CN106481710B

CN106481710B - 形状记忆聚合物复合材料柱形缓释机构

Info

Publication number: CN106481710B
Application number: CN201610900046.8A
Authority: CN
Inventors: 刘彦菊; 李丰丰; 刘立武; 兰鑫; 李相宇; 冷劲松
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2016-10-14
Filing date: 2016-10-14
Publication date: 2020-03-17
Anticipated expiration: 2036-10-14
Also published as: CN106481710A

Abstract

本发明提供一种形状记忆聚合物复合材料柱形缓释机构，其特征在于，其包括转接部、端部卡套和形状记忆聚合物复合材料变形体，所述形状记忆聚合物复合材料变形体的两端分别与所述端部卡套固定连接，所述转接部固定连接在所述端部卡套上。与现有技术相比：本发明结构简单，可封装，工作过程可靠性高，应用领域广泛；通过对形状记忆聚合物复合材料变形体的不同选型和几何尺寸设计，使本发明适用于不同的的预紧力及缓释要求，适应性强；通过对转接部的不同设计，使本缓释机构与其它连接装置更好地配合，应用范围更广。

Description

形状记忆聚合物复合材料柱形缓释机构

技术领域

本发明涉及缓释机构领域，具体涉及一种形状记忆聚合物复合材料柱形缓释机构。

背景技术

形状记忆聚合物复合材料柱形缓释机构是配套于分离机构的一种配件，可应用于航天、航海等领域。传统分离机构多以火工品为驱动源，包括爆炸螺栓、切割器、火工锁等，存在爆炸冲击、噪声大的缺点。目前用于配合分离机构的缓冲减振配件结构复杂，可靠性不高，不能达到很好的减振降噪效果。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种形状记忆聚合物复合材料柱形缓释机构，其包括转接部、端部卡套、形状记忆聚合物复合材料变形体和激励元件，所述形状记忆聚合物复合材料变形体的两端分别与所述端部卡套固定连接，所述转接部固定连接在所述端部卡套上，所述激励元件用于激励所述形状记忆聚合物复合材料变形体变形。

较佳的，所述形状记忆聚合物复合材料变形体包括中部柱体和端部挡盘，所述中部柱体的两端分别固定有所述端部挡盘。

较佳的，所述中部柱体与所述端部挡盘一体式成型，或者所述中部柱体与所述端部挡盘可拆卸式连接。

较佳的，所述中部柱体为中空柱体或者实心柱体。

较佳的，所述中部柱体的母线为直线或者曲线。

较佳的，所述形状记忆聚合物复合材料变形体的横截面为圆形、椭圆形或者多边形。

较佳的，所述形状记忆聚合物复合材料变形体的侧面开有纵向缝隙。

较佳的，所述纵向缝隙在所述形状记忆聚合物复合材料变形体切平面的投影为矩形、菱形、椭圆形或者纺锥形。

较佳的，所述激励元件的激励方式可以通过热、电、磁、光或者溶液实现。

较佳的，其还包括测距仪，所述测距仪安装在所述转接盘上，用于测量所述形状记忆聚合物复合材料变形体两端的转接盘之间的距离。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明提供的一种形状记忆聚合物复合材料柱形缓释机构，通过激励形状记忆聚合物复合材料变形体使其由变形状态回复至初始状态，从而使缓释机构两端距离发生变化，卸载掉分离机构的部分预紧力，实现缓释功能；本发明结构简单，可封装，工作过程可靠性高，应用领域广泛；通过对形状记忆聚合物复合材料变形体的不同选型和几何尺寸设计，使本发明适用于不同的的预紧力及缓释要求，适应性强；通过对转接部的不同设计，使本缓释机构与其它连接装置更好地配合，应用范围更广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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为本发明实施例一的形状记忆聚合物复合材料变形体缓释机构的外观轴测图；

图2为本发明实施例一的形状记忆聚合物复合材料变形体缓释机构的零件爆炸视图；

图3(a)为本发明实施实例一中形状记忆聚合物复合材料变形体受拉力情况下的初始状态图；

图3(b)为本发明实施实例一中形状记忆聚合物复合材料变形体受拉力情况下的变形状态图；

图4(a)为本发明实施实例一中形状记忆聚合物复合材料变形体受压力情况下的初始状态图；

图4(b)为本发明实施实例一中形状记忆聚合物复合材料变形体受压力情况下的变形状态图；

图5(a)为本发明实施例二的形状记忆聚合物复合材料变形体的结构示意图；

图5(b)为本发明实施例二的形状记忆聚合物复合材料变形体的结构示意图；

图6为本发明实施例三的矩形横截面的形状记忆聚合物复合材料变形体的外观轴测图；

图7为本发明实施例四的形状记忆聚合物复合材料变形体的侧面纵向缝隙外观轴测图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明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

如图1和图2所示，为本实施例提供的一种形状记忆聚合物复合材料柱形缓释机构的结构示意图，该形状记忆聚合物复合材料柱形缓释机构包括：转接部1、端部卡套2、形状记忆聚合物复合材料变形体3、加热元件4、测距仪5和供电线6。转接部1和端部卡套2通过螺栓连接实现固定，可以通过对转接部1的不同设计，使本缓释机构与其他连接装置更好的配合，扩大其应用范围；形状记忆聚合物复合材料变形体3的两端分别与端部卡套2固定连接，连接方式为过盈配合、间隙配合、胶接或者螺钉连接，端部卡套2为半圆形或者圆心角为90°-180°的扇形，这样更易于和形状记忆聚合物复合材料变形体3进行装配，当然，端部卡套的形状也可以作其他变化，使其可以与形状记忆聚合物复合材料变形体3很好的进行配套安装；形状记忆聚合物复合材料变形体3外部粘接固定加热元件4，此处值得指出的是，加热元件4不限于粘接固定在形状记忆聚合物复合材料变形体3的外部，加热元件4可为内埋的电阻丝、内埋的电加热膜、外贴的电热膜或者外涂的导电胶加热涂层，另外，加热元件4作为激励元件的一种，用于激励形状记忆聚合物复合材料变形，而激励方式也可以通过电、磁、光或者溶液等实现，所以激励元件可以根据不同工况和需求作不同选择，由于热激励方式简单、可靠，可操作性强，所以本实施例仅以加热元件作为激励元件为例，对本发明的形状记忆聚合物复合材料柱形缓释机构进行介绍；加热元件4与供电线6焊接或铆接，由外部电源给加热元件4供电；测距仪5安装在转接部1上，用于测量两端转接部之间的距离，以确定缓释程度。

形状记忆聚合物复合材料变形体3由中部柱体31和端部挡盘32构成，中部柱体31为中空柱体，中空的中部柱体31在接受到通电加热等激励后更易于变形；中部柱体31的母线为直线或者曲线；中部柱体31与端部挡盘32一体式成型，当然，中部柱体31与端部挡盘32也可以是可拆卸式连接；较佳的，端部挡盘32的直径略大于中部柱体31的直径，这样端部挡盘32可以更好的通过间隙配合或者过盈配合套扣在本实施例的端部卡套2上，当然，在采用其他连接固定方式或者其他形状的端部卡套时，可以对端部挡盘32和中部柱体31的直径大小不作要求；形状记忆聚合物复合材料变形体3的横截面为圆形。形状记忆聚合物复合材料变形体3中的形状记忆聚合物复合材料的基体为苯乙烯基形状记忆聚合物、环氧基形状记忆聚合物、氰酸酯基形状记忆聚合物、聚酰亚胺基形状记忆聚合物、聚氨酯基形状记忆聚合物、聚己酸内酯基形状记忆聚合物、双马来酰亚胺基形状记忆聚合物或者酚醛基形状记忆聚合物；形状记忆聚合物复合材料变形体3中的形状记忆聚合物复合材料的增强相为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、硼纤维、石墨粉、镍粉或者碳纳米管。

如图3所示，对于形状记忆聚合物复合材料变形体3两端受拉力的情况，形状记忆合金聚合物复合材料柱体3的初始状态如图3(a)所示，其变形状态如图3(b)所示，形状记忆聚合物复合材料变形体3的变形状态比初始状态高度小，形状记忆聚合物复合材料变形体3以变形状态安装于缓释机构，当执行缓释动作时，形状记忆聚合物复合材料柱3受热回复高度较大的初始状态，卸去部分预紧力。

如图4所示，对于形状记忆聚合物复合材料变形体3两端受压力的情况，形状记忆合金聚合物复合材料柱体3的初始状态如图4(a)所示，其变形状态如图4(b)所示，形状记忆聚合物复合材料变形体3的变形状态比初始状态高度大，形状记忆聚合物复合材料变形体3以变形状态安装于缓释机构，当执行缓释动作时，形状记忆聚合物复合材料主体3受热回复高度较小的初始状态，整个缓释机构表现为沿轴向收缩。

在以上所述的两种受力情况下，形状记忆聚合物复合材料变形体3在受热回复初始状态后重新加热，可再次施加外力至变形状态，实现重复利用；除此工作方式外，本发明的形状记忆聚合物复合材料变形体3在某些工况下，也可在供热受力后直接拉伸或者压缩至断裂达到分离效果，同时实现缓释作用。

本实施例通过对形状记忆聚合物复合材料变形体3通电加热使其由变形状态回复至初始状态，依靠形状记忆聚合物复合材料在不同温度下的变刚度及形状记忆特性，从而使缓释机构两端距离发生变化，卸载掉分离机构的部分预紧力，实现缓释功能。

在航天领域中，本发明可以通过串联绝大多数分离释放装置，从而降低系统整体振动冲击；在航海领域中，本发明可以通过串联水下航行器的绝大多数分离释放装置，从而降低振动冲击和噪声，提高水下航行器的隐身性能和安全性；本发明结构简单，可封装，工作过程可靠性高，在其他领域也可应用，具有很强适用性。

实施例二

如图5(a)和图5(b)所示，为具有实心柱体的形状记忆聚合物复合材料变形体的结构示意图，图5(a)为母线为直线的形状记忆聚合物复合材料变形体，图5(b)为母线为曲线的形状记忆聚合物复合材料变形体，本实施例的形状记忆聚合物复合材料柱形缓释机构与实施例一的不同之处在于：本实施例中的形状记忆聚合物复合材料变形体的中部柱体为实心柱体。实心柱体可以使形状记忆聚合物复合材料变形体的承载力更大，以适用需要载荷较大的工况。

实施例三

如图6所示，为矩形横截面的形状记忆聚合物复合材料变形体的外观轴测图，本实施例的形状记忆聚合物复合材料柱形缓释机构与实施例二的不同之处在于：本实施例的形状记忆聚合物复合材料变形体的横截面为四边形。此处值得指出的是，形状记忆聚合物复合材料变形体的横截面也可以为椭圆形或者多边形，这样使其易于变形的同时可以适应不同工况的需要。

实施例四

如图7所示，为形状记忆聚合物复合材料变形体的侧面纵向缝隙外观轴测图，本实施例的形状记忆聚合物复合材料柱形缓释机构与实施例一的不同之处在于：本实施例中的形状记忆聚合物复合材料变形体的中部柱体31侧面开有纵向缝隙33。较佳的，纵向缝隙33的数量为1-8条，当然纵向缝隙33的数量也可以根据实际需要作不同设定。纵向缝隙33在柱体切平面的投影为矩形、菱形、椭圆形或者纺锥形，开有纵向缝隙33的结构便于形状记忆聚合物复合材料变形体的制作，同时，纵向缝隙33在周向起减振作用。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种形状记忆聚合物复合材料柱形缓释机构，其特征在于，其包括转接部、端部卡套、形状记忆聚合物复合材料变形体和激励元件，所述形状记忆聚合物复合材料变形体的两端分别与所述端部卡套固定连接，所述转接部固定连接在所述端部卡套上，所述激励元件用于激励所述形状记忆聚合物复合材料变形体变形，从而使缓释机构两端距离发生变化；所述形状记忆聚合物复合材料变形体的侧面开有纵向缝隙。

2.根据权利要求1所述的一种形状记忆聚合物复合材料柱形缓释机构，其特征在于，所述形状记忆聚合物复合材料变形体包括中部柱体和端部挡盘，所述中部柱体的两端分别设置所述端部挡盘。

3.根据权利要求2所述的一种形状记忆聚合物复合材料柱形缓释机构，其特征在于，所述中部柱体与所述端部挡盘一体式成型，或者所述中部柱体与所述端部挡盘可拆卸式连接。

4.根据权利要求3所述的一种形状记忆聚合物复合材料柱形缓释机构，其特征在于，所述中部柱体为中空柱体或者实心柱体。

5.根据权利要求4所述的一种形状记忆聚合物复合材料柱形缓释机构，其特征在于，所述中部柱体的母线为直线或者曲线。

6.根据权利要求1所述的一种形状记忆聚合物复合材料柱形缓释机构，其特征在于，所述形状记忆聚合物复合材料变形体的横截面为圆形、椭圆形或者多边形。

7.根据权利要求1所述的一种形状记忆聚合物复合材料柱形缓释机构，其特征在于，所述纵向缝隙在所述形状记忆聚合物复合材料变形体切平面的投影为矩形、菱形、椭圆形或者纺锥形。

8.根据权利要求1所述的一种形状记忆聚合物复合材料柱形缓释机构，其特征在于，所述激励元件的激励方式可以通过热、电、磁、光或者溶液实现。

9.根据权利要求8所述的一种形状记忆聚合物复合材料柱形缓释机构，其特征在于，其还包括测距仪，所述测距仪安装在所述转接部上，用于测量所述形状记忆聚合物复合材料变形体两端的转接部之间的距离。