本發(fā)明屬于航天技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大承載的熱刀式壓緊釋放裝置。

背景技術(shù)：

在航天技術(shù)領(lǐng)域，航天器壓緊釋放裝置被廣泛使用。航天器壓緊釋放裝置，用于在航天器發(fā)射階段，為航天器附件提供壓緊約束；在航天器入軌后，按指令解除對附件的約束。

目前，國內(nèi)對于太陽翼和平板天線等展開附件多采用拔銷器或分離螺母等火工壓緊釋放裝置，如，2011年公開的專利：“折疊式剛性和半剛性太陽翼二次壓緊釋放機構(gòu)，CN201128483Y”；又如，2014年公開的專利：“桿狀天線的壓緊釋放裝置，CN104201455A”。然而，火工壓緊釋放裝置存在解鎖沖擊大、易損壞或污染附近零部件等缺點。尤其是隨著展開附件的大型化發(fā)展，展開附件的質(zhì)量急劇增加，為承受發(fā)射階段的載荷，這要求壓緊釋放裝置中壓緊桿能提供更大的壓緊力，導(dǎo)致了壓緊桿的截面積增加。同時為實現(xiàn)解鎖，需要火工壓緊釋放裝置提供更大的能量，將導(dǎo)致火工壓緊釋放裝置對展開附件造成更大的沖擊，因此，火工壓緊釋放裝置在大型展開附件方面的應(yīng)用受到了限制。

非火工式壓緊釋放裝置具有低沖擊、對周邊儀器和光學(xué)設(shè)備基本無影響等優(yōu)點，其應(yīng)用前景廣泛。如，2014年公開的專利：“一種可解鎖與釋放的熱刀式螺栓裝置，CN104214186A”；又如，2015年公開的專利：“輕型無沖擊可重復(fù)利用的熱刀式鎖緊釋放裝置，CN204452958U”。然而，現(xiàn)有的非火工式壓緊釋放裝置也存在諸多問題：1、承載能力不足，不能滿足大預(yù)緊載荷要求；2、在對解鎖釋放后的大力馬繩索進行收攏處理時，繩索可能鉤掛展開附件，影響展開附件的展開功能，甚至導(dǎo)致附件展開失敗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種大承載的熱刀式壓緊釋放裝置，滿足大預(yù)緊載荷要求，適應(yīng)于大尺寸展開附件的展開。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種大承載的熱刀式壓緊釋放裝置，包括：卷筒收繩裝置(1)、殼體(2)、壓緊分離裝置(3)、熱刀模塊(4)和雙段繩索(5)；其中，所述殼體(2)包括：由下至上依次設(shè)置的壓緊底座(201)、底部壓緊襯套(202)、下壓緊襯套(203)、上壓緊襯套(204)和頂部壓緊襯套(205)；

所述卷筒收繩裝置(1)和所述熱刀模塊(4)設(shè)置在所述壓緊底座(201)上；

所述壓緊分離裝置(3)通過所述雙段繩索(5)與所述卷筒收繩裝置(1)連接；

所述雙段繩索(5)設(shè)置在殼體(2)的內(nèi)部、與所述熱刀模塊(4)相接觸；其中，所述雙段繩索(5)的一端與卷筒收繩裝置(1)連接；雙段繩索(5)的另一端在依次穿過底部壓緊襯套(202)、下壓緊襯套(203)、上壓緊襯套(204)和頂部壓緊襯套(205)中的繩槽之后、通過所述壓緊分離裝置(3)繞回，并與所述卷筒收繩裝置(1)連接。

在上述大承載的熱刀式壓緊釋放裝置中，所述卷筒收繩裝置(1)，包括：卷筒軸(101)、圓錐滾子軸承(102)、卷筒(104)、第一錐形銷(110)和第二錐形銷(111)；

所述卷筒軸(101)上設(shè)置有第一錐形孔和第二錐形孔；其中，所述雙段繩索(5)的一端穿過所述第一錐形孔，通過所述第一錐形銷(110)與所述卷筒軸(101)連接固定；所述雙段繩索(5)的另一端穿過所述第二錐形孔，通過所述第二錐形銷(111)與所述卷筒軸(101)連接固定；

所述卷筒軸(101)通過所述圓錐滾子軸承(102)固定在所述壓緊底座(201)上；

所述卷筒(104)通過銷軸連接方式與所述卷筒軸(101)連接固定。

在上述大承載的熱刀式壓緊釋放裝置中，所述卷筒收繩裝置(1)，還包括：渦卷簧盒(106)、渦卷簧(107)、渦卷簧軸(108)和開口銷(109)；

所述渦卷簧盒(106)通過螺紋與所述壓緊底座(201)連接；

所述渦卷簧(107)的外圈與所述渦卷簧盒(106)相連，所述渦卷簧(107)的內(nèi)圈固定在所述渦卷簧軸(108)上；

所述渦卷簧軸(108)的一端削邊，在預(yù)緊狀態(tài)下，夾持渦卷簧(107)；

所述卷筒軸(101)的一端穿過所述渦卷簧軸(108)；其中，當(dāng)預(yù)緊完成時，所述卷筒軸(101)與所述渦卷簧軸(108通過所述開口銷(109)連接固定。

在上述大承載的熱刀式壓緊釋放裝置中，所述卷筒收繩裝置(1)，還包括：用于檢修和密閉的第一端蓋(103)和第二端蓋(105)。

在上述大承載的熱刀式壓緊釋放裝置中，所述壓緊分離裝置(3)，包括：壓緊桿(301)、球形墊圈(302)、壓緊螺母(303)、分離彈簧座(304)、分離彈簧(305)、分離彈簧蓋(306)和固定螺母(307)；

所述壓緊桿(301)為半螺紋、頂端削邊結(jié)構(gòu)；其中，所述壓緊桿(301)穿過所述頂部壓緊襯套(205)和所述球形墊圈302)之后，通過所述壓緊螺母(303)固定；

所述分離彈簧座(304)設(shè)置在所述頂部壓緊襯套(205)的上方；

所述分離彈簧(305)固定在所述分離彈簧座(304)和所述分離彈簧蓋(306)之間；

所述壓緊桿(301)從所述分離彈簧座(304)、分離彈簧(305)和分離彈簧蓋(306)的中心穿過；其中，在預(yù)緊狀態(tài)下，所述分離彈簧(305)通過所述固定螺母(307)預(yù)緊。

在上述大承載的熱刀式壓緊釋放裝置中，所述壓緊桿(301)上設(shè)置有繩槽；其中，所述雙段繩索(5)穿過所述繩槽與所述壓緊桿(301)連接，并繞回。

在上述大承載的熱刀式壓緊釋放裝置中，所述壓緊底座(201)固定在所述大承載的熱刀式壓緊釋放裝置的基座上；

所述底部壓緊襯套(202)、下壓緊襯套(203)、上壓緊襯套(204)和頂部壓緊襯套(205)分別與被連接件相連。

在上述大承載的熱刀式壓緊釋放裝置中，所述熱刀模塊(4)與所述雙段繩索(5)中的其中任意一段繩索相接觸；其中，所述熱刀模塊(4)在通電后，對與所述熱刀模塊(4)相接觸的一段繩索進行加熱。

在上述大承載的熱刀式壓緊釋放裝置中，所述雙段繩索(5)為對位芳綸纖維材料繩索；

所述雙段繩索(5)采用二維編織，呈空心管狀結(jié)構(gòu)；

所述雙段繩索(5)的直徑為4～6mm(包括4mm和6mm)，常溫下可承受20～50kN(包括20kN和50kN)拉力，在溫度超過500℃以后開始降解、或熔化、或碳化。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明所述的大承載的熱刀式壓緊釋放裝置，采用雙段繩索作為承載單元，大大降低了單段繩索承受的載荷，能滿足大型航天器的大載荷需求。解鎖時，熱刀模塊只需切斷一段繩索，即可實現(xiàn)解鎖，減少解鎖功耗和解鎖時間。

(2)本發(fā)明所述的大承載的熱刀式壓緊釋放裝置，卷筒收繩裝置可將解鎖后的繩索快速收攏，解決了在大高度多段繩情況下繩索收攏難的問題，避免了展開過程中與展開附件的鉤掛。

(3)本發(fā)明所述的大承載的熱刀式壓緊釋放裝置，可以實現(xiàn)具有較大高度的被連接件的壓緊釋放。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例中一種大承載的熱刀式壓緊釋放裝置的三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例中一種大承載的熱刀式壓緊釋放裝置的三維結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖3是本發(fā)明實施例中一種卷筒收繩裝置的二維結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖4是本發(fā)明實施例中一種壓緊分離裝置的二維結(jié)構(gòu)剖視圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明公共的實施方式作進一步詳細描述。

本發(fā)明公開了一種大承載的熱刀式壓緊釋放裝置，采用雙段繩索，雙段繩索的一端與卷筒軸通過第一錐形銷連接固定；卷筒固定在卷筒軸上，卷筒軸通過一對圓錐滾子軸承安裝在壓緊底座上；同時，雙段繩索的另一端穿過壓緊桿后，與卷筒軸通過第二錐形銷連接固定。將壓緊桿穿過各壓緊襯套和頂部壓緊襯套上的球形墊圈后，利用預(yù)緊力施加裝置將被連接件與壓緊底座緊密連接，旋緊壓緊螺母，預(yù)緊繩索，各壓緊襯套及被連接件便壓緊在底座上。當(dāng)熱刀模塊通電加熱，溫度超過500℃時，雙段繩索開始熔化或碳化，并最終破斷；雙段繩索斷開后，卷筒收繩裝置將繩索卷起，避免在展開過程中鉤掛被連接件，導(dǎo)致展開失??；壓緊分離裝置將壓緊桿彈出，最終壓緊桿固定在頂部壓緊襯套中。

參照圖1，示出了本發(fā)明實施例中一種大承載的熱刀式壓緊釋放裝置的三維結(jié)構(gòu)示意圖。圖2，示出了本發(fā)明實施例中一種大承載的熱刀式壓緊釋放裝置的三維結(jié)構(gòu)剖視圖。結(jié)合圖1和2，在本實施例中，所述大承載的熱刀式壓緊釋放裝置，包括：卷筒收繩裝置1、殼體2、壓緊分離裝置3、熱刀模塊4和雙段繩索5。

如圖1，所述殼體2包括：由下至上依次設(shè)置的壓緊底座201、底部壓緊襯套202、下壓緊襯套203、上壓緊襯套204和頂部壓緊襯套205。其中，優(yōu)選的，所述壓緊底座201可以固定在所述大承載的熱刀式壓緊釋放裝置的基座上；所述底部壓緊襯套202、下壓緊襯套203、上壓緊襯套204和頂部壓緊襯套205可以分別與被連接件相連。

在本實施例中，所述卷筒收繩裝置1和所述熱刀模塊4設(shè)置在所述壓緊底座201上。如圖2，所述壓緊分離裝置3通過所述雙段繩索5與所述卷筒收繩裝置1連接。所述雙段繩索5設(shè)置在殼體2的內(nèi)部、與所述熱刀模塊4相接觸。其中，所述雙段繩索5的一端與卷筒收繩裝置1連接；雙段繩索5的另一端在依次穿過底部壓緊襯套202、下壓緊襯套203、上壓緊襯套204和頂部壓緊襯套205中的繩槽之后、通過所述壓緊分離裝置3繞回，并與所述卷筒收繩裝置1連接。

參照圖3，示出了本發(fā)明實施例中一種卷筒收繩裝置的二維結(jié)構(gòu)剖視圖。圖4，示出了本發(fā)明實施例中一種壓緊分離裝置的二維結(jié)構(gòu)剖視圖。

如圖3，優(yōu)選的，所述卷筒收繩裝置1具體可以包括：卷筒軸101、圓錐滾子軸承102、卷筒104、第一錐形銷110和第二錐形銷111。

在本實施例中，所述卷筒軸101上設(shè)置有第一錐形孔和第二錐形孔；其中，所述雙段繩索5的一端穿過所述第一錐形孔，通過所述第一錐形銷110與所述卷筒軸101連接固定；所述雙段繩索5的另一端穿過所述第二錐形孔，通過所述第二錐形銷111與所述卷筒軸101連接固定。所述卷筒軸101通過所述圓錐滾子軸承102固定在所述壓緊底座201上。所述卷筒104通過銷軸連接方式與所述卷筒軸101連接固定。

進一步優(yōu)選的，所述卷筒收繩裝置1還可以包括：渦卷簧盒106、渦卷簧107、渦卷簧軸108和開口銷109。在本實施例中，所述渦卷簧盒106通過螺紋與所述壓緊底座201連接。所述渦卷簧107的外圈與所述渦卷簧盒106相連，所述渦卷簧107的內(nèi)圈固定在所述渦卷簧軸108上。所述渦卷簧軸108的一端削邊，在預(yù)緊狀態(tài)下，夾持渦卷簧107。所述卷筒軸101的一端穿過所述渦卷簧軸108；其中，當(dāng)預(yù)緊完成時，所述卷筒軸101與所述渦卷簧軸108通過所述開口銷109連接固定。例如，可以在所述雙段繩索5的兩端繩頭均與卷筒軸101固定并完成預(yù)緊后，用扳手夾持渦卷簧軸108削邊預(yù)緊渦卷簧107；預(yù)緊完成后通過開口銷109將卷筒軸101與渦卷簧軸108相連。

進一步優(yōu)選的，所述卷筒收繩裝置1還可以包括：用于檢修和封閉的第一端蓋103和第二端蓋105。

如圖4，優(yōu)選的，所述壓緊分離裝置3具體可以包括：壓緊桿301、球形墊圈302、壓緊螺母303、分離彈簧座304、分離彈簧305、分離彈簧蓋306和固定螺母307。

在本實施例中，所述壓緊桿301為半螺紋、頂端削邊結(jié)構(gòu)。其中，所述壓緊桿301穿過所述頂部壓緊襯套205和所述球形墊圈302之后，通過所述壓緊螺母303固定。所述分離彈簧座304設(shè)置在所述頂部壓緊襯套205的上方；所述分離彈簧305固定在所述分離彈簧座304和所述分離彈簧蓋306之間；所述壓緊桿301從所述分離彈簧座304、分離彈簧305和分離彈簧蓋306的中心穿過；其中，在預(yù)緊狀態(tài)下，所述分離彈簧305通過所述固定螺母307預(yù)緊。

優(yōu)選的，所述壓緊桿301上設(shè)置有繩槽；其中，所述雙段繩索5穿過所述繩槽與所述壓緊桿301連接，并繞回。

在本發(fā)明的一優(yōu)選實施例中，所述熱刀模塊4可以與所述雙段繩索5中的其中任意一段繩索相接觸；其中，所述熱刀模塊4在通電后，對與所述熱刀模塊4相接觸的一段繩索進行加熱。

優(yōu)選的，所述雙段繩索5可以為對位芳綸纖維材料的繩索(如，在實際應(yīng)用中可以選用凱夫拉繩索)；所述雙段繩索5采用二維編織，呈空心管狀結(jié)構(gòu)；所述雙段繩索5的直徑為4mm，常溫下可承受20kN拉力，在溫度超過500℃以后開始降解、或熔化、或碳化。需要說明的是，在本實施例中，可以通過雙段繩索5為所述大承載的熱刀式壓緊釋放裝置提供預(yù)緊力，也可以由多段繩索提供預(yù)緊力，本實施例對此不作限制。

在本實施例中，在預(yù)緊時，可以通過拉力機夾持壓緊桿301使雙段繩索5達到預(yù)緊力，在雙段繩索5達到預(yù)緊力之后，旋緊壓緊螺母303，實現(xiàn)第一次預(yù)張緊處理。至少24小時后，重新對雙段繩索5進行預(yù)緊，使雙段繩索5重新達到初始預(yù)緊力，實現(xiàn)第二次預(yù)張緊處理。累計多次(如10次)預(yù)張緊處理之后，雙段繩索5蠕變變小，效果明顯。在解鎖釋放時，熱刀模塊4通電加熱，溫度超過500℃時，雙段繩索5開始降解，熔化或碳化，并最終破斷。雙段繩索5一端破斷后，卷筒收繩裝置1將雙段繩索5卷起(渦卷簧107帶動卷筒104將雙段繩索5收攏)，避免在展開過程中鉤掛被連接件，導(dǎo)致展開失敗；同時，壓緊分離裝置3將壓緊桿301彈出，最終壓緊桿301固定在頂部壓緊襯套205中。

為了便于理解，下面對本發(fā)明所述的大承載的熱刀式壓緊釋放裝置的預(yù)緊步驟進行詳細說明；

(1)對雙段繩索5進行安裝前的初始預(yù)緊：每隔設(shè)定時間間隔(如3分鐘)，將雙段繩索5預(yù)緊至所需預(yù)緊力，連續(xù)10次。

(2)將卷筒收繩裝置1固定在壓緊底座201上，將初始預(yù)緊后的雙段繩索5的一端用第一錐形銷110固定在卷筒軸101的第一錐形孔中；另一端穿過壓緊桿301的繩槽后，用第二錐形銷111固定在卷筒軸101的第二錐形孔中。

(3)將壓緊底座201與基體固定，將各壓緊襯套(底部壓緊襯套202、下壓緊襯套203、上壓緊襯套204和頂部壓緊襯套205)與被連接件相連。

(4)初步收攏被連接件，將壓緊桿301穿過各壓緊襯套(底部壓緊襯套202、下壓緊襯套203、上壓緊襯套204和頂部壓緊襯套205)和球形墊圈302之后，安裝分離彈簧座304。

(5)通過提升壓緊桿301，將雙段繩索5預(yù)緊至所需預(yù)緊力后，旋緊壓緊螺母303。

(6)將分離彈簧座304、分離彈簧305和分離彈簧蓋306用固定螺母307預(yù)緊并固定。

綜上所述，本發(fā)明實施例所述的大承載的熱刀式壓緊釋放裝置，采用雙段繩索作為承載單元，大大降低了單段繩索承受的載荷，能滿足大型航天器的大載荷需求。解鎖時，熱刀模塊只需切斷一段繩索，即可實現(xiàn)解鎖，減少解鎖功耗和解鎖時間。

其次，卷筒收繩裝置可將解鎖后的繩索快速收攏，解決了在大高度多段繩情況下繩索收攏難的問題，避免了展開過程中與展開附件的鉤掛。

此外，本發(fā)明所述的大承載的熱刀式壓緊釋放裝置，可以實現(xiàn)具有較大高度的被連接件的壓緊釋放。

以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。