一种形状记忆铰链展开结构制造技术

技术编号:20129300 阅读:17 留言:0更新日期:2019-01-16 14:39
本发明专利技术公开一种形状记忆铰链展开结构,涉及航天技术领域,包括:伸展装置,所述伸展装置由形状记忆聚合物制成,所述伸展装置为豆荚杆型;加热装置,所述加热装置加热所述伸展装置;夹具,适于连接所述伸展装置与航天器需要展开的装置。本发明专利技术所述的形状记忆铰链展开结构,展开过程平稳、回复精度高、展开后刚度大,可以有效降低机械结构复杂程度和展开难度,其展开过程缓慢、对航天器冲击小、可以实现自锁定和自展开、结构简单,为未来的空间可展开结构提供新思路。

A Shape Memory Hinge Expansion Structure

The invention discloses a shape memory hinge deployment structure, which relates to the field of aerospace technology, including: a stretching device, which is made of shape memory polymer, and the stretching device is pod-shaped; a heating device, which heats the stretching device; and a fixture, which is suitable for connecting the stretching device with the device needed to expand the spacecraft. The shape memory hinge unfolding structure of the invention has smooth unfolding process, high recovery precision and large stiffness after unfolding, and can effectively reduce the complexity and difficulty of mechanical structure. The unfolding process is slow, the impact on spacecraft is small, self-locking and self-unfolding can be realized, and the structure is simple, which provides a new idea for future space unfoldable structure.

【技术实现步骤摘要】
一种形状记忆铰链展开结构
本专利技术涉及航天
,具体涉及一种形状记忆铰链展开结构。
技术介绍
随着航天科技的发展,随着人们对展开机构的要求越来越高,轻质化和智能化的展开机构逐渐成为国内外空间展开结构研究领域的热点。传统的空间展开机构多采用机械式展开,存在机械结构复杂、易受冲击损坏、质量大、成本高等缺点,需要开发一种展开机构符合目前人们对航天器设计的要求。鉴于上述缺陷,本专利技术创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本专利技术。
技术实现思路
为解决上述技术缺陷,本专利技术采用的技术方案在于,提供一种形状记忆铰链展开结构,包括:伸展装置,所述伸展装置由形状记忆聚合物制成,所述伸展装置为豆荚杆型;加热装置,所述加热装置加热所述伸展装置;夹具,适于连接所述伸展装置与航天器需要展开的装置。进一步的,所述夹具固定在所述伸展装置的端部。进一步的,所述夹具有两个,两个所述夹具分别固定在所述伸展装置的两端。进一步的,所述伸展装置为中空结构。进一步的,所述伸展装置的侧壁厚度在0.5-1.5mm范围内。进一步的,所述加热装置可采用外贴加热膜、内埋电阻丝加热、外涂导电胶加热、阳光照射、紫外光照射驱动、磁场驱动或微波驱动中的至少一种方式或多个方式组合进行加热。进一步的,所述形状记忆聚合物包括环氧类或氰酸酯类形状记忆聚合物树脂。进一步的,所述形状记忆聚合物中含有增强材料,所述增强材料包括纤维增强复合材料和/或颗粒增强复合材料。进一步的,所述增强材料为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、硼纤维、石墨烯、镍粉、碳纳米管或空心纳米四氧化三铁颗粒的一种或多种组合。进一步的,包括多个串联连接的所述伸展装置(1),所述伸展装置(1)之间通过夹具(7)连接;和/或多个并联连接的所述伸展装置(1)。与现有技术比较本专利技术的有益效果在于:1、本专利技术所述的一种形状记忆铰链展开结构,展开过程平稳、回复精度高、展开后刚度大,可以有效降低机械结构复杂程度和展开难度,其展开过程缓慢、对航天器冲击小、可以实现自锁定和自展开、结构简单,为未来的空间可展开结构提供新思路。2、本专利技术所述的一种形状记忆铰链展开结构,展开前自锁定具有的形状,展开过程可控,展开后快速刚化且刚度大、可以大尺寸成型,而且豆荚杆状的伸展装置,可以大幅度提高材料变形状态储存的应变能和展开状态的刚度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术各实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1是本专利技术的形状记忆铰链展开示意图;图2是本专利技术的形状记忆铰链收拢示意图;图3是本专利技术的伸展装置示意图;图4是本专利技术的伸展装置截面图;图5是本专利技术的形状记忆铰链串联连接时展开示意图;图6是本专利技术的形状记忆铰链串联连接时收拢示意图;图7是本专利技术的形状记忆铰链并联连接时展开示意图;图8是本专利技术的形状记忆铰链并联连接时收拢示意图;图9是本专利技术的伸展装置截面示意图;图10是本专利技术的柔性太阳翼展开示意图;图11是本专利技术的插槽示意图;图12是本专利技术的连接件示意图;图13是本专利技术的柔性太阳翼收拢示意图。图中数字表示:1-伸展装置,11-中弧部,12-边弧部,13-端直部,2-加热膜,3-太阳能电池膜,4-连接件,41-内芯,411-环形凸起,42-护片,5-套筒,51-插槽,6-基板,7-夹具。具体实施方式以下结合附图,对本专利技术上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。实施例一本实施例提供了一种形状记忆铰链展开结构,结合图1-图2所示,包括伸展装置1,伸展装置1的两端设置有夹具7,夹具7用于连接伸展装置1的两端其他装置,本实施例中,夹具仅表示了一种实施方式,能够将伸展装置1与两端其他装置连接的结构均可用于本实施例,实现本实施例所述的形状记忆铰链展开结构,伸展装置1由加热装置进行加热,并在温度超过其玻璃化转变温度Tg时弯曲形变成收拢状态,如U型状,温度降低后伸展装置1保持收拢状态,铰链的弯曲实现两端装置的收拢;当航天器进入太空并运行到预设轨道时,加热装置再次加热伸展装置1,当温度超过其玻璃化转变温度Tg后,伸展装置1展开,铰链带动两侧装置实现航天器中装置的展开,本实施例中,采用在伸展装置1的表面粘贴加热膜的方式对伸展装置进行加热。结合图3-图4所示,伸展装置1为长杆状,且伸展装置1的横截面为豆荚状,伸展装置1为中空的豆荚杆型结构,伸展装置1由形状记忆聚合物材料制成,具体的采用环氧类形状记忆聚合物树脂或氰酸酯类形状记忆聚合物树脂,环氧类形状记忆聚合物树脂或氰酸酯类形状记忆聚合物树脂的玻璃化转变温度根据实际需要选取;形状记忆聚合物材料是一种具有形状记忆效应的新型智能材料,首先该材料可制备成具有初始形状的本体,当该种材料的温度高于其固有的玻璃化转变温度Tg时,材料将由刚性转变为柔性,此时可在外力作用下进行弯曲或卷曲等形变,当温度降低并低于玻璃化转变温度Tg后,即便撤去外力,该材料也可保持形变后的形状并处于刚性状态,当该材料的温度升高并高于其固有的玻璃化转变温度Tg后,没有外力影响时,该种材料变为柔性并可自行恢复到初始形状,温度再次降低并低于玻璃化转变温度Tg后,该材料恢复刚性并保持初始的形状。本实施例利用形状记忆聚合物的特殊性质,将形状记忆聚合物材料制备的伸展装置1使用到航天器中需要展开的装置中,并配合加热装置控制伸展装置1的温度,在初始状态下,伸展装置1为展开的直杆状,加热装置加热伸展装置1,当伸展装置1的温度升高并超过形状记忆聚合物的玻璃化转变温度Tg时,伸展装置1转变为柔性状态,在外力作用下弯曲或卷曲收拢,弯曲到预定形状后,加热装置停止加热,伸展装置1恢复到刚性状态,撤去外力,伸展装置1将保持弯曲收拢状,此时伸展装置1可带动其他装置共同处于收拢状态,减小了航天器的展开面积,航天器收拢成较小的体积;当航天器进入到预定轨道需要对组成装置展开时,加热装置再次加热伸展装置1,当伸展装置1再次达到并超过形状记忆聚合物的玻璃化转变温度Tg时,伸展装置1自动恢复到初始的展开状,此时航天器中需要展开的装置达到展开状。加热装置可采用外贴加热膜、内埋电阻丝加热、外涂导电胶加热、阳光照射、紫外光照射驱动、磁场驱动或微波驱动等一个或多个组合方式对伸展装置1进行加热,其中加热装置可设置在伸展装置1外侧,也可设置在伸展装置1内侧;本实施例中,加热装置采用电加热的方式对伸展装置1进行加热,具体的为在伸展装置1的外表面固定加热膜2,加热膜2粘贴在伸展装置1的曲面侧壁上,粘贴方式为使用耐高温的聚酰亚胺双面胶或耐高温的丙烯酸双面胶粘贴,提高了加热膜2与伸展装置1的连接牢固性,不会因温度的升高而造成加热膜2的脱落。本实施例所述的伸展装置1,应用到航空
可以有效降低机械结构复杂程度和展开难度,相比于传统的利用机械式伸展装置具有明显的优势,形状记忆聚合物的阻尼较大,其展开过程更为缓慢,对航天器冲击小,可以实现自锁定和自展开,结构简单,加热时可以根据需要赋形成想要的形状,冷却后可保持收拢状态,需要展开时,再次加热可完成形状记忆豆荚杆的伸展,为未来的空间可展开结构提供新思路;且本专利技术将伸展装置1设计成豆荚杆状,大幅度提高了伸展装置1的变形状态储存的应变能和展开状态的刚度。实施例二本实施例在上述实施例的基础上,铰链展开结构在使用时,可单独使用,也可多个串联或并本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种形状记忆铰链展开结构,其特征在于,包括:伸展装置(1),所述伸展装置(1)由形状记忆聚合物制成,所述伸展装置(1)为豆荚杆型;加热装置,所述加热装置加热所述伸展装置(1);夹具(7),适于连接所述伸展装置(1)与航天器需要展开的装置。

【技术特征摘要】
1.一种形状记忆铰链展开结构,其特征在于,包括:伸展装置(1),所述伸展装置(1)由形状记忆聚合物制成,所述伸展装置(1)为豆荚杆型;加热装置,所述加热装置加热所述伸展装置(1);夹具(7),适于连接所述伸展装置(1)与航天器需要展开的装置。2.如权利要求1所述的形状记忆铰链展开结构,其特征在于,所述夹具(7)固定在所述伸展装置(1)的端部。3.如权利要求2所述的形状记忆铰链展开结构,其特征在于,所述夹具(7)有两个,两个所述夹具分别固定在所述伸展装置(1)的两端。4.如权利要求1所述的形状记忆铰链展开结构,其特征在于,所述伸展装置(1)为中空结构。5.如权利要求4所述的形状记忆铰链展开结构,其特征在于,所述伸展装置(1)的侧壁厚度在0.5-1.5mm范围内。6.如权利要求1所述的形状记忆铰链展开结构,其特征在于,所述加热装置采用外...

【专利技术属性】
技术研发人员:冷劲松刘彦菊刘政贤兰鑫曾成均
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学
类型:发明
国别省市:黑龙江,23

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