一种基于热刀的包带式星箭分离机构的制作方法

1.本发明涉及星箭分离的热刀包带式分离机构技术领域，具体而言，涉及一种基于热刀的包带式星箭分离机构。


背景技术：

2.星箭分离装置主要分为：火工分离装置、火工包带分离装置、非火工包带分离装置、火工包带分离装置，由于卫星形状不同，星箭分离装置设计也不尽相同，其共同点均为大多采用弹簧弹射分离，分离驱动方式主要为爆炸螺栓、电机驱动、电阻丝熔断、电磁驱动等。
3.星箭分离装置的设计需要综合考虑结构简单、重量轻、分离精度、抗干扰能力、分离污染小、可靠度高等要求，目前星箭分离装置多种多样，传统星箭分离系统采用火工分离装置、其缺点是爆炸螺栓安全性未知，爆炸冲击大，因此安全性差、冲击载荷大等。非火工包带分离装置形式多种多样，但包带价格昂贵、分离时包带容易卡死卫星等缺点。例如包带式分离机构是一种星箭分离机构，广泛应用于卫星入轨分离。热刀包带星箭分离机构的原理主要是使用绳索将包带连接预紧，通过加热热刀达到绳索的熔点熔断绳索，实现分离机构上下框之间的解锁释放。但是，现有技术中提出的包带式分离机构冲击大，成本高，重量大，安装操作复杂，不能满足现今卫星批量化生产的需求。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于热刀的包带式星箭分离机构，其能够解决包带式分离机构冲击大，成本高，重量大，安装操作复杂的技术问题。
5.本发明的实施例是这样实现的：
6.本技术实施例提供一种基于热刀的包带式星箭分离机构，包括成对设置的两个框体、热刀以及刚性包带，两个框体拼接后通过刚性包带可分离地连接，刚性包带的两端之间设有用于紧固刚性包带的绳索，热刀用于切断绳索，两个框体之间设有辅助两个框体分离弹射组件，任意一个框体上设有捕获因钢性包带解除束缚后发生形变的捕获组件。
7.在本发明的一些实施例中，框体的两端均设有外凸缘；当两个框体相互拼接后，两个外凸缘相互拼接后并相互背离的侧面上均开设有斜面，刚性包带的内壁上开设有与两个外凸缘拼接后适配的凹槽。
8.在本发明的一些实施例中，弹射组件包括多个弹簧，多个弹簧环绕设置于两个框体相互拼接后形成的连接件的内侧，弹簧的两端分别与两个框体可分离地连接。
9.在本发明的一些实施例中，捕获组件包括多个呈“匚”形的脱离簧片，多个脱离簧片环绕设置于任意一个框体的外侧，刚性包带的局部置于脱离簧片的u形区域内，且脱离簧片与刚性包带抵接。
10.在本发明的一些实施例中，分别位于两个框体上且相互远离的外凸缘上均开设有多个安装孔，安装孔内设有螺钉。
11.在本发明的一些实施例中，两个框体相互拼接后凹凸配合。
12.在本发明的一些实施例中，绳索上设有旋转杆，刚性包带的任意一端设有螺母，旋转杆穿设于螺母后与其螺纹配合。
13.在本发明的一些实施例中，弹簧内穿设有与两个框体抵接的导向筒，导向筒内穿设有与任意一个框体连接的定位筒，定位筒的外壁上设有限位环，导向筒的内侧设有与限位环配合的限位凸缘；导向筒的端部设有与弹簧抵接的定位凸缘。
14.在本发明的一些实施例中，还包括限位杆，导向筒与定位筒的外侧壁上均开设有限位孔；当两个限位孔共轴时，限位杆穿设于两个限位孔内。
15.相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
16.本技术实施例提供一种基于热刀的包带式星箭分离机构，包括成对设置的两个框体、热刀以及刚性包带，两个框体拼接后通过刚性包带可分离地连接，刚性包带的两端之间设有用于紧固刚性包带的绳索，热刀用于切断绳索，两个框体之间设有辅助两个框体分离弹射组件，任意一个框体上设有捕获因钢性包带解除束缚后的捕获组件。解决了现有包带式分离机构冲击大，成本高，重量大，安装操作复杂的问题。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
18.图1为本发明的立体结构示意图；
19.图2为本发明的俯视结构示意图；
20.图3为本发明的正视的结构示意图；
21.图4为本发明的局部剖视结构示意图；
22.图5为本发明中脱离簧片的立体结构示意图；
23.图6为本发明中热刀的立体结构示意图。
24.图标：1、框体；2、弹簧；3、脱离簧片；4、刚性包带；5、热刀安装底座；6、热刀；7、限位杆；8、绳索；9、旋转杆；10、螺母；11、导向筒；12、定位筒；13、安装台。
具体实施方式
25.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
26.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.实施例
28.请参照图1-图6所示。
29.本技术实施例提供一种基于热刀6的包带式星箭分离机构，包括成对设置的两个框体1、热刀6以及刚性包带4，两个框体1拼接后通过刚性包带4可分离地连接，刚性包带4的两端之间设有用于紧固刚性包带4的绳索8，热刀6用于切断绳索8，两个框体1之间设有辅助两个框体1分离弹射组件，任意一个框体1上设有捕获因钢性包带解除束缚后的捕获组件；框体1的两端均设有外凸缘；当两个框体1相互拼接后，两个外凸缘相互拼接后并相互背离的侧面上均开设有斜面，刚性包带4的内壁上开设有与两个外凸缘拼接后适配的凹槽；分别位于两个框体1上且相互远离的外凸缘上均开设有多个安装孔，安装孔内设有螺钉；绳索8上设有旋转杆9，刚性包带4的任意一端设有螺母10，旋转杆9穿设于螺母10后与其螺纹配合。
30.两个框体1可分为上框和下框，两个框体1为结构承力主体。两个框体1通过车削工艺将框体1一体成型，保证两个框体1的承力强度，并且在制作框体1时，分别在框体1的两端外侧壁上均设置外凸缘，外凸缘与框体1一体成型；并且在两个框体1相互拼接后，两个外凸缘拼接，且两个外凸缘相互背离的侧面上均开设有斜度为20
°
斜面；并刚性包带4的内壁上开设有与两个外凸缘拼接后适配的横截面呈“v”形的凹槽；此时的刚性包带4刚好将两个框体1扣合，并且此时的刚性包带4被绳索8施以11kn预紧力，即可将上下框抱紧；为实现解锁，需在卫星上通过热刀安装底座5安装热刀6，利用热刀6产生的高温熔断绳索8实现解锁。并且刚性包带4宽度20mm，材料为高强度铝合金，极限抗拉强度约570mpa；刚性包带4初始状态内径546mm，安装时受到外力约束下收缩至514mm，并且包带由整体高强度铝合金一体机加而成。绳索8穿过刚性包带4的两端，并绳索8的两端做打结处理；绳索8穿过旋转杆9内部通过物理紧固手段紧固后，通过连接杆在螺母10上旋进从而预紧绳子，即可对刚性包带4施以11kn的预紧力，实现上下框之间的连接。
31.进一步的，分离机构整体包络尺寸为：524mm*90mm，总重量4kg。分离机构与卫星连接采用24个m6螺钉连接，并设计2个5定位销，实现本分离机构与卫星安装时的定位，简化安装流程，便于安装人员后期进行安装。
32.本分离机构的工作原理：当热刀6通电后熔断绳索8，包带在自身弹性势能作用下迅速张开，脱离簧片3辅助捕获张开后的包带。位于弹射组件内的8组或6组弹簧2共同推动卫星实现分离。本分离机构在用于星箭入轨分离或在轨星间分离时；以a、b两卫星的连接分离为例；其中一个框体1通过24个螺钉与a连接，上另一个框体1通过24个螺钉与b连接。两个框体1之间通过刚性包带4限位。刚性包带4自由状态内径532，包带两头通过绳索8(高强度迪尼玛纤维绳)连接预紧，内径收缩至500，压紧两个框体1的斜面。绳索8(纤维绳)预紧力15kn～20kn。热刀6安装在弹性的热刀6安装座5上，热刀6侧面压紧在绳索8上，压力5n～15n。
33.并且在解锁时，热刀6通电，热刀6表面温度最高达到800℃。在弹簧2的推动下，迪尼玛纤维在高温下瞬间熔化，最终绳索8被切断。脱离簧片3储存弹性势能驱使包带向下运动，向外扩张。两个框体1失去约束，实现卫星的解锁。内部6组分离弹簧2同步推动卫星实现卫星分离。设计分离速度0.2m/s～1.5m/s，三轴分离角速度小于3
°
/s。
34.由于采用热刀6替代火工品，整体机构重量得到降低，并且分离时刻的高频冲击大
幅降低。
35.进一步的，还在框体1上预留行程开关安装台13，可安装行程开关提供分离成功的电信号。
36.在本发明的一些实施例中，弹射组件包括多个弹簧2，多个弹簧2环绕设置于两个框体1相互拼接后形成的连接件的内侧，弹簧2的两端分别与两个框体1可分离地连接；弹簧2内穿设有与两个框体1抵接的导向筒11，导向筒11内穿设有与任意一个框体1连接的定位筒12，定位筒12的外壁上设有限位环，导向筒11的内侧设有与限位环配合的限位凸缘；导向筒11的端部设有与弹簧2抵接的定位凸缘；还包括限位杆7，导向筒11与定位筒12的外侧壁上均开设有限位孔；当两个限位孔共轴时，限位杆7穿设于两个限位孔内。上述设置的导向筒11、定位筒12以及弹簧2，可引导压缩后的弹簧2在释放弹性势能时，在导向筒11以及定位筒12的限制下沿竖直方向有序的对上框施加推力，迫使上框和下框分离，且设置的定位筒12通过螺钉固定在下框上，设置的导向筒11将在弹簧2释放压力时，在弹簧2的作用下向远离下框的方向运动，对上框施加顶升力，迫使上框和下框顺利分离。
37.且在框体1的内侧一体成型有安装片，便于将定位筒12以及弹簧2限制在两个框体1拼接后的区域内。
38.在本发明的一些实施例中，捕获组件包括多个呈“匚”形的脱离簧片3，多个脱离簧片3环绕设置于任意一个框体1的外侧，刚性包带4的局部置于脱离簧片3的u形区域内，且脱离簧片3与刚性包带4抵接。设置的脱离簧片3通过螺钉固定在下框上，并且6个脱离簧片3设置在刚性包带4四周辅助刚性包带4脱离，并且脱离簧片3储存的弹性势能驱使刚性包带4向下运动，向外扩张，防止其影响上下框分离。呈“匚”形的脱离簧片3的一水平段与竖直段之间的夹角呈锐角状。
39.在本发明的一些实施例中，两个框体1相互拼接后凹凸配合。两个框体1之间设置凸台凹槽配合，提高抗剪切性能。
40.综上所述，本技术实施例提供一种基于热刀6的包带式星箭分离机构，包括成对设置的两个框体1、热刀6以及刚性包带4，两个框体1拼接后通过刚性包带4可分离地连接，刚性包带4的两端之间设有用于紧固刚性包带4的绳索8，热刀6用于切断绳索8，两个框体1之间设有辅助两个框体1分离弹射组件，任意一个框体1上设有捕获因钢性包带解除束缚后的捕获组件。解决了现有包带式分离机构冲击大，成本高，重量大，安装操作复杂的问题。
41.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于热刀的包带式星箭分离机构，其特征在于，包括成对设置的两个框体、热刀以及刚性包带，两个所述框体拼接后通过刚性包带可分离地连接，所述刚性包带的两端之间设有用于紧固所述刚性包带的绳索，所述热刀用于切断所述绳索，两个所述框体之间设有辅助两个框体分离弹射组件，任意一个所述框体上设有捕获因钢性包带解除束缚后发生形变的捕获组件。2.根据权利要求1所述的一种基于热刀的包带式星箭分离机构，其特征在于，所述框体的两端均设有外凸缘；当两个所述框体相互拼接后，两个外凸缘相互接触后并相互背离的侧面上均开设有斜面，所述刚性包带的内壁上开设有与两个外凸缘拼接后适配的凹槽。3.根据权利要求1所述的一种基于热刀的包带式星箭分离机构，其特征在于，所述弹射组件包括多个弹簧，多个所述弹簧环绕设置于两个框体相互拼接后形成的连接件的内侧，所述弹簧的两端分别与两个所述框体可分离地连接。4.根据权利要求1所述的一种基于热刀的包带式星箭分离机构，其特征在于，所述捕获组件包括多个呈“匚”形的脱离簧片，多个所述脱离簧片环绕设置于任意一个框体的外侧，所述刚性包带的局部置于脱离簧片的u形区域内，且所述脱离簧片与所述刚性包带抵接。5.根据权利要求2所述的一种基于热刀的包带式星箭分离机构，其特征在于，分别位于两个所述框体上且相互远离的外凸缘上均开设有多个安装孔，所述安装孔内设有螺钉。6.根据权利要求1所述的一种基于热刀的包带式星箭分离机构，其特征在于，两个所述框体相互拼接后凹凸配合。7.根据权利要求1所述的一种基于热刀的包带式星箭分离机构，其特征在于，所述绳索上设有旋转杆，所述刚性包带的任意一端设有螺母，所述旋转杆穿设于所述螺母后与其螺纹配合。8.根据权利要求3所述的一种基于热刀的包带式星箭分离机构，其特征在于，所述弹簧内穿设有与两个框体抵接的导向筒，所述导向筒内穿设有与任意一个所述框体连接的定位筒，所述定位筒的外壁上设有限位环，所述导向筒的内侧设有与限位环配合的限位凸缘；所述导向筒的端部设有与所述弹簧抵接的定位凸缘。9.根据权利要求8所述的一种基于热刀的包带式星箭分离机构，其特征在于，还包括限位杆，所述导向筒与所述定位筒的外侧壁上均开设有限位孔；当两个所述限位孔共轴时，所述限位杆穿设于两个限位孔内。

技术总结
本发明提出了一种基于热刀的包带式星箭分离机构，涉及星箭分离的热刀包带式分离机构技术领域。包括成对设置的两个框体、热刀以及刚性包带，两个框体拼接后通过刚性包带可分离地连接，刚性包带的两端之间设有用于紧固刚性包带的绳索，热刀用于切断绳索，两个框体之间设有辅助两个框体分离弹射组件，任意一个框体上设有捕获因钢性包带解除束缚后发生形变的捕获组件。解决了现有包带式分离机构冲击大，成本高，重量大，安装操作复杂的问题。安装操作复杂的问题。安装操作复杂的问题。


技术研发人员：赵学聪 徐金龙 周洋伟 付联效 朱韧
受保护的技术使用者：上光通信技术（上海）有限公司
技术研发日：2023.02.02
技术公布日：2023/4/25