一种基于智能复合材料的空间伸展臂

本发明涉及航天器，具体而言，涉及一种基于智能复合材料的空间伸展臂。

背景技术：

1、空间伸展臂作为常见的空间可展开结构，在空间大型网状天线、深空探测、卫星调姿、太阳帆帆杆等方面具有广阔的应用前景。在发射前，航天器结构以较小的体积与尺寸安装到航天器上，待到达指定位置后，通过接收地面发出的指令按设计展开到工作状态，将空间伸展臂上安装的探测器、磁强计等末端载荷伸出至工作位置，进行太空作业，现有的空间伸展臂结构复杂，容易在还未到达指定位置时，在外力作用下提前展开，或到达指定位置时无法展开，对太空作业产生影响。

技术实现思路

1、本发明所要解决的问题是如何提供一种便于展开的空间伸展臂。

2、为此，本发明提供了一种基于智能复合材料的空间伸展臂，包括底座、锁紧释放装置、末端载荷及展开臂，所述锁紧释放装置包括锁紧卡扣、锁紧绳、第一锁紧板、销头、第二锁紧板、智能复合材料驱动片，所述底座用于连接在航天器上，所述展开臂用于沿其长度方向伸展或回缩，所述展开臂的一端连接所述末端载荷，另一端与所述底座的侧面连接，所述第一锁紧板和所述第二锁紧板均连接在所述底座上表面且相对设置，所述销头设置在所述第一锁紧板和所述第二锁紧板之间，所述智能复合材料驱动片的两端分别与所述销头和所述第二锁紧板连接，所述销头用于穿过所述锁紧卡扣并与所述第一锁紧板抵接，所述锁紧绳的一端连接在所述底座的侧面上，另一端与所述锁紧卡扣连接，所述锁紧绳用于包裹回缩的所述展开臂。

3、可选地，所述锁紧释放装置还包括锁紧销，所述锁紧销连接在所述第二锁紧板朝向所述第一锁紧板的一端，所述销头朝向所述第二锁紧板的一侧上开设有圆槽，所述锁紧销部分插设于所述圆槽且可相对于所述圆槽伸缩滑动。

4、可选地，所述锁紧释放装置还包括第一固定板，所述锁紧销与所述第二锁紧板一体成型设置，所述第二锁紧板远离所述锁紧销的一端与所述第一固定板连接，所述第一固定板连接在所述底座上表面上。

5、可选地，所述锁紧释放装置还包括锁紧螺栓，所述底座侧面于所述展开臂的下方开设有螺纹孔，所述锁紧绳的一端连接在所述锁紧螺栓上，所述锁紧螺栓与所述螺纹孔螺纹连接，并用于沿所述螺纹旋转。

6、可选地，所述智能复合材料驱动片和所述展开臂均由纤维增强智能聚合物复合材料制成。

7、可选地，所述展开臂为透镜式薄壁管状结构，所述展开臂沿其长度方向设有多段依次连接的加热条。

8、可选地，所述底座为侧面开设有连接孔的中空结构，所述展开臂远离所述末端载荷的一端插入所述连接孔，并与所述底座连接。

9、可选地，所述底座内设有连接座，所述连接座上表面开设有弧形槽，所述弧形槽形状与所述展开臂端部形状相对应，所述展开臂插入所述连接孔的端部与所述连接座螺钉连接。

10、可选地，所述末端载荷为圆柱体结构，所述展开臂用于绕所述末端载荷周侧表面卷曲回缩。

11、可选地，所述底座上表面沿其长度方向的两侧分别设有第一挡片和第二挡片，所述第一挡片和所述第二挡片分别位于所述第一锁紧板和所述第二锁紧板外侧的两端，所述第一挡片和所述第二挡片朝向所述展开臂的一端均开设有圆弧形凹槽，所述末端载荷用于架设在所述圆弧形凹槽上。

12、与现有技术相比，本发明的基于智能复合材料的空间伸展臂的有益效果是：

13、本发明通过设置底座，底座可连接在航天器上，为展开臂提供安装位置，展开臂的一端连接在底座朝向y轴负方向的侧面上，另一端连接末端载荷，底座上表面，即朝向z轴正方向的表面上，沿x轴方向依次设有第一锁紧板、销头及第二锁紧板，其中第一锁紧板和第二锁紧板连接在底座上表面上，销头不与底座连接，在销头与第二锁紧板之间连接智能复合材料驱动片，智能复合材料驱动片包含展开和缩紧两种状态，智能复合材料驱动片可带动销头沿x轴方向移动，使销头在与第一锁紧板抵接和远离第一锁紧板两种状态下切换，展开臂可带动末端载荷伸展或收缩，在航天器未到达指定位置时，展开臂处于收缩状态，在底座朝向y轴负方向的侧面上于展开臂连接处的下端连接锁紧绳，锁紧绳的另一端连接有锁紧卡扣，锁紧绳围绕展开臂弯曲，使锁紧卡扣插入第一锁紧板和第二锁紧板之间，此时智能复合材料驱动片处于展开状态，销头穿过锁紧卡扣并与第一锁紧板抵接，锁紧卡扣将锁紧绳连接有销头的一端配合使用固定，从而使锁紧绳包裹收缩状态下的展开臂，防止展开臂伸展，使展开臂始终处于收缩状态，防止展开臂提前展开，影响航天器正常工作，缩小空间展开臂尺寸，便于应用在航天器上，当航天器运行至指定位置，智能复合材料驱动片切换至收缩状态，带动销头向x正方向移动，销头脱离第一锁紧板，也从缩紧卡扣中脱离，锁紧绳不再限制展开臂，展开臂展开，将末端载荷送至工作位置，完成展开臂的展开，智能复合材料驱动片、销头与锁紧卡扣配合使用，结构简单，便于在航天器到达指定位置时，准确地将展开臂展开，不影响航天器正常工作。

技术特征：

1.一种基于智能复合材料的空间伸展臂，其特征在于，包括底座(1)、锁紧释放装置、末端载荷(4)及展开臂(3)，所述锁紧释放装置包括锁紧卡扣(21)、锁紧绳(22)、第一锁紧板(23)、销头(24)、第二锁紧板(25)、智能复合材料驱动片(26)，所述底座(1)用于连接在航天器上，所述展开臂(3)用于沿其长度方向伸展或回缩，所述展开臂(3)的一端连接所述末端载荷(4)，另一端与所述底座(1)的侧面连接，所述第一锁紧板(23)和所述第二锁紧板(25)均连接在所述底座(1)上表面且相对设置，所述销头(24)设置在所述第一锁紧板(23)和所述第二锁紧板(25)之间，所述智能复合材料驱动片(26)的两端分别与所述销头(24)和所述第二锁紧板(25)连接，所述销头(24)用于穿过所述锁紧卡扣(21)并与所述第一锁紧板(23)抵接，所述锁紧绳(22)的一端连接在所述底座(1)的侧面上，另一端与所述锁紧卡扣(21)连接，所述锁紧绳(22)用于包裹回缩的所述展开臂(3)。

2.根据权利要求1所述的基于智能复合材料的空间伸展臂，其特征在于，所述锁紧释放装置还包括锁紧销(27)，所述锁紧销(27)连接在所述第二锁紧板(25)朝向所述第一锁紧板(23)的一端，所述销头(24)朝向所述第二锁紧板(25)的一侧上开设有圆槽，所述锁紧销(27)部分插设于所述圆槽且可相对于所述圆槽伸缩滑动。

3.根据权利要求2所述的基于智能复合材料的空间伸展臂，其特征在于，所述锁紧释放装置还包括第一固定板(28)，所述锁紧销(27)与所述第二锁紧板(25)一体成型设置，所述第二锁紧板(25)远离所述锁紧销(27)的一端与所述第一固定板(28)连接，所述第一固定板(28)连接在所述底座(1)上表面上。

4.根据权利要求1所述的基于智能复合材料的空间伸展臂，其特征在于，所述锁紧释放装置还包括锁紧螺栓(16)，所述底座(1)侧面于所述展开臂(3)的下方开设有螺纹孔(13)，所述锁紧绳(22)的一端连接在所述锁紧螺栓(16)上，所述锁紧螺栓(16)与所述螺纹孔(13)螺纹连接，并用于沿所述螺纹旋转。

5.根据权利要求1所述的基于智能复合材料的空间伸展臂，其特征在于，所述智能复合材料驱动片(26)和所述展开臂(3)均由纤维增强智能聚合物复合材料制成。

6.根据权利要求5所述的基于智能复合材料的空间伸展臂，其特征在于，所述展开臂(3)为透镜式薄壁管状结构，所述展开臂(3)沿其长度方向设有多段依次连接的加热条(31)。

7.根据权利要求6所述的基于智能复合材料的空间伸展臂，其特征在于，所述底座(1)为侧面开设有连接孔(11)的中空结构，所述展开臂(3)远离所述末端载荷(4)的一端插入所述连接孔(11)，并与所述底座(1)连接。

8.根据权利要求7所述的基于智能复合材料的空间伸展臂，其特征在于，所述底座(1)内设有连接座(12)，所述连接座(12)上表面开设有弧形槽，所述弧形槽形状与所述展开臂(3)端部形状相对应，所述展开臂(3)插入所述连接孔(11)的端部与所述连接座(12)螺钉连接。

9.根据权利要求1所述的基于智能复合材料的空间伸展臂，其特征在于，所述末端载荷(4)为圆柱体结构，所述展开臂(3)用于绕所述末端载荷(4)周侧表面卷曲回缩。

10.根据权利要求9所述的基于智能复合材料的空间伸展臂，其特征在于，所述底座(1)上表面沿其长度方向的两侧分别设有第一挡片(14)和第二挡片(15)，所述第一挡片(14)和所述第二挡片(15)分别位于所述第一锁紧板(23)和所述第二锁紧板(25)外侧的两端，所述第一挡片(14)和所述第二挡片(15)朝向所述展开臂(3)的一端均开设有圆弧形凹槽，所述末端载荷(4)用于架设在所述圆弧形凹槽上。

技术总结本发明提供了一种基于智能复合材料的空间伸展臂，涉及航天器技术领域，基于智能复合材料的空间伸展臂包括底座、锁紧释放装置、末端载荷及展开臂，锁紧释放装置包括锁紧卡扣、锁紧绳、第一锁紧板、销头、第二锁紧板、智能复合材料驱动片，展开臂的一端连接末端载荷，另一端与底座连接，第一锁紧板、销头及第二锁紧板依次设置在底座上表面，智能复合材料驱动片的两端与销头和第二锁紧板连接，智能复合材料驱动片驱动销头与第一锁紧板抵接，锁紧绳包裹回缩的展开臂。本发明通过智能复合材料驱动片、销头与缩紧卡扣配合使用，结构简单，便于在航天器到达指定位置时，准确地将展开臂展开，不影响航天器正常工作。技术研发人员：刘立武,冷劲松,李炳勋,刘彦菊受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学技术研发日：技术公布日：2024/7/18