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

本发明涉及航天装置，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：

1、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。

2、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。

技术实现思路

1、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。

2、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；

3、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；

4、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；

5、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。

6、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。

7、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；

8、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。

9、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。

10、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。

11、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。

12、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；

13、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。

14、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。

15、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。

16、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：

17、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；

18、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。

19、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。

20、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。

21、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。