[发明专利]一种由多稳态曲梁智能驱动展开的太阳帆

权利要求书

1.一种由多稳态曲梁智能驱动展开的太阳帆，其特征在于：包括支撑轴(12)、上压缩装置(15)、下压缩装置(16)、四个帆面(14)以及四根伸展臂(11)，所述四根伸展臂(11)以支撑轴(12)为中心呈十字形排布，且每根伸展臂(11)内端与支撑轴(12)侧壁中间铰接，伸展臂(11)包括若干复合型负刚度单胞(1)，所述复合型负刚度单胞(1)包括曲梁结构(1-1)及三个支撑结构(1-2)，所述曲梁结构(1-1)采用含增强纤维的形状记忆聚合物，所述支撑结构(1-2)采用尼龙，三个支撑结构(1-2)分别与曲梁结构(1-1)中间及两端垂直固定为一体，位于两端的两个支撑结构(1-2)位于同侧并与位于中间的支撑结构(1-2)对向设置，曲梁结构(1-1)两侧对称设置有两个刚性块(1-3)以改变横截面尺寸，每四个复合型负刚度单胞(1)组合固定成复合型负刚度蜂窝结构(2)，所述复合型负刚度蜂窝结构(2)的四个复合型负刚度单胞(1)两两相对之后单侧贴靠固定形成横竖双向对称的日字形结构，每相对的两个复合型负刚度单胞(1)的曲梁结构(1-1)中间固定有弹簧(2-1)，每八个复合型负刚度蜂窝结构(2)环向单侧首尾依次固定围合为正八边形组成伸展臂单体(3)，多个所述伸展臂单体(3)沿轴向依次固定组成伸展臂(11)，所述四个帆面(14)均采用薄膜材料并制为等腰直角三角形，四个帆面(14)分别设置在四根伸展臂(11)之间，每个帆面(14)的直角顶点与支撑轴(12)侧壁对应位置固接，每个帆面(14)的两个锐角顶点分别与对应的两根伸展臂(11)外端固接，所述支撑轴(12)上下两端分别固定有上限位板(12-1)及下限位板(12-2)，所述上压缩装置(15)及所述下压缩装置(16)与伸展臂(11)结构相同并分别间隔套设在支撑轴(12)侧壁上下两端，上压缩装置(15)与所述上限位板(12-1)固接，下压缩装置(16)与所述下限位板(12-2)固接，伸展臂(11)、上压缩装置(15)及下压缩装置(16)均通过温度控制实现轴向伸展。

2.根据权利要求1所述的一种由多稳态曲梁智能驱动展开的太阳帆，其特征在于：所述若干复合型负刚度单胞(1)处于展开状态并在高于所述曲梁结构(1-1)的材料的玻璃化转变温度的情况下，在外载驱动下进行压缩，产生弯曲变形进行塑造，形状塑造完成后自然冷却并固定组成所述伸展臂(11)，当对伸展臂(11)的全部曲梁结构(1-1)同时升温至相同温度，全部曲梁结构(1-1)回复至展开状态释放预应力使伸展臂(11)轴向伸展，所述上压缩装置(15)及所述下压缩装置(16)轴向伸展与伸展臂(11)轴向伸展形式相同。

3.根据权利要求2所述的一种由多稳态曲梁智能驱动展开的太阳帆，其特征在于：所述曲梁结构(1-1)的两侧利用聚酰亚胺粘合剂将电加热片粘贴在初始展开状态下的含增强纤维的形状记忆聚合物的内侧表面，通过温度控制器对所述电加热片进行温度调控，从而改变曲梁结构(1-1)的温度。

4.根据权利要求1所述的一种由多稳态曲梁智能驱动展开的太阳帆，其特征在于：所述复合型负刚度蜂窝结构(2)之间通过高温固化进行无缝连接，为进行无缝连接，复合型负刚度蜂窝结构(2)接口处设置为坡面。

5.根据权利要求1所述的一种由多稳态曲梁智能驱动展开的太阳帆，其特征在于：所述曲梁结构(1-1)可替换为两种变种结构，包括曲梁变种结构一(1-11)和曲梁变种结构二(1-12)，所述曲梁变种结构一(1-11)的横截面尺寸为中间窄两端宽的形式，所述曲梁变种结构二(1-12)的横截面尺寸为中间宽两端窄的形式。