[发明专利]一种用于太空空间的大承载压缩型形状记忆聚合物复合材料释放机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物复合材料释放机构。

背景技术

在空间可展开结构、太阳能展开电池阵、月球舱及其他空间机构的分离过程中，传统的机械型释放机构系统复杂、重量大、可靠性较低，在空间结构中应用有一定的局限性。传统的爆炸型释放机构主要为爆炸螺栓等火工器，能够保证足够的机械强度，也能够保证可靠的保证分离，但在释放过程中产生冲击、爆炸碎片伤害周围的结构和设备，对空间环境造成污染等问题。

发明内容

本发明为解决传统释放机构在太空空间释放过程中产生冲击、爆炸碎片容易伤害周围设备的问题。

一种用于太空空间的大承载压缩型形状记忆聚合物复合材料释放机构，包括主结构连接器、释放机构连接器和加热驱动装置；主结构连接器和释放机构连接器的材质均为形状记忆聚合物复合材料；

所述主结构连接器包括法兰式连接盘和释放机构外套筒；法兰式连接盘位于释放机构外套筒的上端；

所述释放机构连接器包括连接底盘和释放机构内套筒，连接底盘位于释放机构内套筒的下端；

所述加热驱动装置设置为一套或者两套，

当加热驱动装置设置为一套时：

加热驱动装置设置在释放机构外套筒的内壁上或者释放机构内套筒的外壁上；

所述释放机构释放前，释放机构外套筒套在释放机构内套筒的外侧，加热驱动装置位于释放机构外套筒和释放机构内套筒的中间；加热驱动装置、释放机构外套筒和释放机构内套筒重叠的部分为压缩部分，在压缩部分施加外力，让释放机构外套筒和释放机构内套筒以及加热驱动装置产生凹槽，从而实现释放机构外套筒和释放机构内套筒的相对固定；所述释放机构释放时，加热驱动装置加热，形状记忆聚合物复合材料材质的释放机构外套筒和释放机构内套筒受热恢复直筒状态，释放机构外套筒脱离释放机构内套筒，彼此分离实现释放；

当加热驱动装置设置为两套时：

一套加热驱动装置设置在释放机构外套筒的内壁上或者设置在释放机构外套筒筒壁沿壁厚方向的中间层；另一套加热驱动装置设置在释放机构内套筒的外壁上或者设置在释放机构内套筒筒壁沿壁厚方向的中间层；

所述释放机构释放前，释放机构外套筒套在释放机构内套筒的外侧，各自设有加热驱动装置的释放机构外套筒和释放机构内套筒重叠的部分为压缩部分，在压缩部分施加外力，让释放机构外套筒和释放机构内套筒以及加热驱动装置产生凹槽，从而实现释放机构外套筒和释放机构内套筒的相对固定；所述释放机构释放时，加热驱动装置加热，形状记忆聚合物复合材料材质的释放机构外套筒和释放机构内套筒受热恢复直筒状态，释放机构外套筒脱离释放机构内套筒，彼此分离实现释放。

本发明具有以下有益效果：

一、本发明利用形状记忆聚合物材料自身的恢复特性进行释放的启动，完成整个释放过程，释放过程中平稳无冲击，对太空空间环境无污染，对设备整体空间结构无损伤。

二、本发明采用的是加热驱动装置开环控制，通电后电加热装置升温，当达到材料的玻璃化转变温度以后，就会启动释放机构。整体释放机构结构简单可靠，系统结构控制环节少，系统可靠性高。

三、本发明采用了纤维增强的形状记忆聚合物作为释放机构的主要承力部分，并利用形状记忆特性作为释放机构的释放驱动器，降低了空间释放机构的重量，在承受力、可靠性相当的情况下，有效的降低了释放机构的重量，而且该释放机构释放过程平稳、承载力大，能够承担大负载机构的释放。

附图说明

图1压缩型形状记忆聚合物复合材料释放机构压缩前的结构示意图；

图2压缩型形状记忆聚合物复合材料释放机构压缩后的结构示意图；

图3加热驱动装置设置在释放机构外套筒筒壁沿壁厚方向的中间层时的主结构连接器结构示意图；

图4加热驱动装置设置在释放机构内套筒筒壁沿壁厚方向的中间层时的释放机构连接器结构示意图；

图5加热驱动装置设置在释放机构外套筒的内壁上时的主结构连接器结构示意图；

图6加热驱动装置设置在释放机构内套筒的外壁上时的释放机构连接器结构示意图；

图7压缩型形状记忆聚合物复合材料释放机构压缩前的结构示意图；

图8压缩型形状记忆聚合物复合材料释放机构压缩后的结构示意图；

图9加热驱动装置与释放机构外套筒分开设置时的主结构连接器结构示意图；

图10加热驱动装置与释放机构内套筒分开设置时的释放机构连接器结构示意图。

具体实施方式