展开机构及其形状记忆合金的预处理方法技术

本发明专利技术公开一种展开机构，该展开机构包括支撑架和设于支撑架上的固定架，固定架下方设有折叠机构；折叠机构包括转动架和若干依次铰接的折叠框，转动架的一端与固定架铰接，另一端与首个折叠框铰接，转动架和若干折叠框的转动方向依次相反；展开机构还包括穿设于转动架和若干折叠框上的形状记忆合金丝，形状记忆合金丝在受热时可展开折叠框。本发明专利技术的展开机构应用于航天器上，其采用了具备受热收缩特性的形状记忆合金，以通过形状记忆合金丝带动转动架以及各折叠框转动，实现折叠机构的展开，具有占用空间小，结构简单、质量小、稳定可控且安全可靠等优点。此外，本发明专利技术还公开一种形状记忆合金的预处理方法。

【技术实现步骤摘要】
展开机构及其形状记忆合金的预处理方法
本专利技术涉及航天器
，特别涉及一种展开机构及其形状记忆合金的预处理方法。
技术介绍
航天器(spacecraft)，又称空间飞行器、太空飞行器，是指按照天体力学的规律在太空运行，执行探索、开发、利用太空和天体等特定任务的各类飞行器。如今，许多航天器都具有展开机构，例如探测、气象、通信等卫星以及月球探测车等航天器。在航天器的众多展开机构中，属太阳能帆板最为常见。航天器的展开机构在发射过程中处于折叠收拢状态，并固定放置在有效载荷舱内；而在发射完成并到达指定位置以后，可由地面控制中心或航天器自主控制该展开机构按要求展开，达到预设形态后锁定并正常工作。目前，航天器的展开机构为折叠式且分为有源和无源两种，有源折叠式展开机构一般以电机驱动为主，典型应用为大型固面或可动天线的展开机构，其虽可靠稳定，但占用空间大、结构复杂、质量大且易产生电磁干扰；无源折叠式展开机构通常以弹簧作为主要动力源，为其展开提供驱动能量，而其锁紧释放机构一般采用火工品机构，如爆炸螺栓，可控性差，会对航天器会造成明显的冲击作用，以致影响运行轨迹，甚至会损害航天器内部设备，可靠性差。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提出一种展开机构，旨在解决目前航天器的展开机构占用空间大、结构复杂、质量大以及不可靠的问题。为实现上述目的，本专利技术提出一种展开机构，该展开机构包括支撑架和设于所述支撑架上的固定架，所述固定架下方设有折叠机构；所述折叠机构包括转动架和若干依次铰接的折叠框，所述转动架的一端与所述固定架铰接，另一端与首个所述折叠框铰接，所述转动架和若干所述折叠框的转动方向依次相反；所述展开机构还包括穿设于所述转动架和若干折叠框上的形状记忆合金丝，所述形状记忆合金丝在受热时可展开所述折叠框。优选地，所述固定架、转动架和若干折叠框上均设有若干过线孔，所述过线孔从上至下逐一对应以供所述形状记忆合金丝穿设。优选地，所述固定架上设有第一固定组件，所述第一固定组件包括两相对接的第一压线块以及设于两所述第一压线块之间的第一压线槽。优选地，末位的所述折叠框上设有第二固定组件，所述第二固定组件包括两相对接的第二压线块以及设于两所述第二压线块之间的第二压线槽。优选地，所述第二压线槽为U形槽，所述形状记忆合金丝的中部相应弯折成U形且位于所述第二压线槽内，所述形状记忆合金丝的两端通过所述第一固定组件固定。优选地，所述第一固定组件还包括两间隔布置的绝缘块，两所述第一压线块位于两所述绝缘块之间。优选地，所述固定架与转动架、转动架与首个折叠框以及相邻两折叠框之间均通过铰链以形成所述铰接，所述铰链包括两铰接座和穿设在两所述铰接座之间的铰接轴。优选地，两所述铰接座其中之一上设有弹性卡柱，所述弹性卡柱与另一所述铰接座沿所述铰接轴的轴向抵接，且另一所述铰接座上设有与所述弹性卡柱相适配、位于所述弹性卡柱转动方向上的卡孔。优选地，所述支撑架上设有沿上下方向布置的滑轨，所述折叠框的边侧中心位置处设置有固定轴和位于所述固定轴上、与所述滑轨滑动配合的滑轮。本专利技术还提出一种形状记忆合金的预处理方法，应用于上述所记载的展开机构，该预处理方法包括：将多根形状记忆合金丝加热至预设温度，在保温预设时间后，再对所述形状记忆合金丝进行冷却；在所述形状记忆合金丝冷却完成后，采用万能试验机对部分所述形状记忆合金丝进行拉伸试验，以获取所述形状记忆合金丝的最大残余应变范围及所对应的拉力范围；在获取所述形状记忆合金丝的最大残余应变范围及所对应的拉力范围后，取其拉力的最大值作为第一拉力值，并将所述第一拉力值加上预设数值以计算获得第二拉力值；采用万能试验机对剩余未进行拉伸检测的形状记忆合金丝进行拉伸，以使其拉力达到所述第二拉力值，并卸载其载荷至预设位移值，所述预设位移值小于最大残余应变中的最小值；通电加热所述形状记忆合金丝至其应力上升至预设阈值后断电冷却。本专利技术技术方案与现有技术相比，其有益效果在于：本展开机构主要由支撑架、固定架、折叠机构(转动架以及若干折叠框)和形状记忆合金丝组成，在实际应用时，折叠机构呈完全折叠状态，若干折叠框从上至下呈“Z”字型依次靠拢折叠，形状记忆合金丝通电加热收缩带动折叠框转动，各折叠框逐渐转变为竖向直线布置，使折叠机构呈完全展开状态时断电冷却，以完成展开动作；本展开机构基于形状记忆合金所设计，占用空间小，结构简单、质量小、稳定可控且安全可靠。附图说明图1为本专利技术一实施例中展开机构处于完全折叠状态时的结构示意图；图2为本专利技术一实施例中展开机构处于完全展开状态时的结构示意图；图3为图2中展开机构一部分的结构示意图；图4为图2中展开机构又一部分的结构示意图；图5为图2中展开机构再一部分的结构示意图；图6为图2中展开机构的铰链的爆炸结构示意图；图7为本专利技术一实施例中形状记忆合金的预处理方法的流程图；图8为本专利技术一实施例中展开机构处于完全折叠状态时其部分形状记忆合金丝的简化状态图；图9为本专利技术一实施例中展开机构处于完全展开状态时其部分形状记忆合金丝的简化状态图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的方案进行清楚完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术中的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提出一种展开机构，参照图1和图2，该展开机构包括支撑架100和设于支撑架100上的固定架200，固定架200下方设有折叠机构；折叠机构包括转动架300和若干依次铰接的折叠框400，转动架300的一端与固定架200铰接，另一端与首个折叠框400铰接，转动架300和若干折叠框400的转动方向依次相反；展开机构还包括穿设于转动架300和若干折叠框400上的形状记忆合金丝10，形状记忆合金丝10在受热时可展开折叠框400。本实施例所涉及的展开机构主要应用于航天器上，其以形状记忆合金作为动力源，利用形状记忆合金受热收缩的特性，为结构的展开提供驱动能量。具体地，该展开机构主要由支撑架100、固定架200、折叠机构和形状记忆合金丝10等组成，其中，支撑架100作为结构安装基础，可设置为多种架体结构形式，参照图1和图2，在本实施例中，支撑架100为由多根横梁和竖梁组合装配而成的矩形框架，横梁和竖梁采用型材，取材以及组装方便。固定架200和折叠机构共同位于支撑架100的一周向侧面，且从上至下依次设置，其中，参照图1至图3，固定架200设置在支撑架100的顶部横梁上，固定架200上凸出设置有滑块以卡合在横梁的型材滑槽内；折叠机构包括转动架300和折叠框400，转动架300位于固定架200的下方，转动架300的上端与固定架200的下端铰接；参照图1、图2和图4，折叠框400为若干个且从上至下依次铰接，其首个(即位于首端位置处)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种展开机构，其特征在于，包括支撑架和设于所述支撑架上的固定架，所述固定架下方设有折叠机构；所述折叠机构包括转动架和若干依次铰接的折叠框，所述转动架的一端与所述固定架铰接，另一端与首个所述折叠框铰接，所述转动架和若干所述折叠框的转动方向依次相反；所述展开机构还包括穿设于所述转动架和若干折叠框上的形状记忆合金丝，所述形状记忆合金丝在受热时可展开所述折叠框。/n

【技术特征摘要】
1.一种展开机构，其特征在于，包括支撑架和设于所述支撑架上的固定架，所述固定架下方设有折叠机构；所述折叠机构包括转动架和若干依次铰接的折叠框，所述转动架的一端与所述固定架铰接，另一端与首个所述折叠框铰接，所述转动架和若干所述折叠框的转动方向依次相反；所述展开机构还包括穿设于所述转动架和若干折叠框上的形状记忆合金丝，所述形状记忆合金丝在受热时可展开所述折叠框。


2.根据权利要求1所述的展开机构，其特征在于，所述固定架、转动架和若干折叠框上均设有若干过线孔，所述过线孔从上至下逐一对应以供所述形状记忆合金丝穿设。


3.根据权利要求2所述的展开机构，其特征在于，所述固定架上设有第一固定组件，所述第一固定组件包括两相对接的第一压线块以及设于两所述第一压线块之间的第一压线槽。


4.根据权利要求3所述的展开机构，其特征在于，末位的所述折叠框上设有第二固定组件，所述第二固定组件包括两相对接的第二压线块以及设于两所述第二压线块之间的第二压线槽。


5.根据权利要求4所述的展开机构，其特征在于，所述第二压线槽为U形槽，所述形状记忆合金丝的中部相应弯折成U形且位于所述第二压线槽内，所述形状记忆合金丝的两端通过所述第一固定组件固定。


6.根据权利要求2所述的展开机构，其特征在于，所述第一固定组件还包括两间隔布置的绝缘块，两所述第一压线块位于两所述绝缘块之间。


7.根据权利要求1所述的展开机构，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚辉，刘志康，王骏，谷小军，朱继宏，张卫红，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61