申请/专利权人：深圳航天东方红海特卫星有限公司

申请日：2018-12-29

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN109515761B

主分类号：B64G1/44

分类号：B64G1/44;H01Q1/28

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2019.04.19#实质审查的生效;2019.03.26#公开

摘要：本发明提供了一种航天用微小型熔线切割器，包括底座、上盖板、第一热刀座、第二热刀座、电阻丝、隔板、弹性元件和压线端子；电阻丝作为热刀安装在绕在热刀座周围，热刀座仅头部留出空间，其余部分加工成为凹槽，将电阻丝填入凹槽中；电阻丝通过压线端子与外部电路连接；每只热刀使用不同电路供电，互为备份；为避免热刀之间的相互干扰，在热刀之间增加一层隔板；为驱动热刀座，在底座与热刀座之间安装弹性元件本发明的熔线切割器体积小、重量轻可、靠性高、无冲击，可用于微小卫星或皮纳卫星的太阳电池阵的压紧和释放，也可用于微小卫星天线等机构的压紧和释放。

主权项：1.一种航天用微小型熔线切割器，其特征在于：所述切割器包括底座、上盖板、上层热刀座、下层热刀座、电阻丝、隔板、弹性元件和压线端子；电阻丝作为热刀绕在所述上层热刀座周围和所述下层热刀座周围，所述上层热刀座和所述下层热刀座仅头部留出空间，其余部分加工成为凹槽，将电阻丝填入凹槽中；电阻丝通过压线端子与外部电路连接；每只热刀使用不同电路供电，互为备份；为避免热刀之间的相互干扰，在所述上层热刀座和下层热刀座之间增加一层隔板；为驱动所述上层热刀座和所述下层热刀座，在所述上盖板与所述上层热刀座之间以及所述底座与所述下层热刀座之间安装弹性元件，所述电阻丝由外部电路进行控制，或者在切割器中增加控制电路，所述热刀的数量为两层，所述隔板的材料采用特氟龙，通过所述隔板隔离相对运动并提供润滑，所述弹性元件为压缩弹簧。

全文数据：一种航天用微小型熔线切割器技术领域本发明涉及航天器受控分离装置技术领域，尤其涉及一种航天用微小型熔线切割器。背景技术航天器上使用的切割器是一种压紧释放装置的动作元件，通常用于太阳翼、天线压紧释放装置中。切割器的功能是切断用于锁紧这些机构的螺杆、绳、索等，以达到一个释放的目的。切割器的可靠性直接关系着太阳翼或天线动作与否，进而影响整个航天器的成败，一般被定为整星的关键件，在航天器中有着非常重要的作用。按照切割器的作用原理不同，常见的切割器有火工切割器、记忆合金切割器和非火工切割器等。火工分离的缺点主要有：1重量大，常见火工切割器大于120g；2保管和使用需要遵守火工品管理规定，需专人专场地保存和管理；3体积大；4分离冲击非常大，一般大于2000g。由于上述问题存在，这种火工切割器主要用于大的航天器大质量结构连接解锁，不适合小的机构使用。记忆合金切割器的主要缺点是：1重量大，常见火工切割器大于100g；2体积稍大；3分离冲击大，一般大于1000g。由于上述问题，这种火工品可广泛用于中型空间机构的链接解锁。发明内容为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种航天用微小型熔线切割器，本发明的切割器结构简单，体积小，重量小20g，可靠性高，无冲击，无电路可直接3V供电。本发明具体通过如下技术方案实现：一种航天用微小型熔线切割器，所述切割器包括底座、上盖板、第一热刀座、第二热刀座、电阻丝、隔板、弹性元件和压线端子；电阻丝作为热刀安装在绕在热刀座周围，热刀座仅头部留出空间，其余部分加工成为凹槽，将电阻丝填入凹槽中；电阻丝通过压线端子与外部电路连接；每只热刀使用不同电路供电，互为备份；为避免热刀之间的相互干扰，在热刀之间增加一层隔板；为驱动热刀座，在底座与热刀座之间安装弹性元件。作为本发明的进一步改进，所述电阻丝由外部电路进行控制，或着在切割器中增加控制电路。作为本发明的进一步改进，所述热刀的数量为两层或者两层以上。作为本发明的进一步改进，所述隔板的材料采用特氟龙。作为本发明的进一步改进，所述弹性元件为压缩弹簧。作为本发明的进一步改进，所述底座上有安装柱，上盖板上对应的位置有安装孔，和底座上的安装柱配合，采用螺钉进行连接。作为本发明的进一步改进，所述切割器的切割对象为高强度聚乙烯纤维。作为本发明的进一步改进，所述高强度聚乙烯纤维的直径值为1mm，绳子上的拉力为200N。作为本发明的进一步改进，所述电阻丝长约49mm，电阻值约为0.8Q。作为本发明的进一步改进，所述底座使用铝合金2A12，热刀座和上盖板使用玻璃钢，压线端子的型号OD.LZ1-6本发明的有益效果是：本发明的熔线切割器体积小、重量轻可、靠性高、无冲击，可用于微小卫星或皮纳卫星的太阳电池阵的压紧和释放，也可用于微小卫星天线等机构的压紧和释放。附图说明图1是本发明的熔线切割器的三维结构图；图2是本发明的熔线切割器的爆炸图；图3是本发明的熔线切割器伸长状态示意图；图4是本发明的熔线切割器收缩状态示意图。具体实施方式下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。熔线切割器的原理都是利用发热器件又称热刀加热到一定温度，然后熔断绳子或其他纤维。本发明主要用于航空航天的机构解锁，切割对象为高强度聚乙烯纤维。如图1-2所示，本发明的航天用微小型熔线切割器包括底座1、上盖板2、上层热刀座3、下层热刀座4、电阻丝5、隔板6、弹性元件7、压线端子8。电阻丝5作为热刀安装在绕在热刀座周围，热刀座仅头部留出空间，其余部分加工成为凹槽，将电阻丝填入凹槽中，这样加热过程中除头部外，其余电阻丝的热量被热刀座导走，避免了电阻丝过长导致电阻丝温度过高的问题。电阻丝5通过压线端子8与外部电路连接，由外部电路进行控制。或着在切割器中增加控制电路。切割器包含两只热刀，两只热刀使用不同电路供电，互为备份。当然，热刀的数量并不限定为两个，可以是一层、三层或者三层以上。结构上，上下两层热刀相互独立，为避免上下层热刀之间的相互干扰，增加了一层隔板6，材料采用特氟龙。为驱动热刀座，可在切割器的底座1与热刀座之间增加弹性元件7如压缩弹簧，弹性元件7的力对切割有一定影响，经测试，压缩弹簧选择最大压缩行程下，推力约为150N，可以可靠的确保热刀动作。底座1上有安装柱，用于固定上盖板2。上盖板2上对应的位置有安装孔，和底座1上的安装柱配合，采用螺钉9、10进行连接。本发发明切割的对象为高强度聚乙烯纤维或称为超高分子量聚乙烯纤维，这种绳子具有强度高，熔点低的特性，适合作为被切割绳，高强度聚乙烯纤维的直径推荐值为1mm，绳子上的拉力推荐值为200N。该种纤维具有非常高的强度和相对较小的伸长率和蠕变，相对于航天常用的凯夫拉绳，该绳子的切割温度较低，是理想的被切割纤维。熔线切割器工作时粘贴在航天器的结构外侧。每个切割器的主体为上下双层电阻丝热刀及其配套的热刀座，两个热刀之间垫有特弗龙隔板用于隔离相对运动并提供一定润滑，每个热刀的电阻丝长约49mm电阻值约为0.8Ω。可根据切割对象的不同而减小或增加电阻丝长度或修改电阻丝的直径。本发明材料的选择也很重要，其中底座1使用铝合金2A12，热刀座和上盖板2使用玻璃钢，压线端子8的型号OD.LZ1-6。本发明的熔线切割器参数为：a常温真空切割时间：≤20sb切割电流：2.0～2.2Ac整体重量：≤50gd可重复切割次数：＞20次e单解锁可靠性：＞0.9996f工作温度：-50℃～80℃g地面储存寿命≥2年h采用非磁性材料并满足空间环境要求。绳子拉紧一个载荷，穿过电阻丝，把电阻丝连着热刀座拉出成图3所示的伸长状态，此时弹簧压缩状态，加热后电阻丝温度升高，熔断绳子，被绳子拉紧的物体被松开，被压紧的载荷被释放，同时热刀座和电阻丝在压缩弹簧的带动下回到如图4所示的收缩状态。以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

权利要求：1.一种航天用微小型熔线切割器，其特征在于：所述切割器包括底座、上盖板、第一热刀座、第二热刀座、电阻丝、隔板、弹性元件和压线端子；电阻丝作为热刀安装在绕在热刀座周围，热刀座仅头部留出空间，其余部分加工成为凹槽，将电阻丝填入凹槽中；电阻丝通过压线端子与外部电路连接；每只热刀使用不同电路供电，互为备份；为避免热刀之间的相互干扰，在热刀之间增加一层隔板；为驱动热刀座，在底座与热刀座之间安装弹性元件。2.根据权利要求1所述的熔线切割器，其特征在于：所述电阻丝由外部电路进行控制，或着在切割器中增加控制电路。3.根据权利要求1所述的熔线切割器，其特征在于：所述热刀的数量为两层或者两层以上。4.根据权利要求1所述的熔线切割器，其特征在于：所述隔板的材料采用特氟龙。5.根据权利要求1所述的熔线切割器，其特征在于：所述弹性元件为压缩弹簧。6.根据权利要求1所述的熔线切割器，其特征在于：所述底座上有安装柱，上盖板上对应的位置有安装孔，和底座上的安装柱配合，采用螺钉进行连接。7.根据权利要求1所述的熔线切割器，其特征在于：所述切割器的切割对象为高强度聚乙烯纤维。8.根据权利要求8所述的熔线切割器，其特征在于：所述高强度聚乙烯纤维的直径值为1mm，绳子上的拉力为200N。9.根据权利要求9所述的熔线切割器，其特征在于：所述电阻丝长约49mm，电阻值约为0.8Ω。10.作根据权利要求1所述的熔线切割器，其特征在于：所述底座使用铝合金2A12，热刀座和上盖板使用玻璃钢，压线端子的型号OD.LZ1-6。

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