在空间部署应用中有两种传统类型的铰链。第一种是机械展开铰链。一个典型的机械展开铰链通常由几十个部件组成。它复杂、沉重、笨重。组件越多,部署失败概率越高。由于机械展开铰链之间存在相对运动的部件,不可避免地存在微动力学问题。第二类常规铰链依靠应变能展开。磁带弹簧铰链是一种典型的应变能铰链。应变能铰链的一个基本问题是其展开动力学是不可控制的。通常,它的部署会带来很大的影响,这对许多空间应用来说是不可接受的。 Some damping technologies have been experimented with to reduce the impact, but they increased the risks of an unsuccessful deployment.

形状记忆复合混合铰链由两个应变能量法兰和一个形状记忆复合管组成。
用形状记忆复合物(SMC)组分结合的应变能量组分形成杂交铰链是溶液。SMC非常适合可部署的结构。SMC由高性能纤维和形状记忆聚合物树脂产生。当树脂被加热至其玻璃化转变温度之上时,复合材料变得柔性并且可以折叠或填充。一旦冷却到低于玻璃化转变温度,复合材料保持在填充状态。当结构准备好部署时,将SMC组分重新加热至玻璃化转变温度,并且返回其以其制造的形状。

杂交铰链由两个应变能量凸缘(也称为磁带网)和一个SMC管组成。将两个折叠线放置在SMC管上,以避免在折叠期间在SMC上过度应变。两个适配器用于将混合铰链连接到其相邻的结构部件。虽然SMC管被加热至其玻璃化转变温度,但是在温度降低到其玻璃化转变温度下方之后,可以折叠杂交铰链并保持折叠状态。在可展开的结构在空间启动后,将重新加热SMC管,并且铰链展开以部署结构。基于测试结果,杂交铰链可以达到高于99.999%的形状恢复。

混合铰链继承了胶带弹簧铰链的所有良好特性,例如简单,重量轻,展开可靠性和高部署精度。相反,它消除了展开影响,这些影响显着限制了胶带弹簧铰链的应用。混合铰链的部署动态处于缓慢和可控的方式。混合铰链的SMC管是多功能成分。它在展开过程中用作展开机构,并且在完全展开铰链之后也用作结构部件,这使得混合铰链比磁带铰链更强并且更硬。与使用相对移动部件的机械展开铰链不同,混合铰链取决于其包装和部署的材料变形。它自然消除了微动现象。

这项工作是由Caltech的Houfei Fang和Eastwood Im进行的,以及John Lin和ILC Dover LP的John Lin和Stephen Scarborough,为NASA的喷射推进实验室。NPO-48370.


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形状记忆复合混合铰链

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本文首先出现在2012年8月期问题NASA技金宝搏官网术简介杂志。

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