CN115145095B - 单向迷宫式复合柔性结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单向迷宫式复合柔性结构，设置于辐射散热器及遥感器之间，属于空间光学遥感技术领域，本发明单向迷宫式复合柔性结构包括本体部；设置在所述本体部一端的上凸台；以及设置在所述本体部另一端的下凸台；所述本体部内部形成有第一变形空间，所述第一变形空间与所述上凸台和所述下凸台形成封闭环形结构，其中，工作状态下，所述上凸台和所述下凸台之间传递应力，从而所述本体部的薄弱结构形变并吸收应变能，本发明具有能够实现大面积辐射散热器与遥感器之间的消热，并与辐射散热器安装和固定，达到消除或降低热应力的目的，具有结构简单、可靠、低应力、大形变的有益效果。

Description

单向迷宫式复合柔性结构

技术领域

本发明涉及空间光学遥感技术领域，尤其涉及一种单向迷宫式复合柔性结构。

背景技术

目前，在空间光学遥感领域，为了确保探测器等发热设备或制冷机等制冷设备能够正常工作，需要在遥感器合适位置设置大面积辐射散热器。随着辐射散热器面积的增加，工作时产生的变形量越来越大，这就要求在辐射散热器与遥感器之间设置消热结构，防止辐射散热器的热变形传递到相机本体部上；

传统的消热结构有单柔片结构、交错十字槽结构、铰链等形式，柔片结构与交错十字槽结构，虽然可以起到消热作用，但存在着形变小、热应力大等缺点，无法适应大面积辐射散热器产生的大形变，而铰链形式的消热结构，虽然能够产生大形变，但存在着零件多、形状复杂、抗振性差等缺点；

所以，就以上问题，本发明提供一种能够适用于大面积辐射散热器与遥感器之间的消热，结构简单、可靠、低应力、大形变的一种单向迷宫式复合柔性结构是必要的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种单向迷宫式复合柔性结构，能够实现大面积辐射散热器与遥感器之间的消热，并与辐射散热器安装和固定，达到消除或降低热应力的目的。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明公开的单向迷宫式复合柔性结构，设置于辐射散热器及遥感器之间，该单向迷宫式复合柔性结构包括；

本体部；

设置在所述本体部一端的上凸台；以及

设置在所述本体部另一端的下凸台；

所述本体部内部形成有第一变形空间，所述第一变形空间与所述上凸台和所述下凸台形成封闭环形结构，其中，工作状态下，所述上凸台和所述下凸台之间传递应力，从而所述本体部的薄弱结构形变并吸收应变能。

进一步的，所述第一变形空间的形状为连续迷宫路径，且所述第一变形空间从所述本体部一侧贯穿至另一侧。

进一步的，所述本体部包括若干柔片和若干刚片；

所述柔片和所述刚片依次首尾连接，所述柔片为所述薄弱结构；

所述上凸台和所述下凸台均与所述柔片连接；

其中，所述柔片和所述刚片的内壁形成所述第一变形空间边界线，所述柔片和所述刚片的外壁与所述上凸台和所述下凸台之间均形成有形状为开放式的第二变形空间边界线。

进一步的，所述本体部为左右对称结构，且若干所述柔片厚度相等。

进一步的，所述第二变形空间开口位置的所述刚片与所述上凸台和所述下凸台以搭接的形式交错布置。

进一步的，若干所述柔片相互平行，若干所述刚片相互平行、并垂直于所述柔片设置。

进一步的，相对设置的两个所述刚片和所述柔片均间隙设置。

进一步的，所述上凸台具有螺柱，通过所述螺柱固定所述本体部位置。

进一步的，所述本体部与所述上凸台和所述下凸台一体成型。

进一步的，所述本体部的材质为钛合金。

在上述技术方案中，本发明提供的单向迷宫式复合柔性结构，有益效果：

1、本发明设计的单向迷宫式复合柔性结构，其设置于辐射散热器及遥感器之间，当辐射散热器由于温度变化产生热变形时，牵动上凸台沿着柔片刚度较弱的方向产生一维平动，柔片发生变形，吸收应变能，并阻止应力自上而下传递到下凸台，遥感器因而得到保护；

2、本发明设计的本体部，其设置的柔片和刚片形成第一变形空间，通过第一变形空间使本体部具有迷宫式柔性环节，并受益于迷宫式柔性环节，避免了柔片的应力集中，同时可以提供较大的形变，可应用于辐射散热器面积大、工作温度范围宽的场合；

3、本发明设计的单向迷宫式复合柔性结构，多个组合使用，实现消热作用的同时，还能够实现对辐射散热器的运动学定位。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明公开的单向迷宫式复合柔性结构的主视图；

图2是本发明公开的单向迷宫式复合柔性结构的轴测图。

附图标记说明：

1、螺柱；2、上凸台；3、柔片I；4、刚片I；5、柔片II；6、刚片II；7、柔片III；8、刚片III；9、柔片IV；10、刚片IV；11、柔片V；12、下凸台；

100、第一变形空间；

200、第二变形空间。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

参见图1-2所示；

发明单向迷宫式复合柔性结构，设置于辐射散热器及遥感器之间，该单向迷宫式复合柔性结构包括：

本体部、设置在本体部一端的上凸台2、以及设置在本体部另一端的下凸台12；

本体部内部形成有第一变形空间100，第一变形空间100与上凸台2和下凸台12形成封闭环形结构，其中，工作状态下，上凸台2和下凸台12之间传递应力，从而本体部的薄弱结构形变并吸收应变能。

具体的，该结构中，本体部的顶端设置有上凸台2、本体部的底端设置有下凸台12，本体部和上凸台2和下凸台12一体成型，材质采用钛合金制成，本体部内部通过线切割工艺加工有第一变形空间100，通过第一变形空间100使该单向迷宫式复合柔性结构的本体部具有迷宫式柔性环节；

工作状态下，牵动上凸台2，应力在上凸台2和下凸台12之间传递，本体部沿着薄弱结构刚度较弱的方向产生一维平动，薄弱结构为本体部的柔片，本体部的柔片发生变形后，吸收应变能，并阻止应力自上而下传递到下凸台，遥感器因而得到保护；

其次，本体部内部形成第一变形空间，通过第一变形空间使本体部具有迷宫式柔性环节，并受益于迷宫式柔性环节，避免了柔片的应力集中，同时可以提供较大的形变，实现应用于辐射散热器面积大、工作温度范围宽的场合；

另外，多个单向迷宫式复合柔性结构组合使用，能够实现消热作用的同时，还能够实现对辐射散热器的运动学定位；

参见图1所示；

优选的，第一变形空间100的形状为连续迷宫路径，且第一变形空间100从本体部一侧贯穿至另一侧。

具体的，参见图1所示，第一变形空间100的形状为连续迷宫路径，也就是说迷宫路径在垂直于上凸台2和下凸台12长度方向的截面上的投影呈连续迷宫路径，该第一变形空间100深度方向从本体部一侧延伸至至另一侧，通过第一变形空间100使本体部形成迷宫式柔性环节，从而使本体部实现曲折的传力路径；

参见图1所示；

优选的，本体部包括若干柔片和若干刚片；

柔片和刚片依次首尾连接，柔片为薄弱结构；

上凸台2和下凸台12均与柔片连接；

其中，柔片和刚片的内壁形成第一变形空间100边界线，柔片和刚片的外壁与上凸台2和下凸台12之间均形成有形状为开放式的第二变形空间200边界线。

具体的，本体部为左右对称结构，其长度为20～30mm、宽度为15～20mm、高度为30～50mm(参见图1所示，沿竖直轴线方向为该单向迷宫式复合柔性结构的的高度，沿水平轴线方向为该单向迷宫式复合柔性结构的宽度)，刚片厚度为2～3mm，柔片厚度为0.5～1mm，刚片与柔片交汇处圆角为R0.5～R1mm；

本体部包括柔片I3、刚片I4、柔片II5、刚片II6、柔片III7、刚片III8、柔片IV9、刚片IV10、柔片V11，且若干柔片厚度相等，参见图1所示，本体部沿竖直轴线呈左右对称结构，柔片I3、刚片I4、柔片II5、刚片II6、柔片III7、刚片III8、柔片IV9、刚片IV10、柔片V11各包括两片、并分布在竖直轴线两侧，柔片和刚片依次首尾连接，柔片I3末端与上凸台2连接，柔片V11末端与下凸台12连接；

本体部的柔片和刚片采用线切割工艺加工而成，柔片和刚片内壁利用上凸台2和下凸台12合围后形成第一变形空间100的边界线，便于本体部沿着柔片刚度较弱的方向发生变形，吸收应变能，另外，柔片和刚片的外壁与上凸台2和下凸台12之间均形成有形状为开放式的第二变形空间200的边界线，利用第二变形空间200，便于优先驱动柔片I3和柔片V11变形；

参见图1所示；

优选的，变形空间200开口位置的刚片与上凸台2和下凸台12以搭接的形式交错布置。

具体的，该结构中，柔片I3和柔片V11的长度大于柔片II5和柔片IV9的长度，从而使刚片II6与上凸台2下表面之间产生间隙、刚片III8与下凸台12上表面之间产生间隙，进而形成变形空间200开口位置，在变形空间200开口位置刚片II6与上凸台2、刚片III8与下凸台12实现以搭接的形式交错布置，当柔片I3和柔片V11变形后，方便上凸台2和下凸台12通过刚片II6和刚片III8驱动柔片II5、柔片III7、柔片IV9变形，更好地吸收能量；

参见图1所示；

优选的，若干柔片相互平行，若干刚片相互平行、并垂直于柔片设置。

优选的，相对设置的两个刚片和柔片均间隙设置。

具体的，该结构中，通过将若干柔片相互平行设置，有利于柔片变形方向的一致性，通过将若干刚片相互平行、并垂直于柔片设置，且刚片的厚度大于柔片厚度，提高了该结构的整体强度，同时还有利于保证良好的应力传递，结构简单、可靠、低应力、大形变，并能够适用于大面积辐射散热器与遥感器之间的消热；

优选的，上凸台2具有螺柱1，通过螺柱1固定本体部位置。

具体的，该结构中，在上凸台2设置螺柱1，通过螺柱1与辐射散热器连接，并组装固定在辐射散热器上，实现消除或降低热应力的目的，另外，为了方便下凸台12与遥感器连接，下凸台12可以开设安装孔，安装孔通过螺钉与遥感器连接，安装孔可以是现有技术中的通孔或螺纹孔、或其他能够实现下凸台12与遥感器连接的孔，当然，下凸台12下表面也可以布设螺柱201，通过螺柱201与螺母配合，实现单向迷宫式复合柔性结构200与遥感器固定连接；

在上述技术方案中，本发明提供的单向迷宫式复合柔性结构，有益效果：

1、本发明设计的单向迷宫式复合柔性结构，其设置于辐射散热器及遥感器之间，当辐射散热器由于温度变化产生热变形时，牵动上凸台沿着柔片刚度较弱的方向产生一维平动，柔片发生变形，吸收应变能，并阻止应力自上而下传递到下凸台，遥感器因而得到保护；

2、本发明设计的本体部，其设置的柔片和刚片形成第一变形空间，通过第一变形空间使本体部具有迷宫式柔性环节，并受益于迷宫式柔性环节，避免了柔片的应力集中，同时可以提供较大的形变，可应用于辐射散热器面积大、工作温度范围宽的场合；

3、本发明设计的单向迷宫式复合柔性结构，多个组合使用，实现消热作用的同时，还能够实现对辐射散热器的运动学定位。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (9)

1.单向迷宫式复合柔性结构，设置于辐射散热器及遥感器之间，其特征在于，包括；

本体部；

设置在所述本体部一端的上凸台(2)；以及

设置在所述本体部另一端的下凸台(12)；

所述本体部内部形成有第一变形空间(100)，所述第一变形空间(100)与所述上凸台(2)和所述下凸台(12)形成封闭环形结构，其中，工作状态下，所述上凸台(2)和所述下凸台(12)之间传递应力，从而所述本体部的薄弱结构形变并吸收应变能；

所述第一变形空间(100)的形状为连续迷宫路径，所述迷宫路径在垂直于所述上凸台(2)和所述下凸台(12)长度方向的截面上的投影沿所述本体部内壁呈连续路径，所述第一变形空间(100)深度方向从所述本体部一侧延伸至另一侧，通过所述第一变形空间(100)使所述本体部形成迷宫式柔性环节，从而使所述本体部形成曲折的传力路径。

2.根据权利要求1所述的单向迷宫式复合柔性结构，其特征在于；

所述本体部包括若干柔片和若干刚片；

所述柔片和所述刚片依次首尾连接，所述柔片为所述薄弱结构；

所述上凸台(2)和所述下凸台(12)均与所述柔片连接；

其中，所述柔片和所述刚片的内壁形成所述第一变形空间(100)边界线，所述柔片和所述刚片的外壁与所述上凸台(2)和所述下凸台(12)之间均形成有形状为开放式的第二变形空间(200)边界线。

3.根据权利要求2所述的单向迷宫式复合柔性结构，其特征在于；

所述本体部为左右对称结构，且若干所述柔片厚度相等。

4.根据权利要求3所述的单向迷宫式复合柔性结构，其特征在于；

所述第二变形空间(200)开口位置的所述刚片与所述上凸台(2)和所述下凸台(12)以搭接的形式交错布置。

5.根据权利要求3所述的单向迷宫式复合柔性结构，其特征在于；

若干所述柔片相互平行，若干所述刚片相互平行、并垂直于所述柔片设置。

6.根据权利要求5所述的单向迷宫式复合柔性结构，其特征在于；

相对设置的两个所述刚片和所述柔片均间隙设置。

7.根据权利要求1所述的单向迷宫式复合柔性结构，其特征在于；

所述上凸台(2)具有螺柱(1)，通过所述螺柱(1)固定所述本体部位置。

8.根据权利要求1所述的单向迷宫式复合柔性结构，其特征在于；

所述本体部与所述上凸台(2)和所述下凸台(12)一体成型。

9.根据权利要求1或8所述的单向迷宫式复合柔性结构，其特征在于；

所述本体部的材质为钛合金。