一种点式微小卫星分离解锁装置的制作方法

本发明涉及卫星与运载火箭分离解锁装置，具体涉及一种点式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（fusewire）、热刀（thermalknife）、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。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。

电磁锁装置，在航天领域也有着非常好的前景。电磁锁装置采用失电型电磁铁，在没有通电前相当于永磁体，磁性可吸住金属块，当电磁铁通电后，通电线圈产生与永磁铁磁性相反的磁场，使永磁体的磁场被抵消，失电型电磁铁无法吸住金属块，配合一些结构可应用于一些解锁装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种点式微小卫星分离解锁装置，利用失电型电磁铁的吸力，与杠杆与轴承结合，紧锁卫星载荷较大的z向，同时较好的控制载荷的传递方向，在电磁铁失电搜，利用弹簧的拉力驱动轴承的滚动，实现卫星解锁。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种点式微小卫星分离解锁装置，包括摆杆装置和电磁铁装置；所述摆杆装置包括第一摆杆、支架、拉簧、两个轴承和两个销轴，支架固定在适配器上；第一摆杆为7字形杆，其中部设有第一通孔，顶端错位设有第二通孔，第一通孔通过销轴与支架转动连接，第二通孔设有销轴，销轴两端设有轴承，轴承压在卫星结构上可紧锁卫星z方向，第一摆杆下端外壁铣出一个竖直平面，拉簧一端固定在竖直平面上，另一端连接适配器上。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

（1）本发明结构简单，可靠性好，加工成本低，实用性强，符合微小卫星低成本、快速响应、短周期的设计理念。

（2）本发明适应性安装于适配器上，可作为适应各种外形卫星的星箭分离机构的分离解锁装置，通用性较高。

（3）本发明中采用失电型电磁铁，解锁响应时间短。

（4）本发明中采用失电型电磁铁，具有低冲击，安全性高等优点。

（5）本发明中采用失电型电磁铁，在地面进行卫星分离试验是可重复使用，节省传统分离解锁装置分离试验时更换火工品时间及成本。

（6）本发明中所述分离解锁装置，不参与轴向（卫星x、y向）承载，卫星z向载荷主要由轴承、销轴、摆杆及支架承受，未传递到小轴承，所以电磁铁主要受小拉簧拉力，承受载荷不大。

（7）本发明无火工品，不会产生碎屑，无污染，不对卫星产生干扰。

附图说明

图1为本发明一种点式微小卫星分离解锁装置与适配器、卫星装配示意图。

图2为本发明一种点式微小卫星分离解锁装置的整体示意图。

图3为本发明一种点式微小卫星分离解锁装置的侧视图。

图4为本发明一种点式微小卫星分离解锁装置中的电磁铁装置整体示意图。

图5为本发明一种点式微小卫星分离解锁装置中的电磁铁装置示意图。

图6为本发明一种点式微小卫星分离解锁装置中的摆杆结构示意图。

图7为本发明一种点式微小卫星分离解锁装置中的支架结构示意图。

图8为本发明一种点式微小卫星分离解锁装置中的安装框结构示意图。

图9为本发明一种点式微小卫星分离解锁装置中的内架结构示意图，其中（a）为侧视图一，（b）为侧视图二。

图10为本发明一种点式微小卫星分离解锁装置中的小摆杆结构示意图。

图11为本发明一种点式微小卫星分离解锁装置中的吸块结构示意图。

图12为本发明一种点式微小卫星分离解锁装置中的电磁铁装置示意图，其中（a）为解锁前，（b）为解锁后。

图13为本发明一种点式微小卫星分离解锁装置中的摆杆装置示意图，其中（a）为解锁前，（b）为解锁后。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1至图13，本发明为一种点式微小卫星分离解锁装置，包括摆杆装置2和电磁铁装置1。结合图2和图3，所述摆杆装置2包括第一摆杆201、支架202、拉簧205、两个轴承203和两个销轴204。结合图7，支架202固定在适配器3上。

结合图6、图2和图3，第一摆杆201为7字形杆，其中部设有第一通孔，顶端错位设有第二通孔，第一通孔通过销轴204与支架202转动连接，第二通孔设有销轴204，销轴204两端设有轴承203，轴承203压在卫星4结构上可紧锁卫星4z方向，第一摆杆201下端外壁铣出一个竖直平面，拉簧205一端固定在竖直平面上，另一端连接适配器3上。摆杆201杆身与支架202连接的圆孔位于杆身上部，摆杆201绕支架202上固定的销轴204旋转的力臂较长，拉簧205较为省力。使用轴承203压在卫星4结构上，而不是摆杆201直接压在卫星4结构上，轴承203的滚动摩擦小，比较省力，拉簧205能比较容易解锁。拉簧205的选型时，拉力要求不高。

销轴204尺寸较小，受力较大，采用钛合金加工。

第一摆杆201上设置有减重槽。

结合图2、图4和图5，所述电磁铁装置1包括安装框101、电磁铁102、吸块103、长轴104、第二摆杆105、第二轴承107、内架108、第二拉簧109和两个短轴106。

结合图8，安装框101为长方形框架，中间通过块体110连接，块体110上设置有安装内架108的螺纹孔。

结合图9和图12，内架108为块状，其上一侧设有与第一摆杆201下部弧形外壁面配合的圆弧形开口，另一侧设有用于控制第二摆杆105旋转角度的斜面。

结合图10、图4和图5，第二摆杆105为7字形杆，中部设有一个第一圆孔通过长轴104与内架108转动连接，一端设有与第一圆孔共轴线的第二圆孔，通过短轴106与吸块103转动连接，另一端错位设有一个第三圆孔，其内设有短轴106，短轴106上设有第二轴承107，与吸块103连接的第二摆杆105端部连有第二拉簧109的一端，第二拉簧109的另一端固定在安装框101上。

结合图5和图12，第二轴承107压紧第一摆杆201，可限制第一摆杆201的旋转。使用第二轴承107压在第一摆杆201上，而不是第二摆杆105直接压在第一摆杆201上，第二轴承107的滚动摩擦小，比较省力，第二拉簧109能比较容易解锁。第二拉簧109的选型时，拉力要求不高。

第二摆杆105上设置有减重槽。

电磁铁102为圆柱形，其一端通过螺钉固定于安装框101内。

结合图11，吸块103为圆盘形，其光滑一面可被电磁铁102紧紧吸住，另一面设置有通孔，可通过短轴106与第二摆杆105端部转动连接。

电磁铁装置1中压紧第一摆杆201的力为拉簧205的拉力，主要由第二摆杆105、第二轴承107、内架108和两个短轴106受力。吸块103主要受第二拉簧109的拉力，电磁铁102的电磁力选型须大于第二拉簧109的拉力。

本发明工作流程：锁紧状态：如图12（a），电磁铁102吸住吸块103，吸块103转动连接与第二摆杆105可限制第二摆杆105的旋转，固定与于第二摆杆105顶部的第二轴承107可压紧第一摆杆201，限制第一摆杆201绕支架202的旋转，第一摆杆201可紧锁卫星4z方向，如图13（a）。在运载火箭中，卫星4与分离解锁装置的连接受到运载火箭产生的各个方向的载荷，z方向的载荷由卫星4结构传到轴承203，再传到销轴204及摆杆201，再传到销轴204及支架202，电磁铁装置1只受拉簧205的拉力，远小于运载火箭的载荷。

解锁过程：得到解锁信号后，如图12（b），电磁铁102失电失磁，不再吸住吸块103，第二摆杆105在第二拉簧109拉力下绕固定于内架108的长轴104旋转，旋转至接触内架108上设置的斜面，第二摆杆105顶部的第二轴承107滚离第一摆杆201，如图13（b），第一摆杆201失去第二轴承107的锁定，在拉簧205拉力下绕支架202旋转，固定于第一摆杆201顶部的轴承203滚离卫星4结构，卫星4解锁。