所述的分离块座、热刀组合分别和所述的支撑座 固定连接，且所述的热刀片和所述的线束直接接触；所述的分离块上有供安装被释放物体 安装孔，所述的支撑座有供所述的锁紧分离装置连接到释放母体的安装孔。优选的，所述的分离块和分离块座为“工”形，所述的线束通过所述的“工”形中间 的横梁，将所述的分离块和分离块座缠绕成一体。优选的，所述的热刀组合有两个。优选的，所述的热刀组合中的加热装置包括两个电极及其供电装置，所述的两个 电极分别通过套在其上的带夹槽的金属圆套连接到所述的热刀片的正负极，所述的驱动装 置包括依次套在所述的电极上的停止塞、驱动弹簧、电极导向座，其中，所述的停止塞紧挨 所述的金属圆套，所述的驱动弹簧处于压缩状态；在所述的电极上、所述的电极导向座和热 刀片之间的电极上还套有热刀室，所述的热刀室外套有侧耳连接座，所述的侧耳连接座和所述的热刀室之间设置有使两者之间位置相对固定的定位扣，所述的侧耳连接座和所述的 支撑座固定连接。更优选的，所述的热刀室壁外侧贴有聚酰亚胺薄膜。优选的，所述的热刀片采用不锈钢材料基板，两侧表面镀有高温绝缘层，两个绝缘 层面或单个绝缘层面镀有金属加热材料。更优选的，所述的金属加热材料为钌或者银或者 铜。更优选的，所述金属加热材料的形状为锯齿形、矩形或蛇形。优选的，所述的线束为中高温可熔断材料。更优选的。所述的中温可熔断材料是 凯夫拉或者超分子量聚乙烯或者尼龙材料。本实用新型的有益效果如下本实用新型的热刀驱动的锁紧分离装置通过电极可以快速加热热刀片来迅速切 断分离块组合中高强度线束的原理，实现高强度锁紧和快速分离。采用的新型热刀片结构 及其材质选择使得其能宽范围的加热升温和耐高冲击、可重复使用；由于能宽范围的加温， 所以对线束的选材自由度大。同时，本实用新型无爆炸冲击，质量轻、体积小，是一种高效 率、无污染、经济实用、可实现双冗余设计、安全性好、可靠性高、易标准模块化的锁紧分离
直ο
图1为本发明热刀驱动的锁紧分离装置一个具体实施例的结构示意图；图2为分离块组合的结构示意图；图3为热刀组合的内部结构示意图；图4为表面有锯齿形金属加热材料的热刀片的实施例的结构示意图；图5为表面有矩形金属加热材料的热刀片的实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本实用新型的技术方案进一步说明。参见附图1、附图2，为本实用新型的一个实施例，包括分离块组合12，支撑座13， 分离块组合12包括分离块21、分离块座23，分离块21和分离块座13通过线束24缠绕成 一个整体，支撑座13上有夹槽，分离块座13通过分离块座螺钉26固定连接在支撑座13的 夹槽里，在分离块13上设有供安装被释放物体的螺纹孔25，在线束24上还设置有其固定作 用的顶盖22。参见附图1，附图3，为了保证装置工作的可靠性，在本实用新型的热刀驱动的锁 紧分离装置设置两个互为全冗余备份的热刀组合11，工作时只需其中任意一个通电，另一 个作为备份。热刀组合11包括热刀片301、电极304、电极供电装置307，电极304通过套在 其上的带有夹槽的金属圆套302和热刀片301的正负极相连，在电极304上紧挨金属圆套 302还依次套有停止塞305、驱动弹簧303、电极导向座306，为了保护加热装置及驱动装置， 在其外侧套有热刀室310，在热刀室310外有侧耳连接座308，侧耳连接座308通过螺钉311 连接在支撑座13上夹槽的侧板上，在侧板上设孔，使热刀片301和线束24直接接触，热刀 室310的一端和电极导向座306固定连接，使驱动弹簧303处于压缩状态，停止塞305的尺 寸要大于支撑座13夹槽侧板上的孔尺寸，使停止塞305不能穿过该孔。本实用新型的热刀片301采用不锈钢材料基板31，两侧表面镀有高温绝缘层32，两个绝缘层面或单个绝缘层面镀有金属加热涂层，金属加热涂层可以做成不同的形状，如 附图4、附图5所示，可以是锯齿形43或者矩形51。热刀驱动的锁紧分离装置使用时，支撑座13通过四个安装孔安装在母体上，如卫 星本体上；分离块组合12中的分离块21通过四个螺纹孔25和连接件与被释放物体连接， 如卫星的电池阵等。通电后，电流通过两个热刀组合11中的任意一个的电极304，使得其 热刀片301快速发热，热刀片301的温度在很短的时间内升高至分离块组合12中线束24 的熔点值或更高，接触热刀片301的线束24迅速熔断。在驱动弹簧303的作用下，热刀片 301不断向前推进，切断剩余的线束部分，直至完全切断线束24，使得分离块组合12中的分 离块21完全自由，从而完成分离动作，分离块组合12中的顶盖22起固定线束24，防止被切 断的线束被分散到其它地方的作用。为了更好的说明本实用新型的技术方案，进行了试制试用，具体如下(1)取支承座的底部安装面为70mmX 60mm，高56mm，材质为硬铝。(2)热刀片301为不锈钢材料，尺寸为7mmX8mmX0. 8mm，绝缘层两面镀矩形金属 钌。热刀片301通过开有夹槽的黄铜圆套将热刀片301上的正负极与两个Φ3πιπι电极管连 接。驱动弹簧303为65Μη钢，中径为18mm，半径为Φ0. 8mm,自由长度为100mm。停止塞305 与电极导向座306为聚四氟乙烯材料。(3)分离块组合12中的线束24选用了超分子量聚乙烯材料，选用的产品名称为迪 尼麻(Dyneema)线束，线径Φ0. 14mm，常温下单股可承受10磅的拉力，该线在160°C左右迅 速熔断。(4)为防止真空冷焊现象，分离块组合12中的分离块21与分离座采用了不同材 质，本实施例中，分离块21为不锈钢材料，分离座为硬铝。分离块21与被释放物体之间的 连接螺纹有四个，规格为M4。分离块座23与支撑座13之间的连接螺纹孔有两个，规格为 M6。由此构成的本发明热刀驱动的锁紧分离装置经试制试用被证明效果显著，达到了 设计要求。该热刀驱动的锁紧分离装置试用记录记载，在常温状态下，该锁紧装置可以承受 5000N以上的拉力载荷；在对热刀电极505供电后，IlV时，在30秒内，均能切断线束24，完 成分离动作；18V时，在15秒内，均能切断线束24，完成分离动作。试验时，没有烟雾和气味 产生，安全无污染；任选其中一热刀组合11，经数十次的初步试验考核，其热刀片501均能 可靠有效地工作，满足了可重复性要求。试用证明，该实施例可满足锁紧与释放机构领域的 特定任务需要。
权利要求热刀驱动的锁紧分离装置，包括分离块组合、支撑座，其特征在于还包括热刀组合，所述的分离块组合包括分离块、分离块座，所述的分离块和分离块座通过线束缠绕成一体，在所述的线束上设置有固定所述线束的顶盖，所述的热刀组合包括热刀片与热刀片相连的加热装置和驱动装置，所述的分离块座、热刀组合分别和所述的支撑座固定连接，且所述的热刀片和所述的线束直接接触；所述的分离块上有供安装被释放物体安装孔，所述的支撑座有供所述的锁紧分离装置连接到释放母体的安装孔。
2.根据权利要求1所述的热刀驱动的锁紧分离装置，其特征在于所述的分离块和分 离块座为“工”形，所述的线束通过所述的“工”形中间的横梁，将所述的分离块和分离块座 缠绕成一体。
3 根据权利要求1所述的热刀驱动的锁紧分离装置，其特征在于所述的热刀组合有 两个。
4.根据权利要求1所述的热刀驱动的锁紧分离装置，其特征在于所述的热刀组合中 的加热装置包括两个电极及其供电装置，所述的两个电极分别通过套在其上的带夹槽的金 属圆套连接到所述的热刀片的正负极，所述的驱动装置包括依次套在所述的电极上的停止 塞、驱动弹簧、电极导向座，其中，所述的停止塞紧挨所述的金属圆套，所述的驱动弹簧处于 压缩状态；在所述的电极上、所述的电极导向座和热刀片之间的电极上还套有热刀室，所述 的热刀室外套有侧耳连接座，所述的侧耳连接座和所述的热刀室之间设置有使两者之间位 置相对固定的定位扣，所述的侧耳连接座和所述的支撑座固定连接。
5.根据权利要求4所述的热刀驱动的锁紧分离装置，其特征在于所述的热刀室壁外 侧贴有聚酰亚胺薄膜。
6.根据权利要求1所述的热刀驱动的锁紧分离装置，其特征在于所述的热刀片采用 不锈钢材料基板，两侧表面镀有高温绝缘层，两个绝缘层面或单个绝缘层面镀有金属加热 材料。
7.根据权利要求6所述的热刀驱动的锁紧分离装置，其特征在于所述的金属加热材 料为钌或者银或者铜。
8.根据权利要求6所述的热刀驱动的锁紧分离装置，其特征在于所述金属加热材料 的形状为锯齿形、矩形或蛇形。
9.根据权利要求1所述的热刀驱动的锁紧分离装置，其特征在于所述的线束为中高 温可熔断材料。
10.根据权利要求9所述的热刀驱动的锁紧分离装置，其特征在于所述的中温可熔断 材料是凯夫拉或者超分子量聚乙烯或者尼龙材料。
专利摘要本实用新型公开了一种热刀驱动的锁紧分离装置，具有热刀组合、分离块组合、支撑座构成。分离块组合包括分离块、分离块座，分离块和分离块座通过线束缠绕成一体。分离块组合固定连接在支撑座。热刀组合有热刀片及与其相连的加热装置和驱动装置，热刀组合固定连接在支撑座上，并且热刀片和线束接触。通电时，热刀片由加热装置加热，将接触热刀片线束熔断，在驱动装置的驱动下，热刀片继续向前熔断剩下的线束，从而完成分离。本实用新型的热刀驱动的锁紧分离装置无爆炸冲击，质量轻、体积小，可重复使用，是一种高效率、无污染、经济实用、可实现双冗余设计、安全性好、可靠性高、易标准模块化的锁紧分离装置。
文档编号B26F3/08GK201633075SQ20102015835
公开日2010年11月17日 申请日期2010年4月14日 优先权日2010年4月14日
发明者吴治平 申请人:吴治平