一种空间可展开遮光结构转让专利
申请号 : CN202010195573.X
文献号 : CN111323987B
文献日 : 2021-06-04
发明人 : 冷劲松 , 明光清 , 刘立武 , 刘彦菊
申请人 : 哈尔滨工业大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种空间可展开遮光结构,其特征在于,包括底座(1)、支撑结构(2)和连接结构(3),所述支撑结构(2)与所述底座(1)通过所述连接结构(3)相连接,所述底座(1)上设置收纳装置(5),所述连接结构(3)包括第一伸缩单元(31)和第二伸缩单元(32),所述第一伸缩单元(31)的一端与所述收纳装置(5)相连接,所述第一伸缩单元(31)的另一端与所述支撑结构(2)相连接,所述第二伸缩单元(32)的一端与所述底座(1)相连接,所述第二伸缩单元(32)的另一端与所述支撑结构(2)相连接,且所述第二伸缩单元(32)由形状记忆复合材料制备而成,所述收纳装置(5)包括固定轴(51)、第一壳体(53)、第二壳体(54)和压缩装置(52),所述固定轴(51)与所述第一壳体(53)和所述第二壳体(54)相连接,且所述第一壳体(53)设置于所述第二壳体(54)的内部,所述压缩装置(52)的一端与所述固定轴(51)相连接,所述压缩装置(52)的另一端与所述第一壳体(53)相连接,所述第一壳体(53)还与所述第一伸缩单元(31)相连接,当所述第一伸缩单元(31)被施加向外的力拽出时,带动所述第一壳体(53)转动,此时内部的所述压缩装置(52)旋转储存能量。
2.根据权利要求1所述的空间可展开遮光结构,其特征在于,所述支撑结构(2)包括从上到下依次设置的第一支撑单元(21)、第二支撑单元(22)和第三支撑单元(23),且所述第一支撑单元(21)、所述第二支撑单元(22)、所述第三支撑单元(23)和所述底座(1)之间顺次通过所述连接结构(3)相连接。
3.根据权利要求2所述的空间可展开遮光结构,其特征在于,所述第一支撑单元(21)、所述第二支撑单元(22)和所述第三支撑单元(23)均为弧形结构,且所述第一支撑单元(21)、所述第二支撑单元(22)和所述第三支撑单元(23)的弧形长度依次增大。
4.根据权利要求1所述的空间可展开遮光结构,其特征在于,所述支撑结构(2)上设置第一安装孔(25),所述底座(1)上设置第二安装孔(11),所述第一伸缩单元(31)穿过所述第一安装孔(25)和所述第二安装孔(11)将所述底座(1)和所述支撑结构(2)相连接。
5.根据权利要求2所述的空间可展开遮光结构,其特征在于,所述第一伸缩单元(31)包括第一伸缩元件和第二伸缩元件,且所述第一伸缩元件与所述第二伸缩元件交叉设置于所述第一支撑单元(21)与所述第二支撑单元(22)之间和/或所述第二支撑单元(22)与所述第三支撑单元(23)之间和/或所述第三支撑单元(23)与所述底座(1)之间。
6.根据权利要求1所述的空间可展开遮光结构,其特征在于,所述第二伸缩单元(32)包括形状记忆复合材料层(321)和加热网层(322),且所述加热网层(322)紧贴所述形状记忆复合材料层(321)的内侧壁设置。
7.根据权利要求1所述的空间可展开遮光结构,其特征在于,所述压缩装置(52)为螺旋弹簧片。
8.根据权利要求1所述的空间可展开遮光结构,其特征在于,所述第二壳体(54)上设置开口,所述第一伸缩单元(31)穿过所述开口与所述第一壳体(53)相连接。
9.根据权利要求1所述的空间可展开遮光结构,其特征在于,还包括外壳(4),所述外壳(4)与所述底座(1)和所述支撑结构(2)相连接,且所述外壳(4)覆盖于所述支撑结构(2)的外表面。
说明书 :
一种空间可展开遮光结构
技术领域
背景技术
有利于保证遥感相机稳定工作。但传统的整体筒式遮光罩体积大、重量重、体积受发射整流
罩包络尺寸限制,且展开机构复杂、可控性差、同步性不好,展开过程中可能会给航天器带
来冲击。
发明内容
述连接结构包括第一伸缩单元和第二伸缩单元,所述第一伸缩单元的一端与所述收纳装置
相连接,所述第一伸缩单元的另一端与所述支撑结构相连接,所述第二伸缩单元的一端与
所述底座相连接,所述第二伸缩单元的另一端与所述支撑结构相连接,且所述第二伸缩单
元由形状记忆复合材料制备而成。
间顺次通过所述连接结构相连接。
述第二支撑单元与所述第三支撑单元之间和/或所述第三支撑单元与所述底座之间。
述压缩装置的一端与所述固定轴相连接,所述压缩装置的另一端与所述第一壳体相连接,
所述第一壳体还与所述第一伸缩单元相连接。
天器的冲击;第一伸缩单元的一端与收纳装置相连接,第一伸缩单元的另一端与支撑结构
相连接,提高收拢稳定性与展开过程可控性,保证各部分展开过程中的同步性,同时增加展
开后遮光结构的刚度。
附图说明
元、32‑第二伸缩单元、321‑形状记忆复合材料层、322‑加热网层、4‑外壳、5‑收纳装置、51‑
固定轴、52‑压缩装置、53‑第一壳体、54‑第二壳体。
具体实施方式
术语“X”、“Y”、“Z”等指示的方位或位置关系为基于说明书附图所示的方位或位置关系,仅
是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的
方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、
“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术
特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一
个该特征。术语“一些具体实施例”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、
材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意
性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在
任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
结构3包括第一伸缩单元31和第二伸缩单元32,第一伸缩单元31的一端与收纳装置5相连
接,第一伸缩单元31的另一端与支撑结构2相连接,第二伸缩单元32的一端与底座1相连接,
第二伸缩单元32的另一端与支撑结构2相连接,且第二伸缩单元32由形状记忆复合材料制
备而成。底座1上设置第三安装孔12,通过第三安装孔12可将空间可展开遮光结构固定到待
遮光元件上进行光线遮挡,以减小热流对待遮光元件的影响。本实施例中对于第二伸缩单
元32与支撑结构2和底座1的连接方式不做具体限制,在一些优选的实施例中,第二伸缩单
元32与支撑结构2和底座1通过固定装置24相连接。
作用下进行弯曲或卷曲等形变,材料由初始形状变为临时形状,当温度降低并低于玻璃化
转变温度Tg后,即便撤去外力,该材料也可保持临时形状,而当该材料的温度再次高于其固
有的玻璃化转变温度Tg后,没有外力影响时,材料可自行恢复到初始形状。在本实施例中,
形状记忆聚合物复合材料包括基体材料和增强材料,在一些优选的实施例中,基体材料采
用环氧类形状记忆聚合物或氰酸酯类形状记忆聚合物树脂,增强材料为纤维增强复合材料
或颗粒增强复合材料,在一些具体实施例中,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,原料来源广泛。
收纳装置5相连接,第一伸缩单元31的另一端与支撑结构2相连接,提高收拢稳定性、展开过
程可控、保证各部分展开过程中的同步性、同时增加展开后遮光结构的刚度。
座1之间顺次通过连接结构3相连接。且第一支撑单元21与第二支撑单元22之间,第二支撑
单元22与第三支撑单元23之间,第三支撑单元23与底座1之间通过多个第一伸缩单元31和
多个第二伸缩单元32相连接,在一些优选的实施例中,多个第一伸缩单元31和第二伸缩单
元32均匀连接于各支撑单元和底座1上,保证受力均匀。在一些优选的实施例中,第一支撑
单元21、第二支撑单元22和第三支撑单元23均为弧形结构,且第一支撑单元21、第二支撑单
元22和第三支撑单元23的弧形长度依次增大。在这里需要说明的是,本实施例中的弧形长
度为从弧形结构边缘的一端到另一端的距离。
体限制,在一些优选的实施例中,底座1的形状为圆环形,结构简单。本实施例中对于外壳4
与底座1和支撑结构2的连接方式不做具体限制,在一些优选的实施例中,外壳47以铆接或
胶接的方式固定于底座1和连接结构3的外侧,而由于支撑结构2中的第一支撑单元21、第二
支撑单元22和第三支撑单元23的弧形长度依次增大,但均小于底座1圆环的长度,且第一支
撑单元21、第二支撑单元22、第三支撑单元23和底座1同心设置,因而当外壳4与底座1和支
撑结构2连接后,整个空间可展开遮光结构的形状为斜切筒状,当空间可展开遮光结构工作
时,可通过飞行器调姿,使遮光结构具有外壳4的一侧和太阳方向保持一定角度,达到控制
杂光和热流的作用,同时节省原料,减轻整体重量,同时减少了发射时间。
控温作用,在另一些优选的实施例中,外壳4的内部可以采用渗碳工艺使薄膜材料成深色,
利于吸收遮光结构内部的热量。
缩单元32的结构不做具体限制,在一些优选的实施例中,第二伸缩单元32为螺旋状,有利于
轴向压缩,能够实现轴向3‑20倍的大展收比,具体为,当第二伸缩单元32中的加热网层322
通电加热到形状记忆复合材料的玻璃化转变温度Tg以上时,形状记忆复合材料层321的模
量下降,此时可轴向施加外力,使第二伸缩单元32由展开状态压缩至收拢状态,此时断开电
源,形状记忆复合材料层321的温度降低到玻璃化转变温度Tg以下,此时形状记忆复合材料
层321的模量上升,撤去外力,第二伸缩单元32被固定在压缩收拢状态;当第二伸缩单元32
中的加热网层322再次通电加热到形状记忆复合材料的玻璃化转变温度Tg以上时,第二伸
缩单元32通过形状记忆复合材料的形状记忆效应可自行回复到原展开状态,实现了遮光结
构简单高效的收拢和展开,避免了对航天器的冲击。
靠性,同时增加遮光结构整体结构的刚度。
于第一支撑单元21与第二支撑单元22之间和/或第二支撑单元22与第三支撑单元23之间
和/或第三支撑单元23与底座1之间。使得相邻的第二伸缩单元32间相互约束,减少位移自
由度,增加遮光结构的稳定性。在一些优选的实施例中,第一伸缩单元31为绳索,原料易得。
限制,在一些优选的实施例中,固定轴51为圆柱形,第一壳体53和第二壳体54为同心设置的
圆筒形,且第一壳体53设置于第二壳体54的内部,压缩装置52为螺旋弹簧片,结构简单。
52的一端与固定轴51相连接,压缩装置52的另一端与第一壳体53相连接,第一壳体53还与
所述第一伸缩单元31相连接。
撤去时,压缩装置52释放能量,带动第一壳体53转动将第一伸缩单元31收回。通过这样的装
置可以实现第一伸缩单元31的收纳,防止第一伸缩单元31杂乱影响结构可靠性,且提高收
拢稳定性、展开过程可控、保证各部分展开过程中的同步性、同时增加展开后遮光结构的刚
度。
元32在第一伸缩单元31的牵引下由展开状态压缩至收拢状态,此时断开电源,形状记忆复
合材料层321的温度降低到玻璃化转变温度Tg以下,此时形状记忆复合材料层321的模量上
升,撤去外力,第二伸缩单元32被固定在压缩收拢状态,此时,第一伸缩单元31存储在收纳
装置5中并被锁定,且外壳4沿遮光结构的轴向呈波纹状折叠在各支撑单元和底座1之间;
单元32在形状记忆回复力的作用下,自行缓慢回复至原展开状态,同时第一伸缩单元31从
收纳装置5中拉出。
步性、同时增加展开后遮光结构的刚度。
改均将落入本发明的保护范围。