[发明专利]可快速搭建的三明治板可动夹心层结构及其扩展方法

说明书

本发明涉及一种可快速搭建的三明治板可动夹心层结构及其扩展方法，包括若干相似的等腰三角形模块Ⅰ和等腰三角形模块Ⅱ以及具有4个连接边轴对称的六边形模块，处于非边缘的等腰三角形模块的底连接边与另一个等腰三角形模块的底连接边相连，且这两个等腰三角形模块完全相同；处于非边缘的六边形模块的上底连接边与另一个六边形模块的上底连接边相连，处于非边缘的六边形模块的下底连接边与另一个六边形模块的下底连接边相连，且这两个六边形模块完全相同；等腰三角形模块与六边形模块连接时，一个六边形模块至多与两个等腰三角形模块相连；依次连接形成单闭环的4个六边形模块和2个等腰三角形模块产生1个镂空菱形。该结构将单自由度折展变化为三明治板的可动夹心层，可以精确且快速地变化三明治板厚度，以及时应对突发状况。

技术领域

本发明涉及一种可快速搭建的三明治板可动夹心层结构及其扩展方法。

背景技术

折纸这项由日本列为国粹的艺术近几年来得到工程师们的广泛关注，尤其时Miura-ori，这种折纸模式可以单自由度得从一种二维平面状态折展呈三维状态，再折展呈新的二维平面状态。有工程时就将这样的结构运用到了航天飞行器的太阳能板上，也有人研究将其三维状态作为三明治板的夹心层，可实现三明治板的厚度可变。但将Miura-ori应用于这种层叠结构并不理想，其承重能力并不优异，因此需要一种新的折纸结构来实现可变厚度三明治板这一应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可快速搭建的三明治板可动夹心层结构及其扩展方法，该结构将单自由度折展变化为三明治板的可动夹心层，可以精确且快速地变化三明治板厚度，以及时应对突发状况。

本发明的技术方案在于：一种可快速搭建的三明治板可动夹心层结构，包括若干等腰三角形模块Ⅰ、等腰三角形模块Ⅱ和具有4个连接边轴对称的六边形模块，等腰三角形模块Ⅰ和等腰三角模块Ⅱ为相似三角形，处于非边缘的等腰三角形模块的底连接边与另一个等腰三角形模块的底连接边相连，且这两个等腰三角形模块完全相同；处于非边缘的六边形模块的上底连接边与另一个六边形模块的上底连接边相连，处于非边缘的六边形模块的下底连接边与另一个六边形模块的下底连接边相连，且这两个六边形模块完全相同；等腰三角形模块与六边形模块连接时，一个六边形模块至多与两个等腰三角形模块相连，根据分布需求从以下四种组合方式选择其一：①②、①④、②③、③④；其中：①处于非边缘的六边形模块的右上腰连接边与一个等腰三角形模块Ⅰ的左腰连接边相连、②处于非边缘的六边形模块的左上腰连接边与另一个等腰三角形模块Ⅰ的右腰连接边相连、③处于非边缘的六边形模块的右下腰连接边与一个等腰三形角模块Ⅱ的左腰连接边相连、④处于非边缘的六边形模块的左下腰连接边与另一个等腰三角形模块Ⅱ的右腰连接边相连；依次连接形成单闭环的4个六边形模块和2个等腰三角形模块产生1个镂空菱形。

进一步地，所述等腰三角形模块Ⅰ和等腰三角形模块Ⅱ的三条边均为连接边；六边形模块的两条底边为连接边，另外2条腰连接边按具体结构分别分布在对称轴的两侧；当等腰三角形模块Ⅰ和等腰三角形模块Ⅱ及六边形模块的连接边处于非边缘时须连接且仅连接两个相邻模块。

进一步地，各模块的角度之间需满足：六边形模块的左腰角和右腰角分别与其相邻的等腰三角形模块Ⅰ或等腰三角形模块Ⅱ的底角互补；各模块的长度之间需满足：六边形模块的右上腰边与等腰三角形模块Ⅰ的左腰边等长；六边形模块的左上腰边与等腰三角形模块Ⅰ的右腰边等长；六边形模块的右下腰边与等腰三角形模块Ⅱ的左腰边等长；六边形模块的左下腰边与等腰三角形模块Ⅱ的右腰边等长。

进一步地，所有模块均通过转动副活动连接，且连接边两两重合；展开呈平面状态下所有六边形模块的底连接边与相邻的所有等腰三角形模块Ⅰ或等腰三角形模块Ⅱ的底连接边平行或共线。

进一步地，展开呈平面状态下基础单元由四个等腰三角形模块Ⅰ、四个等腰三角形模块Ⅱ和十个六边形模块组合成；排布方式为：一个六边形模块沿垂直对称轴方向平移阵列五个模块，再关于六边形模块的下底连接边轴对称；四个等腰三角形模块Ⅱ排布在右边三列处，且三条连接边均被连接；四个等腰三角形模块Ⅰ排布在左边三列处，且两条腰连接边均被连接，底连接边未被连接。