CN109466800A - 一种空间展开机构的保障系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种空间展开机构的保障系统，涉及航天技术领域，包括形状记忆聚合物锁；所述形状记忆聚合物锁的一端与空间展开机构的主体相连，另一端与所述空间展开机构的分离机构相连；当所述形状记忆聚合物复合材料受到外部激励时，解除与所述分离机构之间的连接关系。本发明提供的空间展开机构的保障系统，利用形状记忆聚合物材料在一定外界条件激励下可以恢复其初始形状的特性，在空间展开机构通过传统的展开方式操作失败时，通过激励保障系统中的形状记忆聚合物材料，使之恢复初始形状，实现空间展开机构的被动展开，从而保障空间展开机构能够成功展开，提高航天器的可靠性与安全性。

Description

一种空间展开机构的保障系统

技术领域

本发明涉及航天技术领域，具体涉及一种空间展开机构的保障系统。

背景技术

传统空间展开机构的分离机构包括爆炸螺栓、火工锁、切割器等，在进行展开过程中，一旦分离机构解锁失败，将造成空间展开机构展开失败，航天器的部分功能受损，甚至报废。

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，提供一种空间展开机构的保障系统，包括形状记忆聚合物锁，所述形状记忆聚合物锁的材质为形状记忆聚合物复合材料；所述形状记忆聚合物锁的一端与空间展开机构的主体相连，另一端与所述空间展开机构的分离机构相连；当所述形状记忆聚合物复合材料受到外部激励时，解除与所述分离机构之间的连接关系；所述形状记忆聚合物锁包括形状记忆聚合物连接结构；所述形状记忆聚合物锁处于锁定状态时，所述形状记忆聚合物连接结构一端与所述空间展开机构的主体相连，另一端与所述分离机构相连；所述形状记忆聚合物锁处于释放状态时，解除所述形状记忆聚合物连接结构与所述分离机构之间的连接关系。

可选的，所述形状记忆聚合物锁还包括固定结构；所述固定结构固定连接于所述空间展开机构的主体上；所述形状记忆聚合物连接结构与所述固定结构相连。

可选的，对所述形状记忆聚合物复合材料进行激励的方式包括太阳光照射；所述形状记忆聚合物锁还包括光源汇聚结构；所述光源汇聚结构用于将太阳光汇聚于所述形状记忆聚合物连接结构。

可选的，所述光源汇聚结构包括光路转向管与凸透镜天窗；其中所述凸透镜天窗用于汇聚光线，所述凸透镜天窗设置于所述空间展开机构的展开结构；所述光路转向管用于控制光线的方向，所述光路转向管与所述空间展开机构的主体相连；所述凸透镜天窗汇聚的光线通过所述光路转向管后，直射所述形状记忆聚合物连接结构。

可选的，所述光路转向管包括反射面、光线输出部、孔结构，其中所述凸透镜天窗汇聚的光线通过所述孔结构直射所述反射面，并被所述反射面后，沿所述光线输出部直射所述形状记忆聚合物连接结构。

可选的，所述空间展开机构的保障系统还包括形状记忆聚合物铰链，所述形状记忆聚合物铰链的材质为形状记忆聚合物复合材料；所述形状记忆聚合物铰链设置于所述空间展开机构的转动关节处；所述形状记忆聚合物复合材料受到外部激励后，所述形状记忆聚合物铰链由收拢状态转化为展开状态，驱动所述空间展开机构展开；所述形状记忆聚合物铰链包括形状记忆聚合物层板，所述形状记忆聚合物层板的温度达到所述形状记忆聚合物复合材料的玻璃化转变温度后，由收拢状态转化为展开状态，驱动所述空间展开机构展开。

可选的，所述形状记忆聚合物铰链还包括第一铰动连杆、第二铰动连杆、活动轴；其中所述形状记忆聚合物层板一端与所述第一铰动连杆相连，另一端与所述第二铰动连杆相连；所述第一铰动连杆与所述第二铰动连杆铰接；所述活动轴的两端分别与所述第一铰动连杆以及所述第二铰动连杆转动连接；所述形状记忆聚合物铰链还包括锁定结构；所述锁定结构用于在所述形状记忆聚合物铰链处于展开状态时，对所述第一铰动连杆、所述第二铰动连杆进行锁定。

可选的，所述第一铰动连杆包括第一连接部，所述第二铰动连杆包括第二连接部，所述形状记忆聚合物层板的一端与所述第一连接部相连，另一端与所述第二连接部相连。

可选的，所述第一连接部的数量为两个，两个所述第一连接部分别设置于所述第一铰动连杆的两侧；所述第二连接部的数量为两个，两个所述第二连接部分别设置于所述第二铰动连杆的两侧。

可选的，所述锁定结构包括凸起与凹槽，其中所述第一铰动连杆/第二铰动连杆与所述第二铰动连杆/第一铰动连杆相连的一端设置有所述凸起，所述第二铰动连杆/第一铰动连杆与所述第一铰动连杆/第二铰动连杆相连的一端设置有所述凹槽，所述凹槽与所述凸起相配合以实现所述第一铰动连杆/第二铰动连杆与所述第二铰动连杆/第一铰动连杆之间的锁定。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明提供的空间展开机构的保障系统，利用形状记忆聚合物材料在一定外界条件激励下可以恢复其初始形状的特性，在空间展开机构通过传统的展开方式操作失败时，通过激励保障系统中的形状记忆聚合物材料，使之恢复初始形状，实现空间展开机构的被动展开，从而保障空间展开机构能够成功展开，提高航天器的可靠性与安全性。

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是本发明的形状记忆聚合物锁与空间展开机构的连接简图；

图2是本发明的形状记忆聚合物锁处于避光状态时的示意图；

图3是本发明的形状记忆聚合物锁解锁过程的示意图；

图4是本发明的太阳能展开电池阵的爆炸图；

图5是本发明的太阳能展开电池阵处于收拢状态的俯视图；

图6是本发明的太阳能展开电池阵处于展开状态的结构简图；

图7是本发明的形状记忆聚合物锁处于锁定状态时的简图；

图8是本发明的形状记忆聚合物锁处于释放状态时的简图；

图9是本发明的光路转向管的结构简图；

图10是本发明的光路转向示意图；

图11是本发明的形状记忆聚合物铰链展开过程的示意图；

图12是本发明的形状记忆聚合物铰链的展开状态示意图；

图13是本发明的形状记忆聚合物铰链的爆炸图；

图14是本发明的形状记忆聚合物铰链收拢状态的结构简图；

图15是本发明的形状记忆聚合物铰链展开过程中的结构简图；

图16是本发明的形状记忆聚合物铰链展开状态的结构简图；

图17是本发明的加强型结构形状记忆聚合物铰链的爆炸图；

图18是本发明的加强型结构形状记忆聚合物铰链收拢状态的结构简图；

图19是本发明的加强型结构形状记忆聚合物铰链展开过程中的结构简图；

图20是本发明的加强型结构形状记忆聚合物铰链展开状态的结构简图。

附图标记说明：

1-形状记忆聚合物锁；11-形状记忆聚合物连接结构；12-固定结构；13-光源汇聚结构；131-光路转向管；1311-反射面；1312-光线输出部；1313第一侧面；1314-孔结构；132-凸透镜天窗；2-太阳能展开电池阵；21-卫星主体；22-根部基座；23-根部支架；24-太阳能展开电池阵帆板；25-爆炸螺栓；3-形状记忆聚合物铰链；31-形状记忆聚合物层板；311-第二螺钉孔；312-第四螺钉孔；32-第一铰动连杆；321-第一连接部；3211-第一螺钉孔；33-第二铰动连杆；331-第二连接部；3311-第三螺钉孔；34-凸起；35-凹槽；36-活动轴。

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。

为保障空间展开机构的展开部署成功性，提高航天器的可靠性与安全性，本发明提供一种空间展开机构的保障系统，该保障系统包括形状记忆聚合物材料，利用形状记忆聚合物材料在一定外界条件激励下可以恢复其初始形状的特性，在空间展开机构通过传统的展开方式操作失败时，通过激励保障系统中的形状记忆聚合物材料，使之恢复初始形状，实现空间展开机构的被动展开，从而保障空间展开机构能够成功展开，提高航天器的可靠性与安全性。

本发明实施例中具体以安装于太阳能展开电池阵的保障系统为例，说明空间展开机构的保障系统的安装结构及工作原理。

实施例一

本实施例提供一种空间展开机构的保障系统，参见图1所示，该保障系统包括连接于空间展开机构上的形状记忆聚合物锁1，形状记忆聚合物锁1的材质为形状记忆聚合物复合材料；具体的，形状记忆聚合物锁1的一端与空间展开机构的主体固定连接，另一端与空间展开机构的分离机构相连；在分离机构解锁过程中操作失败时，通过外部条件激励形状记忆聚合物锁1，解除形状记忆聚合物锁1与分离机构之间的连接关系，从而使分离机构与展开机构的主体相分离，实现对分离机构的释放，保障分离机构成功解锁。

具体以安装于太阳能展开电池阵2的保障系统为例进行说明。参见图2-图4所示，太阳能展开电池阵2包括卫星主体21、根部基座22、根部支架23、太阳能展开电池阵帆板24，其中根部基座22连接于卫星主体21上，根部支架23的一端与根部基座22相连，另一端与太阳能展开电池阵帆板24相连；根部支架23为可折叠结构，通过根部支架23的折叠与展开控制太阳能展开电池阵帆板24的收拢与展开。

太阳能展开电池阵2还包括分离机构，本实施例中的分离机构为爆炸螺栓25；分离机构的一端与卫星主体21相连，另一端与太阳能展开电池阵帆板24相连；当太阳能展开电池阵帆板24展开时，控制爆炸螺栓25分离，使太阳能展开电池阵帆板24弹出并展开。

本实施例中的形状记忆聚合物锁1一端与卫星主体21相连，另一端与分离机构相连；在分离机构分离操作失败时，通过外部条件激励形状记忆聚合物锁1，解除形状记忆聚合物锁1与分离机构之间的连接关系，从而使分离机构与卫星主体21相分离，实现对分离机构的释放，保障分离机构成功解锁。

本实施例进一步在分离机构，即爆炸螺栓25的底部设置压缩弹簧，从而当形状记忆聚合物锁1解锁后，在弹簧的作用下，爆炸螺栓25被弹簧弹出。

本实施例中对状记忆聚合物锁1进行激励的外部条件包括电加热以及太阳光照射；通过电加热或太阳光照射提高形状记忆聚合物复合材料的温度，当该温度高于形状记忆聚合物复合材料的玻璃化转变温度时，形状记忆聚合物复合材料恢复其初始形状，变为平直的展开状态，实现对分离机构的释放，保障分离机构成功解锁。

当激励方式为电加热时，在形状记忆聚合物锁1的表面贴敷电阻膜，需要解锁时，给贴敷于形状记忆聚合物锁1的表面的电阻膜通电，以使其产生热量来实现形状记忆聚合物锁1温度的升高。

当激励方式为太阳光照射时，通过调整空间展开机构的姿态，使太阳光直射于形状记忆聚合物锁1的表面，利用太阳光照射提供的热量来实现形状记忆聚合物锁1温度的升高。

本实施例中太阳光激励的方式还包括，形状记忆聚合物锁1在受到太阳光照射时，在光斑处发生断裂，从而从而使分离机构与卫星主体21相分离，实现对分离机构的释放，保障分离机构成功解锁。

本实施例中形状记忆聚合物复合材料包括基体与增强相，其中基体包括苯乙烯形状记忆聚合物、环氧形状记忆聚合物、双马来酰亚胺形状记忆聚合物、酚醛形状记忆聚合物、氰酸酯形状记忆聚合物、聚酰亚胺形状记忆聚合物中的至少一种；增强相包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、硼纤维、石墨粉、镍粉、碳纳米管中的至少一种。

本实施例中形状记忆聚合物锁1包括形状记忆聚合物连接结构11，该形状记忆聚合物连接结构11的材质为形状记忆聚合物复合材料；当空间展开机构未展开或在展开过程中分离机构与空间展开机构的主体成功分离时，形状记忆聚合物锁1处于锁定状态，此时形状记忆聚合物连接结构11的一端与空间展开机构的主体，即卫星主体21固定连接，另一端与分离机构相连，限制分离机构的位移；当分离机构与卫星主体21分离操作失败时，通过外部条件激励形状记忆聚合物连接结构11，使形状记忆聚合物连接结构11的形状发生改变，恢复其初始预设的形状，使形状记忆聚合物锁1转变为释放状态，解除对分离机构的限制，实现对分离机构的释放，保障分离机构成功解锁。

本实施例中对形状记忆聚合物连接结构11的激励方式包括太阳光照射，具体激励方法为，在分离机构分离操作正常运行时，不需要形状记忆聚合物锁1解锁，参见图2所示，此时调整空间展开机构的姿态，使形状记忆聚合物锁处于避光状态；当分离机构分离操作失败时，通过调整空间展开机构的姿态，参见图3所示，使太阳光对形状记忆聚合物连接结构11进行照射；在太阳光照射下，形状记忆聚合物连接结构11的温度升高，当该温度升高至构成形状记忆聚合物连接结构11的形状记忆复合材料的玻璃化转变温度后，形状记忆聚合物连接结构11发生形变，恢复其初始形状，形状记忆聚合物锁1由锁定状态转化为释放状态，实现解锁。

为便于实现形状记忆聚合物锁1对分离机构的锁定以及释放，本实施例中设定形状记忆聚合物连接结构11的初始状态为平直的板状结构，工作状态为U型、V型或钩状结构；当形状记忆聚合物锁1处于锁定状态时，通过形状记忆聚合物连接结构11的U型、V型或钩状结构钩住分离机构的底部实现对分离机构的固定；当形状记忆聚合物锁1处于释放状态时，形状记忆聚合物连接结构11的形状恢复平直的板状结构，从而解除对分离机构的限制，实现对分离机构的释放。

本实施例提供的空间展开机构的保障系统，通过设置连接于空间展开机构主体与分离机构之间的形状记忆聚合物锁，利用形状记忆聚合物材料在一定外界条件激励下可以恢复其初始形状的特性，在分离机构与空间展开机构的主体分离操作失败时，对形状记忆聚合物锁进行激励，使形状记忆聚合物锁由锁定状态转化为释放状态，实现分离机构与空间展开机构主体的分离，从而保障空间展开机构能够成功展开，提高航天器的可靠性与安全性。

本实施例提供的空间展开机构的保障系统，选用太阳光照射的方式对形状记忆聚合物锁进行激励，该激励方式不需要提供额外的电能，节能环保，可靠性高。

实施例二

在实施例一的基础上，本实施例中的形状记忆聚合物锁1还包括固定结构12；参见图4所示，固定结构12固定连接于空间展开机构的主体上；形状记忆聚合物连接结构11与固定结构12相连。

具体的，本实施例以形状记忆聚合物连接结构11的形状为U型为例，说明形状记忆聚合物连接结构11与固定结构12之间的连接关系。参见图5所示，形状记忆聚合物锁1处于锁定状态时，形状记忆聚合物连接结构11的形状为U型结构，该U型结构包括两个相互平行的平直边框，将其中一个边框与固定结构12相连，即通过该固定结构12将形状记忆聚合物连接结构11的一个U型结构的边框连接于卫星主体21上，该U型结构的另一边框与固定结构12不相连；其中形状记忆聚合物连接结构11与固定结构12的连接方式可以为粘接、紧固件连接等，本实施例优选在固定结构12上开设与形状记忆聚合物连接结构11相适配的凹槽，通过该凹槽对形状记忆聚合物连接结构11进行固定。形状记忆聚合物连接结构11通过U型结构对分离机构的底部进行连接，限制分离机构的位移，实现对分离机构的锁定；当分离机构与卫星主体21分离操作失败时，通过太阳光照射形状记忆聚合物连接结构11，在太阳光照射作用下，形状记忆聚合物连接结构11的温度升高，当温度达到形状记忆聚合物复合材料的玻璃化转变温度时，形状记忆聚合物连接结构11恢复至平直的板状结构，参见图6所示，形状记忆聚合物连接结构11与分离机构之间的连接关系断开，解除形状记忆聚合物连接结构11对分离机构的限制，使分离结构脱离卫星主体21，实现形状记忆聚合物锁1的释放。

为便于通过太阳光照射的方式对形状记忆聚合物连接结构11进行激励，进一步提高形状记忆聚合物锁1的可靠性，本实施例中的形状记忆聚合物锁1还包括光源汇聚结构13；该光源汇聚结构13用于将太阳光汇聚于形状记忆聚合物连接结构11。

当分离机构可正常操作时，不需要保障系统的运行，此时可调整空间展开空间展开机构的姿态，使光源汇聚结构13处于避光状态；相反，当分离机构分离失败时，调整空间展开机构的姿态，使太阳光通过光源汇聚结构13后，汇聚于形状记忆聚合物连接结构11，以加快形状记忆聚合物复合材料的升温速度，缩短形状记忆聚合物锁1的解锁时间，提高空间展开机构的保障系统的工作效率。

参见图7、图8所示，本实施例中的光源汇聚结构13具体包括光路转向管131与凸透镜天窗132；其中凸透镜天窗132中设置有凸透镜，利用凸透镜对太阳光的汇聚作用，通过凸透镜天窗132来汇聚光线；光路转向管131用于控制光线的方向；凸透镜天窗132固定连接于空间展开机构的展开装置，即太阳能展开电池阵帆板54的表面；光路转向管131固定连接于空间展开机构的主体，即卫星主体21上，且与形状记忆聚合物连接结构11相邻设置；凸透镜天窗132汇聚的光线通过光路转向管131后，光路转向管131控制太阳光线直射至形状记忆聚合物连接结构11，利用太阳光的照射不断集聚热量使形状记忆聚合物连接结构11达到自身的玻璃化转换温度，形状记忆聚合物连接结构11由U型回复到直线形状，实现解锁目的。

本实施例提供的形状记忆聚合物锁，通过设置固定结构来对形状记忆聚合物连接结构进行固定，从而加强了形状记忆聚合物连接结构与空间展开机构之间的连接强度，提高了空间展开机构保障系统的可靠性。

本实施例提供的形状记忆聚合物锁，通过设置光源汇聚结构，加快形状记忆聚合物复合材料的升温速度，缩短形状记忆聚合物锁的解锁时间，提高空间展开机构的保障系统的工作效率，增强空间展开机构保障系统的可靠性。

实施例三

在实施例二的基础上，参见图9所示，本实施例中光路转向管131包括反射面1311、光线输出部1312、孔结构1314，其中凸透镜天窗132汇聚的光线通过孔结构1314直射反射面1311，并被反射面1311反射后，沿光线输出部1312直射形状记忆聚合物连接结构11。

具体的，本实施例中凸透镜天窗132为顶部安装有凸透镜的四棱柱筒，该四棱柱筒镶嵌安装于空间展开机构展开结构，即太阳能展开电池阵帆板24的最外侧，凸透镜主光轴与太阳能展开电池阵帆板24的外表面之间设置一夹角θ，该夹角可以为90°，也可以为0°-90°范围内的任意角度。

本实施例中的光路转向管131为四棱柱体玻璃管，该四棱柱体玻璃管与空间展开机构的主体，即卫星主体21相连；光路转向管131包括一反射面1311以及一光线输出部1312，其中光线输出部1312与形状记忆聚合物连接结构11相邻，从光线输出部1312射出的光线能够直射形状记忆聚合物连接结构11；反射面1311位于远离形状记忆聚合物连接结构11的一端，汇聚于凸透镜天窗132主光轴的光线能够直射至反射面1311，且光线被反射面1311反射后，能够沿光线输出部1312射出；为使反射面1311反射后的光线能够沿光线输出部1312的方向射出，反射面1311与光线输出部1312倾斜设置，反射面1311与光线输出部1312之间的夹角根据凸透镜天窗132的主光轴与太阳能展开电池阵帆板24的外表面的夹角而定。

为便于汇聚于凸透镜天窗132主光轴的光线能够被反射面1311所反射，本实施例在四棱柱体玻璃管与凸透镜天窗132相对设置的侧面，即第一侧面1313上设置有孔结构1314，且该孔结构1314位于反射面1311于第一侧面1313上的投影处。

凸透镜的主光轴与光路转向管131上的孔结构1314相对设置；即太阳光线经凸透镜天窗132汇聚后，沿着凸透镜的主光轴直射孔结构1314，太阳光线经反射面1311折射后，方向发生转变，沿光线输出部1312射出，直射至形状记忆聚合物连接结构11。

为使沿凸透镜主光轴射出的光线能够直射孔结构1314，凸透镜主光轴应与空间展开机构的展开结构，即太阳能展开电池阵帆板24的外表面之间设置一夹角θ，该夹角可以为90°，也可以为0°-90°范围内的任意角度；根据光线折射的原理，为保证经光路转向管131转向后的光线能够直射形状记忆聚合物连接结构11，参见图10所示，光路转向管131中反射面1311的法线与太阳能展开电池阵帆板24的外表面之间的夹角应为θ/2。

如凸透镜主光轴与空间展开机构的展开结构的外表面之间夹角为90°时，设置光路转向管131中第一侧面1313与四棱柱玻璃管的反射面1311之间的夹角为45°，当传统分离机构11的操作失败时，调整空间展开机构的姿态，使太阳光直射凸透镜天窗132，经凸透镜汇聚后的光线直射孔结构1314，直射入孔结构1314内的光线经反射面1311折射后，方向转变90°，沿光线输出部1312射出，直射至形状记忆聚合物连接结构11。

本实施例提供的形状记忆聚合物锁，通过光路转向管与凸透镜天窗相配合，利用凸透镜对太阳光线的汇聚作用，以及光路转向管对光线的折射，使得经凸透镜汇聚后的阳光能够直射形状记忆聚合物连接结构，促进形状记忆聚合物锁解锁，解除对分离机构的限制，保障保障空间展开机构能够成功展开，提高航天器的可靠性与安全性。

实施例四

在上述实施例的基础上，本实施例提供的空间展开机构的保障系统还包括形状记忆聚合物铰链3，形状记忆聚合物铰链3的材质为形状记忆聚合物复合材料；该形状记忆聚合物铰链3设置于空间展开机构的转动关节处，受到外部激励后，形状记忆聚合物铰链3由收拢状态转化为展开状态，驱动空间展开机构展开。

具体的，参见图4-图6所示，形状记忆聚合物铰链3设置于太阳能展开电池阵帆板24的转动关节处，受到外部激励后，形状记忆聚合物铰链3由收拢状态转化为展开状态，驱动太阳能展开电池阵帆板24展开。

本实施例中的形状记忆聚合物铰链3利用形状记忆聚合物受到外部激励可以恢复其初始形状的特性，设置形状记忆聚合物铰链3的收拢状态为U型结构，展开状态为平直结构；当空间展开机构不展开时，形状记忆聚合物铰链3为收拢状态；当需要将空间展开机构展开时，通过外部激励形状记忆聚合物铰链3，使形状记忆聚合物铰链3恢复为平直的展开状态，同时驱动与之相连的空间展开机构展开。

本实施例中对形状记忆聚合物铰链3进行激励的方式包括电加热以及太阳光照射；通过电加热或太阳光照射提高形状记忆聚合物复合材料的温度，当该温度高于形状记忆聚合物复合材料的玻璃化转变温度时，形状记忆聚合物复合材料恢复其初始形状，变为平直的展开状态，从而带动空间展开机构展开，保障空间展开机构的正常运行。

当激励方式为电加热时，在形状记忆聚合物铰链3的表面贴敷电阻膜，需要展开空间展开机构时，给贴敷于形状记忆聚合物铰链3的表面的电阻膜通电，以使其产生热量来实现形状记忆聚合物铰链3温度的升高。

当激励方式为太阳光照射时，通过调整空间展开机构的姿态，参见图11、12所示，使太阳光直射于形状记忆聚合物铰链3的表面，利用太阳光照射提供的热量来实现形状记忆聚合物铰链3温度的升高，使其变形，在变形的同时驱动空间展开机构展开，保障空间展开机构的正常运行。

本实施例中形状记忆聚合物复合材料包括基体与增强相，其中基体包括苯乙烯形状记忆聚合物、环氧形状记忆聚合物、双马来酰亚胺形状记忆聚合物、酚醛形状记忆聚合物、氰酸酯形状记忆聚合物、聚酰亚胺形状记忆聚合物中的至少一种；增强相包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、硼纤维、石墨粉、镍粉、碳纳米管中的至少一种。

本实施例提供的空间展开机构的保障系统，通过在空间展开机构的转动关节处设置形状记忆聚合物铰链，利用形状记忆聚合物复合材料在受到外部激励时能够产生形变，恢复初始形状的特性，通过激励形状记忆聚合物铰链使其变形，在变形的同时驱动空间展开机构展开，保障空间展开机构的正常运行。

本实施例提供的空间展开机构的保障系统，通过太阳光照射来激励形状记忆聚合物铰链产生形变，该激励方式不需要提供额外的电能，节能环保，可靠性高。

实施例五

在实施例四的基础上，参见图13所示，本实施例中的形状记忆聚合物铰链3包括形状记忆聚合物层板31，形状记忆聚合物层板31的材质为形状记忆聚合物复合材料，形状记忆聚合物层板31的温度达到形状记忆聚合物复合材料的玻璃化转变温度后，由收拢状态转化为展开状态，从而驱动空间展开机构展开。

为增强形状记忆聚合物铰链3展开后的刚度，确保形状记忆聚合物铰链在空间展开机构服役期间正常运行，本实施例中的形状记忆聚合物铰链3还包括第一铰动连杆32、第二铰动连杆33；其中形状记忆聚合物层板31一端与第一铰动连杆32相连，另一端与第二铰动连杆33相连；第一铰动连杆32与第二铰动连杆33铰接。

参见图14-图16所示，由于形状记忆聚合物层板31的两端分别与第一铰动连杆32、第二铰动连杆33相连，形状记忆聚合物层板31在形变过程中带动与之相连的铰动连杆转动，使得相互铰接的两个铰动连杆随着形状记忆聚合物层板31的收拢而收拢，随形状记忆聚合物层板31的展开而展开；为增强形状记忆聚合物铰链3的刚度，本实施例中第一铰动连杆32、第二铰动连杆33均选用刚性的材质，如不锈钢等。此外，形状记忆聚合物层板31的数量可以为一个；为增强强度，也可设置为两个；两个形状记忆聚合物层板31平行设置，共同驱动形状记忆聚合物铰链3的收拢与展开。

其中形状记忆聚合物层板31与第一铰动连杆32、第二铰动连杆33之间的连接方式可以为粘接、紧固件连接等常规的连接方式；本实施例优选形状记忆聚合物层板31与第一铰动连杆32、第二铰动连杆33通过紧固件连接；具体的，在第一铰动连杆32远离第二铰动连杆33的一端设置有第一连接部321，在该第一连接部321上设置有第一螺钉孔3211，与之相应的形状记忆聚合物层板31上相应的位置处设置有第二螺钉孔311，通过螺钉依次穿过第二螺钉孔311、第一螺钉孔3211实现形状记忆聚合物层板31与第一铰动连杆32的固定；同样，在第二铰动连杆33远离第一铰动连杆32的一端设置有第二连接部331，在该第二连接部331上设置有第三螺钉孔3311，与之相应的形状记忆聚合物层板31上相应的位置处设置有第四螺钉孔312，通过螺钉依次穿过第四螺钉孔312、第三螺钉孔3311实现形状记忆聚合物层板31与第二铰动连杆33的固定。

进一步的，参见图17-图20所示，本实施例中的形状记忆聚合物铰链3可以设置为双侧形状记忆聚合物层合板加强型结构，即第一铰动连杆32包括相互对称的两个第一连接部321，两个第一连接部321对称分布于第一铰动连杆32的两侧；同样，第二铰动连杆33包括相互对称的两个第二连接部331，两个第二连接部331对称分布于第二铰动连杆33的两侧；相应的，形状记忆聚合物层板31为两组，两组形状记忆聚合物层板31分别设置于第一铰动连杆32以及第二铰动连杆33的两侧，两组形状记忆聚合物层板31的两端分别与第一铰动连杆32以及第二铰动连杆33相连。

将形状记忆聚合物铰链3设置为双侧形状记忆聚合物层合板加强型结构，通过对称分布的两组形状记忆聚合物层板31的变形来驱动形状记忆聚合物铰链3的收拢与展开，进而驱动空间展开机构的收拢与展开，进一步提高了形状记忆聚合物铰链3的驱动作用，保障空间展开机构的顺利展开，提高了空间展开机构的可靠性与安全性。

实施例六

在实施例五的基础上，参见图13-图16所示，本实施例中第一铰动连杆32与第二铰动连杆33之间设置有锁定结构。

第一铰动连杆32、第二铰动连杆33之间通过齿轮啮合来实现铰接。为使形状记忆聚合物铰链3处于展开状态时，第一铰动连杆32、第二铰动连杆33能够锁定，从而增强形状记忆聚合物铰链3的稳定性，本实施例提供的第一铰动连杆32与第二铰动连杆33之间设置有锁定结构，具体的，该锁定结构包括设置于第一铰动连杆32/第二铰动连杆33与第二铰动连杆33/第一铰动连杆32相连的一端的凸起34，以及设置于第二铰动连杆33/第一铰动连杆32与第一铰动连杆32/第二铰动连杆33相连的一端的凹槽35，其中凹槽35与凸起34相配合以实现第一铰动连杆32/第二铰动连杆33与第二铰动连杆33/第一铰动连杆32之间的锁定。当形状记忆聚合物铰链3处于展开状态时，凸起34卡入凹槽35内，实现第一铰动连杆32与第二铰动连杆33之间的锁定，从而提高形状记忆聚合物铰链3的可靠性。

本实施例提供的形状记忆聚合物铰链，进一步在第一铰动连杆、第二铰动连杆设置锁定结构，通过锁定结构对处于展开状态的形状记忆聚合物铰链进行锁定，提高形状记忆聚合物铰链的稳定性，从而提高空间展开机构的可靠性与安全性。

实施例七

在实施例六的基础上，参见图13-图16所示所示，为避免第一铰动连杆32、第二铰动连杆33在展开过程中脱离，增强形状记忆聚合物铰链3的稳定性，本实施例提供的形状记忆聚合物铰链3还包括活动轴36，活动轴36的两端分别与第一铰动连杆32以及第二铰动连杆33转动连接。

在形状记忆聚合物铰链3展开过程中，随着形状记忆聚合物层板31产生形变，带动相互铰接的第一铰动连杆32、第二铰动连杆33通过齿轮的啮合而逐渐展开；由于活动轴36的两端分别与第一铰动连杆32以及第二铰动连杆33转动连接，第一铰动连杆32、第二铰动连杆33在展开的同时，均受到活动轴36的限制作用，从而避免第一铰动连杆32、第二铰动连杆33从齿轮啮合处脱出，进而保障形状记忆聚合物铰链3的顺利运行。

本实施例提供的形状记忆聚合物铰链，通过设置活动轴来对第一铰动连杆、第二铰动连杆进行连接，进一步增强了第一铰动连杆、第二铰动连杆之间的连接强度，提高形状记忆聚合物铰链的稳定性，从而提高空间展开机构的保障系统的可靠性与安全性，保障空间展开机构的顺利运行。

需要说明的是，本发明提供的空间展开机构的保障系统，形状记忆聚合物锁1与形状记忆聚合物铰链3为两个独立的结构，这两个结构可以联合作用，也可单独作用，可根据实际情况进行选择。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种空间展开机构的保障系统，其特征在于，包括形状记忆聚合物锁(1)，所述形状记忆聚合物锁(1)的材质为形状记忆聚合物复合材料；所述形状记忆聚合物锁(1)的一端与空间展开机构的主体相连，另一端与所述空间展开机构的分离机构相连；当所述形状记忆聚合物复合材料受到外部激励时，解除与所述分离机构之间的连接关系；所述形状记忆聚合物锁(1)包括形状记忆聚合物连接结构(11)；所述形状记忆聚合物锁(1)处于锁定状态时，所述形状记忆聚合物连接结构(11)一端与所述空间展开机构的主体相连，另一端与所述分离机构相连；所述形状记忆聚合物锁(1)处于释放状态时，解除所述形状记忆聚合物连接结构(11)与所述分离机构之间的连接关系。

2.如权利要求1所述的空间展开机构的保障系统，其特征在于，所述形状记忆聚合物锁(1)还包括固定结构(12)；所述固定结构(12)固定连接于所述空间展开机构的主体上；所述形状记忆聚合物连接结构(11)与所述固定结构(12)相连。

3.如权利要求2所述的空间展开机构的保障系统，其特征在于，对所述形状记忆聚合物复合材料进行激励的方式包括太阳光照射；所述形状记忆聚合物锁(1)还包括光源汇聚结构(13)；所述光源汇聚结构(13)用于将太阳光汇聚于所述形状记忆聚合物连接结构(11)。

4.如权利要求3所述的空间展开机构的保障系统，其特征在于，所述光源汇聚结构(13)包括光路转向管(131)与凸透镜天窗(132)；其中所述凸透镜天窗(132)用于汇聚光线，所述凸透镜天窗(132)设置于所述空间展开机构的展开结构；所述光路转向管(131)用于控制光线的方向，所述光路转向管(131)与所述空间展开机构的主体相连；所述凸透镜天窗(132)汇聚的光线通过所述光路转向管(131)后，直射所述形状记忆聚合物连接结构(11)。

5.如权利要求4所述的空间展开机构的保障系统，其特征在于，所述光路转向管(131)包括反射面(1311)、光线输出部(1312)、孔结构(1314)，其中所述凸透镜天窗(132)汇聚的光线通过所述孔结构(1314)直射所述反射面(1311)，并被所述反射面(1311)后，沿所述光线输出部(1312)直射所述形状记忆聚合物连接结构(11)。

6.如权利要求1所述的空间展开机构的保障系统，其特征在于，所述空间展开机构的保障系统还包括形状记忆聚合物铰链(3)，所述形状记忆聚合物铰链(3)的材质为形状记忆聚合物复合材料；所述形状记忆聚合物铰链(3)设置于所述空间展开机构的转动关节处；所述形状记忆聚合物复合材料受到外部激励后，所述形状记忆聚合物铰链(3)由收拢状态转化为展开状态，驱动所述空间展开机构展开；所述形状记忆聚合物铰链(3)包括形状记忆聚合物层板(31)，所述形状记忆聚合物层板(31)的温度达到所述形状记忆聚合物复合材料的玻璃化转变温度后，由收拢状态转化为展开状态，驱动所述空间展开机构展开。

7.如权利要求6所述的空间展开机构的保障系统，其特征在于，所述形状记忆聚合物铰链(3)还包括第一铰动连杆(32)、第二铰动连杆(33)、活动轴(35)；其中所述形状记忆聚合物层板(31)一端与所述第一铰动连杆(32)相连，另一端与所述第二铰动连杆(33)相连；所述第一铰动连杆(32)与所述第二铰动连杆(33)铰接；所述活动轴(35)的两端分别与所述第一铰动连杆(32)以及所述第二铰动连杆(33)转动连接；所述形状记忆聚合物铰链(3)还包括锁定结构；所述锁定结构用于在所述形状记忆聚合物铰链(3)处于展开状态时，对所述第一铰动连杆(32)、所述第二铰动连杆(33)进行锁定。

8.如权利要求7所述的空间展开机构的保障系统，其特征在于，所述第一铰动连杆(32)包括第一连接部(321)，所述第二铰动连杆(33)包括第二连接部(331)，所述形状记忆聚合物层板(31)的一端与所述第一连接部(321)相连，另一端与所述第二连接部(331)相连。

9.如权利要求8所述的空间展开机构的保障系统，其特征在于，所述第一连接部(321)的数量为两个，两个所述第一连接部(321)分别设置于所述第一铰动连杆(32)的两侧；所述第二连接部(331)的数量为两个，两个所述第二连接部(331)分别设置于所述第二铰动连杆(33)的两侧。

10.如权利要求7所述的空间展开机构的保障系统，其特征在于，所述锁定结构包括凸起(34)与凹槽(35)，其中所述第一铰动连杆(32)/第二铰动连杆(33)与所述第二铰动连杆(33)/第一铰动连杆(32)相连的一端设置有所述凸起(34)，所述第二铰动连杆(33)/第一铰动连杆(32)与所述第一铰动连杆(32)/第二铰动连杆(33)相连的一端设置有所述凹槽(35)，所述凹槽(35)与所述凸起(34)相配合以实现所述第一铰动连杆(32)/第二铰动连杆(33)与所述第二铰动连杆(33)/第一铰动连杆(32)之间的锁定。