本发明专利技术提供一种可延伸构件（10），该可延伸构件能在卷绕形式（11）与延伸形式（12）之间配置。该可延伸构件（10）包括：主构件（14），包括呈缝管形式的弹性偏压的材料片，其中该缝管能在狭缝处向外打开，以呈现打开形式，在该打开形式中，该缝管具有扁平截面；至少一个弹性次构件（15），具有第一连接部和第二连接部，该第一连接部和第二连接部在主构件（14）上的相应不同周向位置处连接至主构件（14），其中在延伸形式中，主构件（14）呈其缝管形式，并且次构件（15）的弹性导致次构件（15）的至少一部分朝向主构件（14）中的狭缝位移，以向主构件（14）提供扭转刚度和轴向刚度，并且其中在卷绕形式（11）中，主构件（14）呈其打开形式并且次构件（15）适于主构件（149的扁平截面，使得主构件和次构件能共同卷绕。还提供了对应的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供一种可延伸构件（10），该可延伸构件能在卷绕形式（11）与延伸形式（12）之间配置。该可延伸构件（10）包括：主构件（14），包括呈缝管形式的弹性偏压的材料片，其中该缝管能在狭缝处向外打开，以呈现打开形式，在该打开形式中，该缝管具有扁平截面；至少一个弹性次构件（15），具有第一连接部和第二连接部，该第一连接部和第二连接部在主构件（14）上的相应不同周向位置处连接至主构件（14），其中在延伸形式中，主构件（14）呈其缝管形式，并且次构件（15）的弹性导致次构件（15）的至少一部分朝向主构件（14）中的狭缝位移，以向主构件（14）提供扭转刚度和轴向刚度，并且其中在卷绕形式（11）中，主构件（14）呈其打开形式并且次构件（15）适于主构件（149的扁平截面，使得主构件和次构件能共同卷绕。还提供了对应的方法。【专利说明】本专利技术涉及一种可在卷绕形式与延伸形式之间配置的可延伸构件、制造可在卷绕形式与延伸形式之间配置的可延伸构件的方法、部署可延伸构件的方法、以及提供管道的方法。狭缝管状可延伸构件(STEM)(或有时称为“可存储管状可延伸构件”)是这样的装置，其包括弹性材料带，该弹性材料条形成为可重叠或可不重叠的弯曲段中，从而形成整体或部分的管状结构，且该装置可沿大致垂直于管轴线的轴线卷绕以用于存储或运输或者作为线性致动的装置。它们本质上是木匠金属卷尺的改进，其中这样的卷尺的特有微小曲率被增加以朝向更完全的管状段的对向(subtend)—较大角度。它们一般由不锈钢薄带或铍铜合金薄带制造。这样的构件在下文中将简称为“简单STEM”。“Iqbal K.、Pellegrino S.^PDaton-Lovett A.J.(1998) (Deployable CompositeSlit Tubes’^Proceedings of the IUTAMTASS Symposium on Deployable Structures, Cambridge, UK, 6-9September)中描述了另一类STEM。一般为本领域的从业人员已知为双稳态卷绕复合材料(BRC)的这些STEM在具有工程常数(engineering constant)(特别是制造这些STEM的材料的泊松比和各向同性)方面不同于其他类，这些STEM以这样的方式设计以致这些STEM随着原始曲率变直而自发形成卷。这些STEM通常以这样的方式设计以致延伸形式和卷绕形式两者均将是稳定的，从而除去对于用于存储、运输等的限制卷绕形式的需要。这些STEM相比于“简单”STEM还具有显著的优点，即，能够以显著较高的厚度与曲率半径比来制造，从而显著增加这些STEM扭转刚度。不像简单STEM，BRC的局部工程常数的操纵允许生产这样的STEM，所述STEM在截面中不是圆形或平滑弯曲的并且可延伸形成简单或复杂的弯曲构件，除简单STCM的典型笔直延伸部以外。图1示出这样的装置的典型形式。由于STEM结构的狭缝性质的结果，与欧拉管相比，STEM表现出在扭转刚度和弯曲刚度方面的弱点。弯曲刚度的缺乏可通过在延伸时重叠该构件侧面的一部分来补偿。一旦实现某种程度的重叠，延伸`的结构将变得惯性平衡(Rimrott F.P.J.(1995) “StemShells^eter E Glockner, Fetschrift, Calgary, Canada)。然而，该方案具有这样的缺点，即，在卷绕过程中增加该构件中的峰值应变，这导致使得可实现的厚度与曲率半径比降低并且使得装置的循环寿命降低。该缺点在BRC中特别显著，因为它们通常具有较高的厚度与曲率半径比，并且因该它们在卷绕过程中具有较高峰值应变。该方案也意味着在卷绕时该构件的宽度增加。这具有降低延伸体积与包装体积比的缺点，较大的延伸体积与包装体积比是这样的设备的主要优点。然而，这样的重叠对STEM的不足的扭转刚度无显著影响。已设计多种机构来补偿该扭转刚度的缺乏。这些机构中最常见的是呈这样的方式的STEM边缘的雉堞(castellation)以致允许该雉堞在延伸部上互锁。可替换地，已经提出使用从STEM—边缘突出的突片(protruding tab)，该突片在延伸部上与设置在该STEM的面中的孔互锁。这些机构中的第一种排除在该STEM中产生惯性平衡所需的大量重叠。而第二种允许大量重叠既增加该装置的复杂性并且引入减少其循环寿命的应力集中。这些机构还要求引导机构确保互锁，从而增加了完成的机构的尺寸和重量并且引入故障的进一步可能性。因为具有低扭转刚度,拉链机构(zip mechanism)并未很好地起作用。该拉链允许边缘之间的少量相对轴向滑动，所述轴向滑动导致二次失效模式。由DLR (德国航空航天中心)做出进一步尝试以提供具有增加扭转刚度的可卷绕构件。在该设计中，构件100在延伸时具有透镜状截面，如图2A所示。构件100在该形式中是稳定的并且在该形式中没有残余应力。构件100受力而扁平以允许其卷绕，如图2B所示。为了制作构件100，由碳纤维增强塑料形成两个半透镜状构件101、102。这些构件101、102的相对的边缘103在同一平面上。构件101、102背对背布置，使得边缘103彼该抵接，然后这些边缘结合104在一起以形成该构件。该构件的缺点是透镜状形状从根本上不如欧拉管状构件强固。这些结构已主要用于空间探索应用中，其中不期望这些结构承受显著的轴向应力/应变。该布置的另一缺点是当卷绕时该构件具有高的残余应力。两个构件101、102的路径长度差异倾向于产生翘曲，从而缩短该构件的寿命。根据本专利技术的第一方面提供了一种可延伸构件，该可延伸构件可在卷绕形式和延伸形式之间配置，包括:主构件，其包括呈缝管形式的弹性偏压的材料带，其中该缝管可在狭缝处向外打开，以呈现其中主构件具有扁平截面的打开形式；至少一个弹性次构件，具有在主构件上相应不同周向位置处连接至该主构件的第一连接部和第二连接部，其中在延伸形式中，该主构件呈其缝管形式并且次构件的弹性导致次构件的至少一部分朝向该主构件中的狭缝位移，以向该主构件提供扭转刚度和轴向刚度，并且其中在卷绕形式中，该主构件呈其打开形式且次构件适配于(conform to)该主构件的扁平截面，使得主构件与次构件可共同卷绕。通常的缝管由于这样的事实而显著弱化，S卩，狭缝沿其长度延伸从而允许形成狭缝的两个边缘相对于彼此移动。通过提供次构件以向主构件提供扭转刚度和轴向刚度，从而提供更坚固的STEM，本专利技术解决了该问题。主构件和次构件的布置使得可延伸构件仍然能够被卷绕，该优势存在于能够以更紧凑的形式装载该构件等。在不同周向位置处(当主构件处于管状形式时)的次构件与主构件之间的两个连接部以及部分或全部次构件朝向狭缝的位移意味着次构件在主构件的各边缘之间充当桥梁(优选地靠近跨越狭缝)，从而支撑主构件且提供扭转刚度和轴向刚度。当主构件呈现其管状形式时，次构件优选以弯曲形式被弹性偏压，以朝向狭缝位移。主构件与次构件之间的连接优选地在次构件的长度上延伸并且优选在次构件的两边缘处。在实施例中，主构件在截面具有平滑曲线，即其曲率围绕其周长不存在不连续性(除了狭缝)，并且在一些优选实施例中其曲率不具有拐点(inflection)。例如，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可延伸构件，所述可延伸部件能在卷绕形式与延伸形式之间配置，所述可延伸部件包括：主构件，包括呈缝管形式的弹性偏压的材料片，其中所述缝管能在狭缝处向外打开，以呈现打开形式，在所述打开形式中，所述缝管具有扁平截面；至少一个弹性次构件，具有第一连接部和第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部在所述主构件上的相应不同周向位置处连接至所述主构件，其中，在所述延伸形式中，所述主构件处于其缝管形式，并且所述次构件的弹性使得所述次构件的至少一部分朝向所述主构件中的所述狭缝位移，以向所述主构件提供扭转刚度和轴向刚度，并且其中，在所述卷绕形式中，所述主构件处于其打开形式，并且所述次构件适配于所述主构件的扁平截面，使得所述主构件与所述次构件能共同卷绕。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·詹姆斯·达顿洛夫特，
申请(专利权)人：RTL原材料有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB
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