CN102121200A - 一种复合材料绳及其在充气展开可刚化管状结构上的应用 - Google Patents
一种复合材料绳及其在充气展开可刚化管状结构上的应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102121200A CN102121200A CN 201010597939 CN201010597939A CN102121200A CN 102121200 A CN102121200 A CN 102121200A CN 201010597939 CN201010597939 CN 201010597939 CN 201010597939 A CN201010597939 A CN 201010597939A CN 102121200 A CN102121200 A CN 102121200A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- composite rope
- aramid fiber
- outside
- connection element
- barrier layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 claims abstract description 20
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229920006267 polyester film Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 2
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 claims 4
- 229920003223 poly(pyromellitimide-1,4-diphenyl ether) Polymers 0.000 claims 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 12
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 abstract description 7
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- -1 resistance wire Polymers 0.000 description 1
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Ropes Or Cables (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
本发明提供了一种复合材料绳及其在充气展开可刚化管状结构上的应用，本发明的复合材料绳：碳纤维和电阻丝被包覆在芳纶纤维中，芳纶纤维与碳纤维和电阻丝之间的空间内添加有环氧树脂中，所述聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜层包覆在内层的外部。本发明所述刚性的节点连接元件粘接在气体阻隔层的外侧，复合材料绳通过刚性的节点连接元件形成网状结构缠绕在气体阻隔层的外侧。将制成的充气展开可刚化管或环在地面折叠，用封闭包装进行包装，保存在避光低温的环境中；发射升空后，对可刚化充气管或环进行充气达到预定的形状，由于复合材料网架结构可通过电加热实现固化，这样即可得到设计要求的管或环结构，刚化后的网架是主要承载结构。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合材料绳及其应用，属于航天技术领域。
背景技术
随着航天科技的发展，人类对宇宙空间的探索以及对太空资源的开发利用研究也更加深入，这对航天器结构提出了更高要求。轻质大型航天结构意味着可携带更多的有效载荷。管状结构(如管或环)是航天器中一类重要的结构单元。充气展开可刚化管或环在发射前可折叠包装，发射后通过充气压力驱动展开，并能够利用电加热使增强网结构固化以满足结构刚度、强度等性能要求。这类管状结构具有收藏体积小、展开可靠性高、结构重量轻和结构刚化后无需保压等优点，在航天领域具有广阔的应用前景。目前，在太空中使用的管状结构较多是刚性不可折叠的，它们的尺寸受运载工具发射空间限制而不能做得很长或很大，在太空构建大型结构应用上受到限制。
发明内容
本发明的目的是为解决目前，在太空中使用的管状结构较多是刚性不可折叠的，它们的尺寸受运载工具发射空间限制而不能做得很长或很大，在太空构建大型结构应用上受到限制的问题，进而提供一种复合材料绳及其在充气展开可刚化管状结构上的应用。
本发明的复合材料绳为内外两层结构，所述内层包括：碳纤维、电阻丝、芳纶纤维和环氧树脂，碳纤维和电阻丝被包覆在芳纶纤维中，芳纶纤维与碳纤维和电阻丝之间的空间内添加有环氧树脂，芳纶纤维用六至十二股螺旋交互法编织，所述外层是适用于太空环境的聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜层，所述聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜层包覆在所述内层的外部。
本发明复合材料绳在充气展开可刚化管状结构上的应用，包括气体阻隔层、复合材料绳和刚性的节点连接元件，所述刚性的节点连接元件粘接在气体阻隔层的外侧，复合材料绳通过刚性的节点连接元件形成网状结构缠绕在气体阻隔层的外侧。
本发明的有益效果：将制成的充气展开可刚化管或环在地面折叠，用封闭包装进行包装，保存在避光低温的环境中；发射升空后，对可刚化充气管或环进行充气达到预定的形状，由于复合材料网架结构可通过电加热实现固化，这样即可得到设计要求的管或环结构，刚化后的网架是主要承载结构。
本发明具有折叠体积小、展开可靠性高、重量轻等十分明显的优点，而且在太空环境下固化后的管状结构无需通过气体保压而保持形状，避免了长期对气源的依赖，在航天领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明的具体实施方式提供的复合材料绳2的结构示意图，
图2是复合材料绳2的剖面示意图，
图3是气体阻隔层1、复合材料绳2和刚性的节点连接元件3的连接结构示意图(直管状)，
图4是图3的剖面示意图，
图5是气体阻隔层1、复合材料绳2和刚性的节点连接元件3的连接结构示意图(环状的一段)，
图6是刚性的节点连接元件3的结构示意图，
图7是刚性的节点连接元件3上带有复合材料绳穿绳孔的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：见图1和图2，本实施方式的复合材料绳2为内外两层结构，所述内层包括：碳纤维4、电阻丝5、芳纶纤维6和环氧树脂7，碳纤维4和电阻丝5被包覆在芳纶纤维6中，芳纶纤维6与碳纤维4和电阻丝5之间的空间内添加有环氧树脂7中，芳纶纤维6用六至十二股螺旋交互法编织，所述外层是适用于太空环境的聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜层8，所述聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜层8包覆在所述内层的外部。所述的外层材料聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜层8可以防止预浸树脂的复合材料绳在折叠过程中相互粘连。
所述芳纶纤维6用六股螺旋交互法编织。
所述芳纶纤维6用八股螺旋交互法编织。
所述芳纶纤维6用十二股螺旋交互法编织。
具体实施方式二：见图3～图7，本实施方式复合材料绳在充气展开可刚化管状结构上的应用，包括气体阻隔层1、复合材料绳2和刚性的节点连接元件3，所述刚性的节点连接元件3粘接在气体阻隔层1的外侧，复合材料绳2通过刚性的节点连接元件3形成网状结构缠绕在气体阻隔层1的外侧。本实施方式有利于复合材料绳2和刚性的节点连接元件3结成的可刚化网在气体阻隔层1上的定位，且有利于成形尺寸精度高的管状网架结构。
所述的气体阻隔层1为聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜。
所述刚性的节点连接元件3由铝合金材料制成。
所述刚性的节点连接元件3为扁的圆柱形，刚性的节点连接元件3内设有交叉的复合材料绳的穿绳孔3-1。
Claims (8)
1.一种复合材料绳，其特征在于，复合材料绳(2)为内外两层结构，所述内层包括：碳纤维(4)、电阻丝(5)、芳纶纤维(6)和环氧树脂(7)，碳纤维(4)和电阻丝(5)被包覆在芳纶纤维(6)中，芳纶纤维(6)与碳纤维(4)和电阻丝(5)之间的空间内添加有环氧树脂(7)中，芳纶纤维(6)用六至十二股螺旋交互法编织，所述外层是适用于太空环境的聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜层(8)，所述聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜层(8)包覆在所述内层的外部。
2.根据权利要求1所述的复合材料绳，其特征在于，所述芳纶纤维(6)用六股螺旋交互法编织。
3.根据权利要求1所述的复合材料绳，其特征在于，所述芳纶纤维(6)用八股螺旋交互法编织。
4.根据权利要求1所述的复合材料绳，其特征在于，所述芳纶纤维(6)用十二股螺旋交互法编织。
5.一种复合材料绳在充气展开可刚化管状结构上的应用，其特征在于，包括：气体阻隔层(1)、复合材料绳(2)和刚性的节点连接元件(3)，所述刚性的节点连接元件(3)粘接在气体阻隔层(1)的外侧，复合材料绳(2)通过刚性的节点连接元件(3)形成网状结构缠绕在气体阻隔层(1)的外侧。
6.根据权利要求5所述的复合材料绳在充气展开可刚化管状结构上的应用，其特征在于，所述的气体阻隔层(1)为聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜层。
7.根据权利要求5所述的复合材料绳在充气展开可刚化管状结构上的应用，其特征在于，所述刚性的节点连接元件(3)由铝合金材料制成。
8.根据权利要求7所述的复合材料绳在充气展开可刚化管状结构上的应用，其特征在于，所述刚性的节点连接元件(3)为扁的圆柱形，刚性的节点连接元件(3)内设有交叉的复合材料绳的穿绳孔(3-1)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010105979392A CN102121200B (zh) | 2010-12-21 | 2010-12-21 | 一种复合材料绳及其在充气展开可刚化管状结构上的应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010105979392A CN102121200B (zh) | 2010-12-21 | 2010-12-21 | 一种复合材料绳及其在充气展开可刚化管状结构上的应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102121200A true CN102121200A (zh) | 2011-07-13 |
| CN102121200B CN102121200B (zh) | 2012-06-27 |
Family
ID=44249852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010105979392A Expired - Fee Related CN102121200B (zh) | 2010-12-21 | 2010-12-21 | 一种复合材料绳及其在充气展开可刚化管状结构上的应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102121200B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103373473A (zh) * | 2012-04-11 | 2013-10-30 | 周庆才 | 飞机轨道滑跑起飞和降落辅助装置 |
| CN112539993A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-03-23 | 中铁九局集团有限公司 | 一种模型试验中固定传感器的气压调节刚度装置及方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102700705B (zh) * | 2012-06-29 | 2014-01-22 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于控制充气结构构型混编预张力索网的方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1046746A (ja) * | 1996-08-01 | 1998-02-17 | Kurosawa Kensetsu Kk | ケーブル |
| US5834942A (en) * | 1995-03-06 | 1998-11-10 | Inventio Ag | Equipment for determining when synthetic fiber cables are ready to be replaced |
| JPH11260155A (ja) * | 1998-03-06 | 1999-09-24 | Showa Electric Wire & Cable Co Ltd | バイパスケーブル |
| JPH11295572A (ja) * | 1998-04-07 | 1999-10-29 | Fuji Densen Kk | 光ファイバコードおよびその製造方法 |
| CN201043272Y (zh) * | 2007-04-26 | 2008-04-02 | 成都鑫隆泰工程材料有限公司 | 一种耐腐蚀纤维锚杆 |
| CN101494092A (zh) * | 2009-02-18 | 2009-07-29 | 程显军 | 用于架空输电线路导线的芳纶纤维与碳纤维复合芯 |
| CN201584186U (zh) * | 2009-06-19 | 2010-09-15 | 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 | 一种加强复合纤维芯减振导线 |
| CN101886347A (zh) * | 2010-07-09 | 2010-11-17 | 金文成 | 含有高韧耐磨套管的纤维预应力绳及其制造方法 |
-
2010
- 2010-12-21 CN CN2010105979392A patent/CN102121200B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5834942A (en) * | 1995-03-06 | 1998-11-10 | Inventio Ag | Equipment for determining when synthetic fiber cables are ready to be replaced |
| JPH1046746A (ja) * | 1996-08-01 | 1998-02-17 | Kurosawa Kensetsu Kk | ケーブル |
| JPH11260155A (ja) * | 1998-03-06 | 1999-09-24 | Showa Electric Wire & Cable Co Ltd | バイパスケーブル |
| JPH11295572A (ja) * | 1998-04-07 | 1999-10-29 | Fuji Densen Kk | 光ファイバコードおよびその製造方法 |
| CN201043272Y (zh) * | 2007-04-26 | 2008-04-02 | 成都鑫隆泰工程材料有限公司 | 一种耐腐蚀纤维锚杆 |
| CN101494092A (zh) * | 2009-02-18 | 2009-07-29 | 程显军 | 用于架空输电线路导线的芳纶纤维与碳纤维复合芯 |
| CN201584186U (zh) * | 2009-06-19 | 2010-09-15 | 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 | 一种加强复合纤维芯减振导线 |
| CN101886347A (zh) * | 2010-07-09 | 2010-11-17 | 金文成 | 含有高韧耐磨套管的纤维预应力绳及其制造方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士）工程科技Ⅱ辑》 20060815 管瑜 充气展开自硬化支撑管的设计与分析 第3，14，18，20-21，24页 5-8 , 第8期 2 * |
| 《工程力学》 20090131 卫剑征，等 空间卷曲折叠管充气控制展开动力学研究 第227-232页 5-8 第26卷, 第1期 2 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103373473A (zh) * | 2012-04-11 | 2013-10-30 | 周庆才 | 飞机轨道滑跑起飞和降落辅助装置 |
| CN112539993A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-03-23 | 中铁九局集团有限公司 | 一种模型试验中固定传感器的气压调节刚度装置及方法 |
| CN112539993B (zh) * | 2020-12-11 | 2022-11-08 | 中铁九局集团有限公司 | 一种模型试验中固定传感器的气压调节刚度装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102121200B (zh) | 2012-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Schenk et al. | Review of inflatable booms for deployable space structures: packing and rigidization | |
| CN104554822B (zh) | 一种多层空心夹层充气舱体 | |
| CN110015396B (zh) | 一种大尺度半刚性结构飞艇 | |
| US20050151007A1 (en) | Deployable, rigidizable wing | |
| CN110843312A (zh) | 一种网格增强智能折纸复合材料结构设计方法 | |
| KR20150128665A (ko) | 3축 섬유 강화된 복합 라미네이트 | |
| CN104648697A (zh) | 一种双层舱壁式充气舱体 | |
| CN102121200A (zh) | 一种复合材料绳及其在充气展开可刚化管状结构上的应用 | |
| CN104691787A (zh) | 一种多层夹心充气舱体用的充气展开支撑框架 | |
| CN103994319A (zh) | 薄壁金属内衬纤维全缠绕轻质高压气瓶的缠绕和固化方法 | |
| CN102320384A (zh) | 一种双ω形碳纤维复合材料充气伸展臂 | |
| CN110920938A (zh) | 超轻、大展缩比、超低温工作环境的航天飞行器结构 | |
| CN101905748B (zh) | 一种充气展开式空间站物品储放舱 | |
| CN1772562A (zh) | 一种太空用充气展开桁架 | |
| CN100348408C (zh) | 用于空间充气展开结构的热固性复合薄膜及制作方法 | |
| CN112591145B (zh) | 有增强鞘的柔性薄膜充气圆柱体及其长方体收纳折叠方法 | |
| Lichodziejewski et al. | Spiral wrapped aluminum laminate rigidization technology | |
| CN100560365C (zh) | 用于空间充气展开结构的热固性复合薄膜的刚化方法 | |
| Liyanage et al. | Origami based folding patterns for compact deployable structures | |
| Doggett et al. | Non-Axisymmetric Inflatable Pressure Structure (NAIPS) Concept that Enables Mass Efficient Packageable Pressure Vessels with Openings | |
| JP7479345B2 (ja) | コンパクト化可能なｒｆ膜アンテナおよび作製方法 | |
| CN206297721U (zh) | 一种基于结构力学设计的真空式浮力飞行装置 | |
| Lingtong et al. | Design and Analysis of Large Space Membrane Sunshield Structure Based on Origami. | |
| CN114030651A (zh) | 一种Kresling折叠方式的充气展开式半刚性密封舱 | |
| Irwin et al. | Low-mass deployable spacecraft booms |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120627 Termination date: 20121221 |