CN118220531A - 基于智能复合材料的双向展收遮光罩及工作方法和航天器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于智能复合材料的双向展收遮光罩及工作方法和航天器，涉及航天装置技术领域。本发明的基于智能复合材料的双向展收遮光罩利用智能复合材料和形状记忆合金的特性，设置遮光膜、展开驱动件和收拢驱动件，通过具有智能复合材料的展开驱动件和具有形状记忆合金的收拢驱动件的配合，可实现遮光膜的双向展收过程，对遮光膜的冲击较小，且展收过程无需复杂驱动结构，可有效提升展收稳定性，同时利于智能复合材料在未受外界激励下的高刚度，可有效提升对遮光膜的支撑稳定性，进而有效提升基于智能复合材料的双向展收遮光罩的工作稳定性，且整个遮光罩的结构简单，结构质量较小，可有效提升运载工作的运载能力。

Description

基于智能复合材料的双向展收遮光罩及工作方法和航天器

技术领域

本发明涉及航天装置技术领域，具体而言，涉及一种基于智能复合材料的双向展收遮光罩及工作方法和航天器。

背景技术

随着航天器的大型化和光学仪器的不断发展，对光学系统杂散光的抑制也提出了更加苛刻的要求，一般要安装遮光设备如遮光罩等结构实现对外来杂散光的抑制，提高成像质量。

目前，航天器如卫星等结构上使用的遮光罩结构一般为刚性结构，通常通过机械结构实现遮光罩的展收，而机械结构的刚性驱动方式易对遮光罩的展收过程产生冲击，造成遮光罩的展收稳定性较差，继而对遮光罩的使用可靠性产生不利影响。

发明内容

本发明解决的问题是如何提升航天器上遮光罩展收过程中的稳定性，以提升遮光罩的使用可靠性。

为解决上述问题，一方面，本发明提供一种基于智能复合材料的双向展收遮光罩，包括遮光膜、展开驱动件和收拢驱动件，所述展开驱动件与所述遮光膜驱动连接，所述收拢驱动件与所述展开驱动件驱动连接；

所述遮光膜用于展开和收拢，所述展开驱动件由包括智能复合材料的原料制成且具有初始形状和临时形状，所述收拢驱动件由包括形状记忆合金的原料制成且具有拉伸状态和收缩状态，所述收拢驱动件的变形方向与所述遮光膜的展收方向相同；

当所述遮光膜展开后，所述收拢驱动件处于所述拉伸状态，所述展开驱动件处于所述初始形状，所述收拢驱动件用于在外界激励下转为所述收缩状态，以驱动处于外界激励下的所述展开驱动件沿所述遮光膜的收拢方向变形至所述临时形状，供所述展开驱动件驱动所述遮光膜收拢；

当所述遮光膜收拢后，处于所述临时形状的所述展开驱动件用于在外界激励下沿所述遮光膜的展开方向变形至所述初始形状，以驱动所述遮光膜展开，并驱动所述收拢驱动件转为所述拉伸状态。

相对于现有技术，本发明的基于智能复合材料的双向展收遮光罩的有益效果包括：基于智能复合材料和形状记忆合金的特性，设置遮光膜、展开驱动件和收拢驱动件组成基于智能复合材料的双向展收遮光罩，其中展开驱动件与遮光膜驱动连接，而展开驱动件由包括智能复合材料的原料制成且具有初始形状和临时形状，在展开驱动件处于临时形状时，遮光膜处于收拢状态，此时若需实现遮光膜的展开，可对处于临时形状的展开驱动件施加如热激励等外界激励使其转为低刚度形态，此时展开驱动件可沿遮光膜的展开方向变形至初始形状，从而带动遮光膜展开，实现遮光膜的无电机驱动的展开，整个过程由展开驱动件的自变形驱动，使得遮光膜缓慢展开，对遮光膜的冲击较小，可有效提升基于智能复合材料的双向展收遮光罩在展开过程中的稳定性，且在外界激励消除后，展开驱动件可具有较高的弹性模量和刚度，从而对遮光膜的展开形态进行稳定支撑，进而提升基于智能复合材料的双向展收遮光罩的使用可靠性；在此基础上，设置收拢驱动件与展开驱动件驱动连接，在展开驱动件处于初始形状时，收拢驱动件处于拉伸状态，而收拢驱动件的收缩状态为初始状态，此时对收拢驱动件施加如热激励等外界激励时，收拢驱动件可由拉伸状态向收缩状态转换，而收拢驱动件的变形方向与遮光膜的展收方向相同，因此此时若施加热激励等外界激励使得展开驱动件处于低刚度形态，收拢驱动件在沿变形方向收缩的同时，可带动初始形状下的展开驱动件沿遮光膜的收拢方向变形至临时形状，进而带动遮光膜收拢，而整个收拢过程是在形状记忆合金的收缩作用下带动完成的，使得遮光膜缓慢收拢，对遮光膜的冲击较小，可有效提升基于智能复合材料的双向展收遮光罩在收拢过程中的稳定性，且在展开驱动件的外界激励消除后，展开驱动件可具有较高的弹性模量和刚度，此时再消除收拢驱动件的外界激励，收拢驱动件的变形缓慢停止并维持在收缩状态，即解除展开驱动件受到的收拢驱动件给予的外力，展开驱动件即可保持在临时形状，不但可对收拢的遮光膜进行限位，保证智能复合材料的双向展收空间遮光罩的收拢稳定，而且可将收拢驱动件限定在收缩状态，这样在遮光膜需要再次展开时，通过展开驱动件转变为初始形状产生的回复力的驱动下，收拢驱动件可转为拉伸状态，进而便于后续对遮光膜的收拢，从而使得遮光膜可在展开驱动件和收拢驱动件的配合下，实现双向的展收过程，且整个过程只需对展开驱动件和收拢驱动件分别施加外界激励即可，有效提升基于智能复合材料的双向展收遮光罩的展收便捷性；此外，整个基于智能复合材料的双向展收遮光罩中遮光膜的展收驱动结构和展收后的支撑结构仅由展开驱动件和收拢驱动件组成，结构简单，且智能复合材料具有轻量化的特点，从而可有效降低基于智能复合材料的双向展收遮光罩的结构质量，进而提升运载工具的运载能力。

可选地，所述展开驱动件包括变形驱动片和第一连接杆，所述第一连接杆具有多个，多个所述第一连接杆沿所述遮光膜的展收方向依次设置，相邻两个所述第一连接杆相互交叉，所述变形驱动片设于相邻两个所述第一连接杆之间，且分别与相邻两个所述第一连接杆的端部连接；

所述变形驱动片由包括智能复合材料的原料制成，所述第一连接杆分别与所述收拢驱动件和所述遮光膜驱动连接，当所述遮光膜展开后，在所述外界激励下转为所述收缩状态的所述收拢驱动件用于驱动处于外界激励下的所述变形驱动片沿所述遮光膜的收拢方向变形，以使相邻两个所述第一连接杆相互靠近，当所述遮光膜收拢后，在外界激励下的所述变形驱动片用于沿所述遮光膜的展开方向变形，以使相邻两个所述第一连接杆相互远离。

可选地，所述基于智能复合材料的双向展收遮光罩还包括连接底座，所述连接底座具有两个，两个所述连接底座相互平行且沿所述遮光膜的展收方向间隔设置，所述收拢驱动件和所述第一连接杆均位于两个所述连接底座之间，多个所述第一连接杆中位于沿所述遮光膜的展收方向的两端上的两个所述第一连接杆分别与两个所述连接底座转动连接，所述收拢驱动件的两端分别与两个所述连接底座连接。

可选地，所述展开驱动件还包括第二连接杆，所述第二连接杆具有多个，且位于两个所述连接底座之间，多个所述第二连接杆沿所述遮光膜的展收方向依次设置，且首尾依次转动连接，多个所述第二连接杆中位于沿所述遮光膜的展收方向的两端上的两个所述第二连接杆分别与两个所述连接底座滑动连接，且滑移方向与所述第二连接杆在所述连接底座上投影的延伸方向平行，相邻两个所述第二连接杆相互交叉，所述第二连接杆与所述第一连接杆一一对应并列设置，沿所述遮光膜的展收方向上同一位置并列的所述第一连接杆和所述第二连接杆交叉设置，且所述第一连接杆的中段和所述第二连接杆的中段转动连接。

可选地，所述连接底座上设有铰接座和滑槽，所述铰接座与所述第一连接杆的端部转动连接，所述滑槽内滑动安装有圆轴，所述圆轴用于沿所述第二连接杆在所述连接底座上投影的延伸方向在所述滑槽内往复移动，且与所述第二连接杆的端部转动连接。

可选地，所述收拢驱动件为弹簧，所述连接底座上还设有连接柱，所述弹簧的端部套设在所述连接柱上；

和/或，所述变形驱动片为双层设置，双层所述变形驱动片的端部配合夹持所述第一连接杆的端部，并与所述第一连接杆连接。

可选地，所述遮光膜为两端开口的中空筒状结构，且用于沿轴向折叠或伸缩，所述遮光膜的展收方向与所述轴向平行，所述展开驱动件位于所述遮光膜的内部，且与所述遮光膜的内壁驱动连接。

可选地，所述基于智能复合材料的双向展收遮光罩还包括结构底座，所述遮光膜的一开口端和所述展开驱动件均安装在所述结构底座上，所述结构底座用于安装在航天器的卫星本体上。

另一方面，本发明还提供一种基于智能复合材料的双向展收遮光罩的工作方法，基于如上所述的基于智能复合材料的双向展收遮光罩，所述基于智能复合材料的双向展收遮光罩的工作方法包括：

通过外界激励驱动所述基于智能复合材料的双向展收遮光罩的收拢驱动件由拉伸状态转为收缩状态，驱动处于外界激励下的所述基于智能复合材料的双向展收遮光罩的展开驱动件沿所述基于智能复合材料的双向展收遮光罩的遮光膜的收拢方向由初始形状变形至临时形状，所述遮光膜收拢；

通过所述外界激励驱动处于所述临时形状的所述展开驱动件沿所述遮光膜的展开方向变形至所述初始形状，所述收拢驱动件由所述收缩状态转为所述拉伸状态，所述遮光膜展开。

相对于现有技术，本发明的基于智能复合材料的双向展收遮光罩的工作方法的有益效果与如上所述的基于智能复合材料的双向展收遮光罩的有益效果相同，在此不再赘述。

再一方面，本发明还提供一种航天器，包括卫星本体和如上所述的基于智能复合材料的双向展收遮光罩。

相对于现有技术，本发明的航天器的有益效果与如上所述的基于智能复合材料的双向展收遮光罩的有益效果相同，在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明实施例中基于智能复合材料的双向展收遮光罩的爆炸图；

图2为本发明实施例中基于智能复合材料的双向展收遮光罩的展开图；

图3为本发明实施例中展开驱动件处于初始形状的结构图；

图4为本发明实施例中展开驱动件处于拉伸形状的结构图；

图5为本发明实施例中基于智能复合材料的双向展收遮光罩的工作方法的流程图。

附图标记说明：

1-遮光膜；2-展开驱动件；21-变形驱动片；22-第一连接杆；23-第二连接杆；3-收拢驱动件；4-连接底座；41-铰接座；42-滑槽；421-圆轴；43-连接柱；5-结构底座。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

需要说明的是，本文提供的坐标系XYZ中，X轴的正向代表右方，X轴的反向代表左方，Y轴的正向代表前方，Y轴的反向代表后方，Z轴的正向代表上方，Z轴的反向代表下方。同时，要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

一方面，本发明一实施例提供一种基于智能复合材料的双向展收遮光罩，包括遮光膜1、展开驱动件2和收拢驱动件3，展开驱动件2与遮光膜1驱动连接，收拢驱动件3与展开驱动件2驱动连接；遮光膜1用于展开和收拢，展开驱动件2由包括智能复合材料的原料制成且具有初始形状和临时形状，收拢驱动件3由包括形状记忆合金的原料制成且具有拉伸状态和收缩状态，收拢驱动件3的变形方向与遮光膜1的展收方向相同；当遮光膜1展开后，收拢驱动件3处于拉伸状态，展开驱动件2处于初始形状，收拢驱动件3用于在外界激励下转为收缩状态，以驱动处于外界激励下的展开驱动件2沿遮光膜1的收拢方向变形至临时形状，供展开驱动件2驱动遮光膜1收拢；当遮光膜1收拢后，处于临时形状的展开驱动件2用于在外界激励下沿遮光膜1的展开方向变形至初始形状，以驱动遮光膜1展开，并驱动收拢驱动件3转为拉伸状态。

需要说明的是，在本发明中，智能复合材料由智能聚合物及其复合材料制成的一种新型智能材料，其中，智能聚合物由环氧树脂、氰酸酯树脂等制成，其在如热、光或磁等外部激励下可产生主动变形回复到预设的初始形状并维持高刚度，具备形状记忆功能，而复合材料由包括碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维等的原料制成，可在智能聚合物发生形变时提高变形的驱动力，且保证智能复合材料制成的结构的稳定性，并增强其断裂韧性。示例地，在热激励下，制备后的智能复合材料处于初始状态，此时温度较低，复合材料具有大的弹性模量和高刚度；赋形时，给智能复合材料施加热激励，当温度达到其玻璃化转变温度之上后，复合材料变软，可在外力作用下赋形至一种临时形状；在保持外力的情况下降低温度，当温度低于材料的玻璃化转变温度之后，撤去外力，此时智能复合材料即可保持在临时形状；当再次给智能复合材料施加热激励达到玻璃化转变温度之上后，材料可自行回复到初始状态，从而表现出对初始形状的记忆功能。

需要说明的是，在本发明中，形状记忆合金是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应的由两种以上金属元素所构成的材料，如铜镍系合金、铜铝系合金、镍钛系合金、铜锌系合金或铁系合金等，可在热激励等外界激励下表现对初始所具备的形状的记忆功能。

需要说明的是，如图1和图2所示，遮光膜1的展收方向为Z轴方向。

因此，基于智能复合材料和形状记忆合金的特性，如图1所示，设置遮光膜1、展开驱动件2和收拢驱动件3组成基于智能复合材料的双向展收遮光罩，其中展开驱动件2与遮光膜1驱动连接，而展开驱动件2由包括智能复合材料的原料制成且具有初始形状和临时形状，在展开驱动件2处于临时形状时，遮光膜1处于收拢状态，此时若需实现遮光膜1的展开，可对处于临时形状的展开驱动件2施加如热激励等外界激励使其转为低刚度形态，如图2所示，此时展开驱动件2可沿遮光膜1的展开方向变形至初始形状，从而带动遮光膜1展开，实现遮光膜1的无电机驱动的展开，整个过程由展开驱动件2的自变形驱动，使得遮光膜缓慢展开，对遮光膜1的冲击较小，可有效提升基于智能复合材料的双向展收遮光罩在展开过程中的稳定性，且在外界激励消除后，展开驱动件2可具有较高的弹性模量和刚度，从而对遮光膜1的展开形态进行稳定支撑，进而提升基于智能复合材料的双向展收遮光罩的使用可靠性；在此基础上，设置收拢驱动件3与展开驱动件2驱动连接，在展开驱动件2处于初始形状时，收拢驱动件3处于拉伸状态，而收拢驱动件3的收缩状态为初始状态，此时对收拢驱动件3施加如热激励等外界激励时，收拢驱动件3可由拉伸状态向收缩状态转换，而收拢驱动件3的变形方向与遮光膜1的展收方向相同，因此此时若施加热激励等外界激励使得展开驱动件2处于低刚度形态，收拢驱动件3在沿变形方向收缩的同时，可带动初始形状下的展开驱动件2沿遮光膜1的收拢方向变形至临时形状，进而带动遮光膜1收拢，而整个收拢过程是在形状记忆合金的收缩作用下带动完成的，使得遮光膜缓慢收拢，对遮光膜1的冲击较小，可有效提升基于智能复合材料的双向展收遮光罩在收拢过程中的稳定性，且在展开驱动件2的外界激励消除后，展开驱动件2可具有较高的弹性模量和刚度，此时再消除收拢驱动件3的外界激励，收拢驱动件3的变形缓慢停止并维持在收缩状态，即解除展开驱动件2受到的收拢驱动件3给予的外力，展开驱动件2即可保持在临时形状，不但可对收拢的遮光膜1进行限位，保证智能复合材料的双向展收空间遮光罩的收拢稳定，而且可将收拢驱动件3限定在收缩状态，这样在遮光膜1需要再次展开时，通过展开驱动件2转变为初始形状产生的回复力的驱动下，收拢驱动件3可转为拉伸状态，进而便于后续对遮光膜1的收拢，从而使得遮光膜1可在展开驱动件2和收拢驱动件3的配合下，实现双向的展收过程，且整个过程只需对展开驱动件2和收拢驱动件3分别施加外界激励即可，有效提升基于智能复合材料的双向展收遮光罩的展收便捷性；此外，整个基于智能复合材料的双向展收遮光罩中遮光膜1的展收驱动结构和展收后的支撑结构仅由展开驱动件2和收拢驱动件3组成，结构简单，且智能复合材料具有轻量化的特点，从而可有效降低基于智能复合材料的双向展收遮光罩的结构质量，进而提升运载工具的运载能力。

需要说明的是，在本发明的实施例中，对于展开驱动件2施加的外界激励可以是热激励，也可以磁激励或电激励等，也可使用上述外界激励方式的任一组合，对收拢驱动件3施加的外界激励为热激励，具体地，当使用热激励时，加热元件可为内埋的电阻丝、内埋的电加热膜、外贴的电热膜等，当使用磁激励时，可在制成展开驱动件2的原料即智能复合材料的体系中填充铁磁性物质，如氧化铁颗粒等，当使用电激励时，可在智能复合材料的体系中掺杂单壁、多壁碳纳米管、石墨烯、碳黑、碳纳米纸、碳纳米纤维或混杂颗粒等；若采用组合驱动的方式，在智能复合材料的体系中掺杂的颗粒应为上述两种或多种组合。

需要说明的是，在本发明的实施例中，智能复合材料的增强相可为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等，所使用的树脂包括环氧、氰酸酯等形状记忆树脂，可根据不同的使用条件进行组合选取。

需要说明的是，在本发明的实施例中，制备展开驱动件2所使用的智能复合材料可采用传统真空热压成型的方式来制备，也可采用增材制造技术制备。

需要说明的是，遮光膜1可以采用氰酸酯基或者环氧基碳纤维复合材料制成，也可选择其他具有抑制杂光和热防护功能的材料，如其他树脂基复合材料或聚酰亚胺薄膜等材料制成。

可选地，展开驱动件2包括变形驱动片21和第一连接杆22，第一连接杆22具有多个，多个第一连接杆22沿遮光膜1的展收方向依次设置，相邻两个第一连接杆22相互交叉，变形驱动片21设于相邻两个第一连接杆22之间，且分别与相邻两个第一连接杆22的端部连接；变形驱动片21由包括智能复合材料的原料制成，第一连接杆22分别与收拢驱动件3和遮光膜1驱动连接，当遮光膜1展开后，在外界激励下转为收缩状态的收拢驱动件3用于驱动处于外界激励下的变形驱动片21沿遮光膜1的收拢方向变形，以使相邻两个第一连接杆22相互靠近，当遮光膜1收拢后，在外界激励下的变形驱动片21用于沿遮光膜1的展开方向变形，以使相邻两个第一连接杆22相互远离。

在本实施例中，为了提升遮光膜1的展开收拢比，降低基于智能复合材料的双向展收遮光罩收拢状态下的体积，如图3和图4所示，设置变形驱动片21和第一连接杆22组成展开驱动件2，其中，变形驱动片21由包括智能复合材料的原料制成，同时将第一连接杆22设置为多个，多个第一连接杆22沿遮光膜1的展收方向依次设置，相邻两个第一连接杆22相互交叉，而变形驱动片21设于相邻两个第一连接杆22之间，且分别与相邻两个第一连接杆22的端部连接，从而利用变形驱动片21的变形能力在沿遮光膜1的展收方向形成一个伸缩铰链，而这个伸缩铰链与遮光膜1驱动连接，从而在变形驱动片21在初始形状和临时形状之间变形的驱动下，伸缩铰链可沿遮光膜1的展收方向伸缩，从而实现遮光膜1的稳定定向展收，对遮光膜1的展收路径进行控制，提升基于智能复合材料的双向展收遮光罩的使用稳定性；在此基础上，由于相邻两个第一连接杆22交叉设置，因此在相邻两个第一连接杆22相互靠近时，二者由相互交叉的位置关系向相互并行平行的位置关系转变，使得遮光膜1在展收方向上尽可能的收拢，同样地，在相邻两个第一连接杆22相互远离时，二者由近似并列平行的位置关系经相互交叉的位置关系向相互沿同一直线平行的位置关系转变，使得遮光膜1在展收方向上尽可能的展开，从而有效提升遮光膜1的展开收拢比，进而使得遮光膜1在收拢状态下，整个基于智能复合材料的双向展收遮光罩的体积降低，降低运载过程中所需要的空间体积，提升运载工具的运载能力。

需要说明的是，在本实施例中，如图4所示，第一连接杆22的端部通过螺栓与变形驱动片21连接，第一连接杆22的端部的厚度小于第一连接杆22其他部分的厚度，以保持其端部与变形驱动片21连接后的整体厚度与其他部分的厚度保持一致。

需要说明的是，在本实施例中，变形驱动片21的截面形状为矩形或C形，在相邻的两个第一连接杆22相互靠近或远离时，变形驱动片21起到一个铰接轴和驱动件的作用，在本发明的其他实施例中，还可在变形驱动片21的表面覆盖金属片，利用金属片在变形后所产生的弹性力来提升变形驱动片21驱动相邻的两个第一连接杆22相互远离时的驱动力，进而提升基于智能复合材料的双向展收遮光罩展开效率。

可选地，基于智能复合材料的双向展收遮光罩还包括连接底座4，连接底座4具有两个，两个连接底座4相互平行且沿遮光膜1的展收方向间隔设置，收拢驱动件3和第一连接杆22均位于两个连接底座4之间，多个第一连接杆22中位于沿遮光膜1的展收方向的两端上的两个第一连接杆22分别与两个连接底座4转动连接，收拢驱动件3的两端分别与两个连接底座4连接。

在本实施例中，如图3和图4所示，在遮光膜1的展收方向上间隔设置两个连接底座4，且两个连接底座4相互平行设置，而收拢驱动件3和第一连接杆22均位于两个连接底座4之间，多个第一连接杆22中位于沿遮光膜1的展收方向的两端上的两个第一连接杆22分别与两个连接底座4转动连接，从而有效提升第一连接杆22和变形驱动片21组成的伸缩铰链的伸缩稳定性，而收拢驱动件3的两端分别与两个连接底座4连接，从而保证收拢驱动件3在拉伸状态和收缩状态之间转变时的稳定性，进而提升基于智能复合材料的双向展收遮光罩的展收稳定性。

需要说明的是，在发明的实施例中，连接底座4可使用金属材料或纤维增强材料以及其他硬质材料制成。

可选地，展开驱动件2还包括第二连接杆23，第二连接杆23具有多个，且位于两个连接底座4之间，多个第二连接杆23沿遮光膜1的展收方向依次设置，且首尾依次转动连接，多个第二连接杆23中位于沿遮光膜1的展收方向的两端上的两个第二连接杆23分别与两个连接底座4滑动连接，且滑移方向与第二连接杆23在连接底座4上投影的延伸方向平行，相邻两个第二连接杆23相互交叉，第二连接杆23与第一连接杆22一一对应并列设置，沿遮光膜1的展收方向上同一位置并列的第一连接杆22和第二连接杆23交叉设置，且第一连接杆22的中段和第二连接杆23的中段转动连接。

在本实施例中，如图3和图4所示，为了提升遮光膜1的展收稳定性，展开驱动件2还设置了第二连接杆23，与第一连接杆22的设置类似，第二连接杆23具有多个，且位于两个连接底座4之间，多个第二连接杆23沿遮光膜1的展收方向依次设置，且首尾依次转动连接，从而在两个连接底座4之间形成了刚性伸缩铰链，而多个第二连接杆23中位于沿遮光膜1的展收方向的两端上的两个第二连接杆23分别与两个连接底座4滑动连接，且滑移方向与第二连接杆23在连接底座4上投影的延伸方向平行，从而通过连接底座4的支撑保证刚性伸缩铰链的伸缩稳定性，同时通过第二连接杆23与连接底座4的相互滑动提升刚性伸缩铰链在伸缩时的极限值；在此基础上，相邻两个第二连接杆23相互交叉，第二连接杆23与第一连接杆22一一对应并列设置，沿遮光膜1的展收方向上同一位置并列的第一连接杆22和第二连接杆23交叉设置，且第一连接杆22的中段和第二连接杆23的中段转动连接，从而在第一连接杆22和变形驱动片21组成伸缩铰链的一侧形成刚性伸缩铰链，同时通过第二连接杆23和第一连接杆22绕二者中段的转动，使得刚性伸缩铰链对伸缩铰链起到稳定支撑作用，进而提升对遮光膜1展收路径的控制稳定性，进而提升遮光膜1的展收稳定性。

需要说明的是，第二连接杆23的两端部的厚度小于其他部位的厚度，且端部朝向与其铰接的第二连接杆23的方向弯曲，从而使得相邻的两个第二连接杆23的端部在铰接后，整个刚性伸缩铰链的整体厚度保持一致，相邻两个第二连接杆23的端部通过转轴铰接，并通过卡扣卡紧，在此基础上，第一连接杆22的中段和第二连接杆23的中段通过穿入连接轴转动连接，并通过卡扣卡紧，且连接轴与遮光膜1连接，从而实现展开驱动件2与遮光膜1的驱动连接。

可选地，连接底座4上设有铰接座41和滑槽42，铰接座41与第一连接杆22的端部转动连接，滑槽42内滑动安装有圆轴421，圆轴421用于沿第二连接杆23在连接底座4上投影的延伸方向在滑槽42内往复移动，且与第二连接杆23的端部转动连接。

需要说明的是，如图3和图4所示，圆轴421用于沿第二连接杆23在连接底座4上投影即为其在XY平面上的投影。

在本实施例中，如图3和图4所示，在连接底座4上设置铰接座41和滑槽42，其中，铰接座41与第一连接杆22的端部转动连接，从而实现连接底座4对第一连接杆22的稳定支撑，而滑槽42内滑动安装有圆轴421，圆轴421用于沿第二连接杆23在连接底座4上投影的延伸方向在滑槽42内往复移动，并与第二连接杆23的端部转动连接，从而使得连接底座4可通过滑槽42和圆轴421对第二连接杆23进行稳定支撑。

需要说明的是，在本实施例中，如图3和图4所示，连接底座4上垂直安装有两个支撑板，两个支撑板间隔设置，两个滑槽42分别设置在两个支撑板的相对的侧壁上，圆轴421设于两个支撑板之间，且圆轴421的两端分别嵌入两个滑槽42内。

需要说明的是，在本实施例中，铰接座41与连接底座4通过螺栓连接，并通过连接轴与第二连接杆23的端部铰接，在本发明的其他实施例中，还可一体成型设置。

可选地，收拢驱动件3为弹簧，连接底座4上还设有连接柱43，弹簧的端部套设在连接柱43上；和/或，变形驱动片21为双层设置，双层变形驱动片21的端部配合夹持第一连接杆22的端部，并与第一连接杆22连接。

在本实施例中，如图3和图4所示，为了减小整个基于智能复合材料的双向展收遮光罩的体积，将收拢驱动件3设置为弹簧，而连接底座4上还设有连接柱43，弹簧的端部套设在连接柱43上，从而实现收拢驱动件3与连接底座4的稳定连接，具体地，连接柱43上沿周向设有螺纹，弹簧的端部套设在连接柱43上并通过螺纹与连接柱43连接。

在本实施例中或本发明的其他实施例中，为了保证变形驱动片21与第一连接杆22的稳定连接，将变形驱动片21设置为双层，双层变形驱动片21的端部配合夹持第一连接杆22的端部，并与第一连接杆22连接，从而在通过螺钉等连接结构将双层变形驱动片21与第一连接杆22的端部连接后，还可通过双层变形驱动片21对第一连接杆22的夹持提升连接稳定性。

可选地，遮光膜1为两端开口的中空筒状结构，且用于沿轴向折叠或伸缩，遮光膜1的展收方向与轴向平行，展开驱动件2位于遮光膜1的内部，且与遮光膜1的内壁驱动连接。

在本实施例中，如图1和图2所示，将遮光膜1设置为两端开口的中空筒状结构，并可沿轴向折叠或伸缩，而遮光膜1的展收方向与轴向平行，展开驱动件2位于遮光膜1的内部，且与遮光膜1的内壁驱动连接，从而在保持展开驱动件2对遮光膜1的展收的稳定驱动的同时，使得整个基于智能复合材料的双向展收遮光罩所占用的空间体积即为遮光膜1的体积，有效减少基于智能复合材料的双向展收遮光罩运输时所占用的空间体积，有效解决运载工具的空间不足的问题。

需要说明的是，在本实施例中，如图1所示，为了保证遮光膜1的稳定展收，在遮光膜1内设置多个展开驱动件2，多个展开驱动件2沿遮光膜1的周向等间隔设置，具体地，展开驱动件2的数量为四个，对应地，与展开驱动件2配合的收拢驱动件3的数量也为四个。

需要说明的是，如图1和图2所示，遮光膜1在收拢时朝向内部的褶皱位置即可遮光膜1与展开驱动件2的连接位置。

可选地，基于智能复合材料的双向展收遮光罩还包括结构底座5，遮光膜1的一开口端和展开驱动件2均安装在结构底座5上，结构底座5用于安装在航天器的卫星本体上。

在本实施例中，如图1所示，为了保证基于智能复合材料的双向展收遮光罩在航天器上的稳定安装，还设置了结构底座5，其中，展开驱动件2通过螺纹连接件安装在结构底座5上，而遮光膜1的一开口端通过粘接材料粘合安装在结构底座5上，而结构底座5通过螺纹连接件稳定安装在航天器如卫星的卫星本体上。

另一方面，本发明一实施例提供一种基于智能复合材料的双向展收遮光罩的工作方法，基于上述的基于智能复合材料的双向展收遮光罩，基于智能复合材料的双向展收遮光罩的工作方法包括：通过外界激励驱动基于智能复合材料的双向展收遮光罩的收拢驱动件3由拉伸状态转为收缩状态，驱动处于外界激励下的基于智能复合材料的双向展收遮光罩的展开驱动件2沿基于智能复合材料的双向展收遮光罩的遮光膜1的收拢方向由初始形状变形至临时形状，遮光膜1收拢；通过外界激励驱动处于临时形状的展开驱动件2沿遮光膜1的展开方向变形至初始形状，收拢驱动件3由收缩状态转为拉伸状态，遮光膜1展开。

如图5中的S1和S2所示，本实施例中的基于智能复合材料的双向展收遮光罩的工作方法的技术效果与上述的基于智能复合材料的双向展收遮光罩的技术效果相类似，在此不再赘述。

再一方面，本发明一实施例提供一种航天器，包括卫星本体和上述的基于智能复合材料的双向展收遮光罩。

本实施例中的航天器的技术效果与上述的基于智能复合材料的双向展收遮光罩的技术效果相类似，在此不再赘述。

虽然本发明披露如上，但本发明的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于智能复合材料的双向展收遮光罩，其特征在于，包括遮光膜（1）、展开驱动件（2）和收拢驱动件（3），所述展开驱动件（2）与所述遮光膜（1）驱动连接，所述收拢驱动件（3）与所述展开驱动件（2）驱动连接；

所述遮光膜（1）用于展开和收拢，所述展开驱动件（2）由包括智能复合材料的原料制成且具有初始形状和临时形状，所述收拢驱动件（3）由包括形状记忆合金的原料制成且具有拉伸状态和收缩状态，所述收拢驱动件（3）的变形方向与所述遮光膜（1）的展收方向相同；

当所述遮光膜（1）展开后，所述收拢驱动件（3）处于所述拉伸状态，所述展开驱动件（2）处于所述初始形状，所述收拢驱动件（3）用于在外界激励下转为所述收缩状态，以驱动处于外界激励下的所述展开驱动件（2）沿所述遮光膜（1）的收拢方向变形至所述临时形状，供所述展开驱动件（2）驱动所述遮光膜（1）收拢；

当所述遮光膜（1）收拢后，处于所述临时形状的所述展开驱动件（2）用于在外界激励下沿所述遮光膜（1）的展开方向变形至所述初始形状，以驱动所述遮光膜（1）展开，并驱动所述收拢驱动件（3）转为所述拉伸状态。

2.根据权利要求1所述的基于智能复合材料的双向展收遮光罩，其特征在于，所述展开驱动件（2）包括变形驱动片（21）和第一连接杆（22），所述第一连接杆（22）具有多个，多个所述第一连接杆（22）沿所述遮光膜（1）的展收方向依次设置，相邻两个所述第一连接杆（22）相互交叉，所述变形驱动片（21）设于相邻两个所述第一连接杆（22）之间，且分别与相邻两个所述第一连接杆（22）的端部连接；

所述变形驱动片（21）由包括智能复合材料的原料制成，所述第一连接杆（22）分别与所述收拢驱动件（3）和所述遮光膜（1）驱动连接，当所述遮光膜（1）展开后，在所述外界激励下转为所述收缩状态的所述收拢驱动件（3）用于驱动处于外界激励下的所述变形驱动片（21）沿所述遮光膜（1）的收拢方向变形，以使相邻两个所述第一连接杆（22）相互靠近，当所述遮光膜（1）收拢后，在外界激励下的所述变形驱动片（21）用于沿所述遮光膜（1）的展开方向变形，以使相邻两个所述第一连接杆（22）相互远离。

3.根据权利要求2所述的基于智能复合材料的双向展收遮光罩，其特征在于，还包括连接底座（4），所述连接底座（4）具有两个，两个所述连接底座（4）相互平行且沿所述遮光膜（1）的展收方向间隔设置，所述收拢驱动件（3）和所述第一连接杆（22）均位于两个所述连接底座（4）之间，多个所述第一连接杆（22）中位于沿所述遮光膜（1）的展收方向的两端上的两个所述第一连接杆（22）分别与两个所述连接底座（4）转动连接，所述收拢驱动件（3）的两端分别与两个所述连接底座（4）连接。

4.根据权利要求3所述的基于智能复合材料的双向展收遮光罩，其特征在于，所述展开驱动件（2）还包括第二连接杆（23），所述第二连接杆（23）具有多个，且位于两个所述连接底座（4）之间，多个所述第二连接杆（23）沿所述遮光膜（1）的展收方向依次设置，且首尾依次转动连接，多个所述第二连接杆（23）中位于沿所述遮光膜（1）的展收方向的两端上的两个所述第二连接杆（23）分别与两个所述连接底座（4）滑动连接，且滑移方向与所述第二连接杆（23）在所述连接底座（4）上投影的延伸方向平行，相邻两个所述第二连接杆（23）相互交叉，所述第二连接杆（23）与所述第一连接杆（22）一一对应并列设置，沿所述遮光膜（1）的展收方向上同一位置并列的所述第一连接杆（22）和所述第二连接杆（23）交叉设置，且所述第一连接杆（22）的中段和所述第二连接杆（23）的中段转动连接。

5.根据权利要求4所述的基于智能复合材料的双向展收遮光罩，其特征在于，所述连接底座（4）上设有铰接座（41）和滑槽（42），所述铰接座（41）与所述第一连接杆（22）的端部转动连接，所述滑槽（42）内滑动安装有圆轴（421），所述圆轴（421）用于沿所述第二连接杆（23）在所述连接底座（4）上投影的延伸方向在所述滑槽（42）内往复移动，且与所述第二连接杆（23）的端部转动连接。

6.根据权利要求3所述的基于智能复合材料的双向展收遮光罩，其特征在于，所述收拢驱动件（3）为弹簧，所述连接底座（4）上还设有连接柱（43），所述弹簧的端部套设在所述连接柱（43）上；

和/或，所述变形驱动片（21）为双层设置，双层所述变形驱动片（21）的端部配合夹持所述第一连接杆（22）的端部，并与所述第一连接杆（22）连接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的基于智能复合材料的双向展收遮光罩，其特征在于，所述遮光膜（1）为两端开口的中空筒状结构，且用于沿轴向折叠或伸缩，所述遮光膜（1）的展收方向与所述轴向平行，所述展开驱动件（2）位于所述遮光膜（1）的内部，且与所述遮光膜（1）的内壁驱动连接。

8.根据权利要求7所述的基于智能复合材料的双向展收遮光罩，其特征在于，还包括结构底座（5），所述遮光膜（1）的一开口端和所述展开驱动件（2）均安装在所述结构底座（5）上，所述结构底座（5）用于安装在航天器的卫星本体上。

9.一种基于智能复合材料的双向展收遮光罩的工作方法，其特征在于，基于如权利要求1至8中任一项所述的基于智能复合材料的双向展收遮光罩，所述基于智能复合材料的双向展收遮光罩的工作方法包括：

通过外界激励驱动所述基于智能复合材料的双向展收遮光罩的收拢驱动件（3）由拉伸状态转为收缩状态，驱动处于外界激励下的所述基于智能复合材料的双向展收遮光罩的展开驱动件（2）沿所述基于智能复合材料的双向展收遮光罩的遮光膜（1）的收拢方向由初始形状变形至临时形状，所述遮光膜（1）收拢；

通过所述外界激励驱动处于所述临时形状的所述展开驱动件（2）沿所述遮光膜（1）的展开方向变形至所述初始形状，所述收拢驱动件（3）由所述收缩状态转为所述拉伸状态，所述遮光膜（1）展开。

10.一种航天器，其特征在于，包括卫星本体和如权利要求1至8中任一项所述的基于智能复合材料的双向展收遮光罩。