CN103303497A - 空间展开结构的形状记忆聚合物智能扭转释放机构 - Google Patents

空间展开结构的形状记忆聚合物智能扭转释放机构 Download PDF

Info

Publication number
CN103303497A
CN103303497A CN2013101654770A CN201310165477A CN103303497A CN 103303497 A CN103303497 A CN 103303497A CN 2013101654770 A CN2013101654770 A CN 2013101654770A CN 201310165477 A CN201310165477 A CN 201310165477A CN 103303497 A CN103303497 A CN 103303497A
Authority
CN
China
Prior art keywords
memory polymer
shape
cylinder
round bar
releasing mechanism
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2013101654770A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103303497B (zh
Inventor
冷劲松
孙健
魏汉青
曹学强
管春洋
颜世超
辛里翔
孟令嵩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201310165477.0A priority Critical patent/CN103303497B/zh
Publication of CN103303497A publication Critical patent/CN103303497A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103303497B publication Critical patent/CN103303497B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Shaping By String And By Release Of Stress In Plastics And The Like (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

本发明涉及一种空间展开结构的形状记忆聚合物智能扭转释放机构，包括中空圆杆、平板和圆筒，中空圆杆的一端与平板的平面垂直紧密连接，需要释放的两个物体分别与中空圆杆和圆筒连接，圆筒的底部开有与平板形状相对应的镂空口，平板伸入到圆筒内，中空圆杆旋转一定角度α使平板与圆筒底部不能分离，中空圆杆的制作材料采用形状记忆聚合物，平板和圆筒的制作材料为纤维增强的形状记忆聚合物；中空圆杆分为两部分，一部分为能够扭转的形状记忆聚合物圆杆段，另一部分为能够伸缩的形状记忆聚合物圆杆段，这两段每段都安装有一个电阻加热器。本发明具有可靠性高，结构简单、重量轻，释放过程中冲击力度低，对大气环境无污染的优点。

Description

空间展开结构的形状记忆聚合物智能扭转释放机构
技术领域
本发明涉及一种空间展开结构的形状记忆聚合物智能扭转释放机构。
背景技术
形状记忆聚合物智能扭转释放机构是对空间领域使用的一种设备，如人造卫星天线，太阳能展开电池阵，空间可展开铰链等空间展开机构在释放时，起到释放作用的结构。传统空间展开机构的释放机构爆炸螺栓，必须在保证足够的机械强度的同时，也保证足够可靠的爆炸分离，且理想状态下爆炸分离时没有爆炸碎片。爆炸螺栓应用在空间展开机构释放中具有系统复杂、重量大，可靠性比较低，释放空间展开结构时产生冲击，爆炸碎片伤及周围的结构和设备，对大气环境造成污染等问题。为了解决上述传统空间展开机构释放机构存在的种种问题，形状记忆聚合物作为具有记忆特性的新型智能材料，应用到空间展开结构释放机构中，减少了释放时对空间展开结构的冲击，增加了释放时的安全性和可控性。由于形状记忆聚合物具有输出强度低的缺点，将形状记忆树脂与增强纤维结合，有效增加了材料的机械强度。
发明内容
为了解决现有的机电式释放装置系统复杂、重量大，可靠性较低，释放过程中冲击过大，对大气环境造成污染等问题，本发明提供了一种空间展开结构的形状记忆聚合物智能扭转释放机构。
本发明所采用的技术如下：
一种空间展开结构的形状记忆聚合物智能扭转释放机构，包括中空圆杆、平板和圆筒，中空圆杆的一端与平板的平面垂直紧密连接，需要释放的两个物体分别与中空圆杆和圆筒连接，圆筒的底部开有与平板形状相对应的镂空口，平板伸入到圆筒内，中空圆杆旋转一定角度α使平板与圆筒底部不能分离，中空圆杆的制作材料采用形状记忆聚合物，平板和圆筒的制作材料为纤维增强的形状记忆聚合物；中空圆杆分为两部分，一部分为能够扭转的形状记忆聚合物圆杆段，另一部分为能够伸缩的形状记忆聚合物圆杆段，这两段每段都安装有一个电阻加热器，这两个电阻加热器分别与控制器电信号连接；当控制器发出释放指令时，第一电阻加热器通电加热，第一电阻加热器所覆盖的能够扭转的形状记忆聚合物圆杆段加热至其形状转变温度以上，扭转形状恢复，反向旋转角度α与圆筒的底部的镂空口相配合；然后第二电阻加热器通电加热，第二电阻加热器所覆的能够伸缩的形状记忆聚合物圆杆段加热至其形状转变温度以上，拉伸形状恢复，带动平板收缩至与圆筒分离，完成整个释放过程；所述的平板的横截面为非圆形。
本发明还具有如下技术特征：
1、如上所述形状记忆聚合物材料为苯乙烯类形状记忆聚合物或环氧类形状记忆聚合物。
2、如上所述的纤维增强材料为碳纤维、玻璃纤维、石墨粉或碳纳米管。
3、如上所述的角度α为20°～30°。
4、如上所述的能够伸缩的形状记忆聚合物圆杆段的伸缩范围为1mm～20mm。
5、如上所述的平板的横截面为正八角形。
6、如上所述中空圆杆和圆筒的壁厚为2-5mm。
本发明具有可靠性高，结构简单、重量轻，释放过程中冲击力度低，对大气环境无污染的优点。
附图说明
图1为空间展开结构的形状记忆聚合物智能扭转释放机构的立体装配图，
图2为中空圆杆的结构示意图，
图3为释放机构的释放前的连接示意图。
具体实施方式
下面根据说明书附图举例进一步说明：
实施例1：
如图1-3所示，一种空间展开结构的形状记忆聚合物智能扭转释放机构，包括中空圆杆1、平板4和圆筒5，中空圆杆1的一端与平板4的平面垂直固定连接，中空圆杆1的一端与平板4的平面垂直紧密连接，需要释放的两个物体分别与中空圆杆1和圆筒5连接，圆筒5的底部开有与平板4形状相对应的镂空口6，平板4伸入到圆筒5内，中空圆杆1旋转一定角度α使平板4与圆筒5底部不能分离，中空圆杆1的制作材料采用形状记忆聚合物，横截面为非正圆形的平板4和圆筒5的制作材料为纤维增强的形状记忆聚合物；中空圆杆1分为两部分，一部分为能够扭转的形状记忆聚合物圆杆段，另一部分为能够伸缩的形状记忆聚合物圆杆段，这两段每段都安装有一个电阻加热器2.3，这两个电阻加热器2.3分别与控制器电信号连接；当控制器发出释放指令时，第一电阻加热器3通电加热，第一电阻加热器3所覆盖的能够扭转的形状记忆聚合物圆杆段加热至其形状转变温度以上，扭转形状恢复，反向旋转角度α与圆筒的底部5的镂空口相配合；然后第二电阻加热器2通电加热，第二电阻加热器2所覆的能够伸缩的形状记忆聚合物圆杆段加热至其形状转变温度以上，拉伸形状恢复，带动平板4收缩至与圆筒5分离，完成整个释放过程；所述的平板的横截面为非圆形；所述形状记忆聚合物材料为苯乙烯类形状记忆聚合物或环氧类形状记忆聚合物；所述的纤维增强材料为碳纤维、玻璃纤维、石墨粉或碳纳米管；所述的角度α为20°～30°；所述的能够伸缩的形状记忆聚合物圆杆段的伸缩范围为1mm～20mm；所述中空圆杆和圆筒的壁厚为2-5mm。
实施例2
中空圆杆1的制作过程：第二电阻加热器2通电加热，第二电阻加热器2所覆的能够伸缩的形状记忆聚合物圆杆段加热至其形状转变温度以上，施加外力拉伸，在保持外力的作用下，停止对第二电阻加热器2加热，降低至能够伸缩的形状记忆聚合物圆杆段形状转变温度以下。第一电阻加热器3通电加热，第一电阻加热器3所覆盖的能够扭转的形状记忆聚合物圆杆段加热至其形状转变温度以上，施加外力矩扭转，在保持外力矩的作用下，停止对第一电阻加热器3加热，降低至能够扭转的形状记忆聚合物圆杆段形状转变温度以下，制作完成。

Claims (7)

1.空间展开结构的形状记忆聚合物智能扭转释放机构，包括中空圆杆、平板和圆筒，中空圆杆的一端与平板的平面垂直紧密连接，需要释放的两个物体分别与中空圆杆和圆筒连接，其特征在于：圆筒的底部开有与平板形状相对应的镂空口，平板伸入到圆筒内，中空圆杆旋转一定角度α使平板与圆筒底部不能分离，中空圆杆的制作材料采用形状记忆聚合物，平板和圆筒的制作材料为纤维增强的形状记忆聚合物；中空圆杆分为两部分，一部分为能够扭转的形状记忆聚合物圆杆段，另一部分为能够伸缩的形状记忆聚合物圆杆段，这两段每段都安装有一个电阻加热器，这两个电阻加热器分别与控制器电信号连接；当控制器发出释放指令时，第一电阻加热器通电加热，第一电阻加热器所覆盖的能够扭转的形状记忆聚合物圆杆段加热至其形状转变温度以上，扭转形状恢复，反向旋转角度α与圆筒的底部的镂空口相配合；然后第二电阻加热器通电加热，第二电阻加热器所覆的能够伸缩的形状记忆聚合物圆杆段加热至其形状转变温度以上，拉伸形状恢复，带动平板收缩至与圆筒分离，完成整个释放过程；所述的平板的横截面为非圆形。
2.根据权利要求1所述的空间展开结构的形状记忆聚合物智能扭转释放机构，其特征在于：所述形状记忆聚合物材料为苯乙烯类形状记忆聚合物或环氧类形状记忆聚合物。
3.根据权利要求1所述的空间展开结构的形状记忆聚合物智能扭转释放机构，其特征在于：所述的纤维增强材料为碳纤维、玻璃纤维、石墨粉或碳纳米管。
4.根据权利要求1所述的空间展开结构的形状记忆聚合物智能扭转释放机构，其特征在于：所述的角度α为20°～30°。
5.根据权利要求1所述的空间展开结构的形状记忆聚合物智能扭转释放机构，其特征在于：所述的能够伸缩的形状记忆聚合物圆杆段的伸缩范围为1mm～20mm。
6.根据权利要求1所述的空间展开结构的形状记忆聚合物智能扭转释放机构，其特征在于：所述的平板的横截面为正八角形。
7.根据权利要求1所述的空间展开结构的形状记忆聚合物智能扭转释放机构，其特征在于：所述中空圆杆和圆筒的壁厚为2-5mm。
CN201310165477.0A 2013-04-17 2013-04-17 空间展开结构的形状记忆聚合物智能扭转释放机构 Active CN103303497B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310165477.0A CN103303497B (zh) 2013-04-17 2013-04-17 空间展开结构的形状记忆聚合物智能扭转释放机构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310165477.0A CN103303497B (zh) 2013-04-17 2013-04-17 空间展开结构的形状记忆聚合物智能扭转释放机构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103303497A true CN103303497A (zh) 2013-09-18
CN103303497B CN103303497B (zh) 2015-06-17

Family

ID=49129303

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310165477.0A Active CN103303497B (zh) 2013-04-17 2013-04-17 空间展开结构的形状记忆聚合物智能扭转释放机构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103303497B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104200116A (zh) * 2014-09-12 2014-12-10 上海宇航系统工程研究所 一种压紧释放机构在轨释放可靠度的评估方法
CN104443438A (zh) * 2014-11-08 2015-03-25 哈尔滨工业大学 智能竹节型形状记忆聚合物复合材料释放机构
CN106481710A (zh) * 2016-10-14 2017-03-08 哈尔滨工业大学 形状记忆聚合物复合材料柱形缓释机构
CN107140236A (zh) * 2017-06-01 2017-09-08 哈尔滨工业大学 一种基于形状记忆聚合物的缓释阻尼机构
CN109279051A (zh) * 2017-07-23 2019-01-29 北京遥感设备研究所 一种自适应变辐射面积热控装置
CN111347459A (zh) * 2018-12-20 2020-06-30 哈尔滨工业大学 一种基于4d打印的空间可伸缩机械臂及其伸缩方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04314698A (ja) * 1990-11-30 1992-11-05 Mitsubishi Electric Corp 展開ラッチ機構
JPH08189510A (ja) * 1995-01-06 1996-07-23 Nec Corp 分離継手
EP1225127A1 (de) * 2001-01-19 2002-07-24 Astrium GmbH Mechanische Stützstruktur mit alternativen Zuständen hoher Festigkeit oder geringer thermischer leitfähigkeit sowie Verbindungsstrebe
CN101402399A (zh) * 2008-11-17 2009-04-08 哈尔滨工业大学 记忆合金智能解锁机构
CN102408539A (zh) * 2011-10-24 2012-04-11 哈尔滨工业大学 一种形状记忆聚氨酯及其制备方法
US20120104177A1 (en) * 2010-10-29 2012-05-03 Electronics And Telecommunications Research Institute Shockless separation device for space application

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04314698A (ja) * 1990-11-30 1992-11-05 Mitsubishi Electric Corp 展開ラッチ機構
JPH08189510A (ja) * 1995-01-06 1996-07-23 Nec Corp 分離継手
EP1225127A1 (de) * 2001-01-19 2002-07-24 Astrium GmbH Mechanische Stützstruktur mit alternativen Zuständen hoher Festigkeit oder geringer thermischer leitfähigkeit sowie Verbindungsstrebe
CN101402399A (zh) * 2008-11-17 2009-04-08 哈尔滨工业大学 记忆合金智能解锁机构
US20120104177A1 (en) * 2010-10-29 2012-05-03 Electronics And Telecommunications Research Institute Shockless separation device for space application
CN102408539A (zh) * 2011-10-24 2012-04-11 哈尔滨工业大学 一种形状记忆聚氨酯及其制备方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104200116A (zh) * 2014-09-12 2014-12-10 上海宇航系统工程研究所 一种压紧释放机构在轨释放可靠度的评估方法
CN104200116B (zh) * 2014-09-12 2017-04-19 上海宇航系统工程研究所 一种压紧释放机构在轨释放可靠度的评估方法
CN104443438A (zh) * 2014-11-08 2015-03-25 哈尔滨工业大学 智能竹节型形状记忆聚合物复合材料释放机构
CN106481710A (zh) * 2016-10-14 2017-03-08 哈尔滨工业大学 形状记忆聚合物复合材料柱形缓释机构
CN107140236A (zh) * 2017-06-01 2017-09-08 哈尔滨工业大学 一种基于形状记忆聚合物的缓释阻尼机构
CN109279051A (zh) * 2017-07-23 2019-01-29 北京遥感设备研究所 一种自适应变辐射面积热控装置
CN111347459A (zh) * 2018-12-20 2020-06-30 哈尔滨工业大学 一种基于4d打印的空间可伸缩机械臂及其伸缩方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103303497B (zh) 2015-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103303497A (zh) 空间展开结构的形状记忆聚合物智能扭转释放机构
Meredith et al. On the static and dynamic properties of flax and Cordenka epoxy composites
CN105015804A (zh) 一种大承载压缩型形状记忆聚合物复合材料释放机构
CN203348239U (zh) 可控解锁装置
CN105356029A (zh) 基于形状记忆聚合物复合材料铰链的平面反射阵天线及其展开方法
CN103334991A (zh) 可控解锁装置及其解锁方法
CN108945522A (zh) 具有蜂窝结构的自驱动重复锁紧释放机构及其4d打印制备方法和锁紧释放方法
CN101734369A (zh) 基于形状记忆聚合物的充气可展开机翼及其制作方法
CN104589672A (zh) 一种形状记忆复合材料的制备方法
CN109204885A (zh) 一种形状记忆展开机构
CN107234854A (zh) 一种无纬布及其制造方法和应用
CN104443438B (zh) 智能竹节型形状记忆聚合物复合材料释放机构的制作方法
MX2019000871A (es) Adhesión in situ de fibras y nanotubos de carbono a matrices polimericas.
CN209441680U (zh) 一种形状记忆展开机构
CN105207577A (zh) 基于形状记忆聚合物复合材料的柔性太阳能电池阵及其展开方法
CN101054008A (zh) 用于空间充气展开结构的热固性复合薄膜的刚化方法
Liu et al. Recent progresses in polymeric smart materials
KR20180116511A (ko) 재활용 탄소섬유를 포함하는 탄소섬유 강화 수지 복합재의 제조방법, 탄소섬유 강화 수지 복합재 및 성형품
CN209225429U (zh) 一种柔性太阳翼机构
Campbell et al. Deployment precision and mechanics of elastic memory composites
CN204717238U (zh) 一种超轻高强度通风保温管道
Herath et al. Shape memory polymer composites and their smart structural applications
Yeganeh et al. Experimental investigation of cylindrical projectiles nose shape effects on high velocity perforation of woven polymer composite.
CN109204889A (zh) 一种柔性太阳翼机构
CN108394154A (zh) 杆状复合构件

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant