一种柔性太阳翼机构制造技术

本发明专利技术公开一种柔性太阳翼机构，涉及航天技术领域，包括太阳能收集装置；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，所述伸展装置带动所述太阳能收集装置收拢与展开；加热装置，所述加热装置加热所述伸展装置。本发明专利技术所述的柔性太阳翼机构，相比于传统的利用机械式展开机构具有明显的优势，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，且成本更低，展开后刚度更高，提高了太阳翼展开的稳定性。

A Flexible Solar Wing Mechanism

The invention discloses a flexible solar wing mechanism, which relates to the field of aerospace technology, including a solar energy collecting device; a stretching device, which is made of shape memory polymer, is a pod-shaped stretching device, and the stretching device drives the solar energy collecting device to fold and unfold; and a heating device, which heats the stretching device. Compared with the traditional mechanical deployment mechanism, the flexible solar wing mechanism has obvious advantages, which can effectively reduce the complexity of mechanical structure and the difficulty of deployment. The flexible solar wing mechanism has slow deployment process, small impact on spacecraft, self-locking and self-deployment, simple structure, lower cost, higher rigidity after deployment, and improved the stability of solar wing deployment. \u3002

【技术实现步骤摘要】
一种柔性太阳翼机构
本专利技术涉及航天
，具体涉及一种柔性太阳翼机构。
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，对太阳翼的功率和质量要求越来越高，但是传统的机械式刚性太阳翼随着功率的增加，太阳翼面板质量也线性增加，而质量的增加会降低卫星整体频率。传统的太阳翼多采用机械式展开，存在机械结构复杂、易受冲击损坏、质量大、成本高等缺点。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，提供一种柔性太阳翼机构，包括太阳能收集装置；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，所述伸展装置带动所述太阳能收集装置收拢与展开；加热装置，所述加热装置加热所述伸展装置。进一步的，所述太阳能收集装置包括太阳能电池膜，所述伸展装置有多个，所述太阳能电池膜固定在相邻两个所述伸展装置之间。进一步的，所述太阳翼机构还包括基板，所述伸展装置与所述基板固定连接。进一步的，所述伸展装置通过连接件与所述基板固定连接，所述连接件包括内芯与护片，所述内芯与所述护片夹持并固定所述伸展装置。进一步的，所述太阳翼机构还包括套筒，所述伸展装置带动所述太阳能电池膜绕所述套筒收拢成卷曲状。进一步的，所述套筒上设有插槽，所述伸展装置上设有与所述插槽相匹配的插片，所述插片插入到所述插槽中固定连接。进一步的，所述加热装置包括加热膜，所述加热膜设置在所述伸展装置的表面和/或内部。进一步的，所述加热膜通过耐高温的聚酰亚胺双面胶或耐高温的丙烯酸双面胶粘贴在所述伸展装置的表面，和/或所述加热膜固定在所述伸展装置内部。进一步的，所述形状记忆聚合物包括环氧类形状记忆聚合物或氰酸酯类形状记忆聚合物。进一步的，所述形状记忆聚合物中含有纤维增强复合材料或颗粒增强复合材料。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柔性太阳翼机构，相比于传统的利用机械式展开机构具有明显的优势，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，且成本更低，展开后刚度更高，提高了太阳翼展开的稳定性。2、本专利技术所述的一种柔性太阳翼机构，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呈豆荚杆状，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，该展开机构的自适应性使得其在柔性太阳翼展开技术上具有很大的应用前景。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是本专利技术的伸展装置示意图；图2是本专利技术的伸展装置截面图；图3是本专利技术的伸展装置截面示意图；图4是本专利技术的柔性太阳翼展开示意图；图5是本专利技术的插槽示意图；图6是本专利技术的连接件示意图；图7是本专利技术的柔性太阳翼收拢示意图；图8是本专利技术的形状记忆铰链展开示意图；图9是本专利技术的形状记忆铰链收拢示意图；图10是本专利技术的形状记忆铰链串联连接时展开示意图；图11是本专利技术的形状记忆铰链串联连接时收拢示意图；图12是本专利技术的形状记忆铰链并联连接时展开示意图；图13是本专利技术的形状记忆铰链并联连接时收拢示意图。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。实施例一本专利技术提供了一种柔性太阳翼机构，包括伸展装置、太阳能收集装置与加热装置，加热装置可激励伸展装置发生收拢或展开，太阳能收集装置与伸展装置固定连接，伸展装置带动太阳能收集装置收拢与展开，在不需要太阳翼工作时，可通过伸展装置带动太阳能收集装置收拢成较小的体积，当航天器运行到制定轨道，需要太阳翼收集太阳能时，伸展装置带动太阳能收集装置展开，扩大太阳能收集装置的接收面积，完成柔性太阳翼的展开。结合图1-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。本实施例所述的柔性太阳翼机构，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。实施例二本实施例提供了一种柔性太阳翼的具体结构，结合图4所示，包括伸展装置1、加热膜2、太阳能电池膜3、连接件4、套筒5与基板6，太阳能电池膜3为柔性电池膜，可发生卷曲等形变，本实施例中，伸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性太阳翼机构，其特征在于，包括太阳能收集装置；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，所述伸展装置(1)带动所述太阳能收集装置收拢与展开；加热装置，所述加热装置加热所述伸展装置(1)。

【技术特征摘要】
1.一种柔性太阳翼机构，其特征在于，包括太阳能收集装置；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，所述伸展装置(1)带动所述太阳能收集装置收拢与展开；加热装置，所述加热装置加热所述伸展装置(1)。2.如权利要求1所述的柔性太阳翼机构，其特征在于，所述太阳能收集装置包括太阳能电池膜(3)，所述伸展装置(1)有多个，所述太阳能电池膜(3)固定在相邻两个所述伸展装置(1)之间。3.如权利要求1所述的柔性太阳翼机构，其特征在于，所述太阳翼机构还包括基板(6)，所述伸展装置(1)与所述基板(6)固定连接。4.如权利要求3所述的柔性太阳翼机构，其特征在于，所述伸展装置(1)通过连接件(4)与所述基板(6)固定连接，所述连接件(4)包括内芯(41)与护片(42)，所述内芯(41)与所述护片(42)夹持并固定所述伸展装置(1)。5.如权利要求2所述的柔性太阳翼机构，其特征在于，所述太阳翼机构还包括套筒(...

【专利技术属性】
技术研发人员：冷劲松，刘彦菊，刘政贤，刘立武，
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