一种空间大型气构混动柔性舱
阅读说明：本技术 一种空间大型气构混动柔性舱 (Large-scale air of space constructs thoughtlessly moves flexible cabin ) 是由 陈金宝 王东辉 唐明章 王立武 陈传志 黄伟 李家琪 甄铎 霍伟航 廖航 于 2021-07-06 设计创作，主要内容包括：本发明专利公开了一种空间大型气构混动柔性舱,具体涉及载人深空探测设备的技术领域。一种空间大型气构混动柔性舱,包括底板、顶板和包覆在底座与顶板之间的蒙皮层,所述底板内周向等距分布有多根固定梁,每两根相邻所述固定梁之间连接有设置在底板上的舱壁,所有的所述固定梁与舱壁围合形成内腔,所述内腔内设有气瓶和与气瓶连通的充气管路,所述充气管路上设有充气阀；所述底板与顶板之间设有折叠展开机构,所述折叠展开机构用于将底板和顶板之间的空间折叠或展开,所述顶板上设有舱门和位于舱门一侧的放气阀。采用本发明技术方案解决了现有火箭发射运载能力与发射任务之间无法同时兼顾的问题,可满足载人深空探索。(The invention discloses a large-space pneumatic hybrid flexible cabin, and particularly relates to the technical field of manned deep space detection equipment. A large-space air structure hybrid flexible cabin comprises a bottom plate, a top plate and a skin layer coated between a base and the top plate, wherein a plurality of fixed beams are distributed in the bottom plate at equal intervals in the circumferential direction, a cabin wall arranged on the bottom plate is connected between every two adjacent fixed beams, all the fixed beams and the cabin wall are enclosed to form an inner cavity, an air bottle and an inflation pipeline communicated with the air bottle are arranged in the inner cavity, and an inflation valve is arranged on the inflation pipeline; a folding and unfolding mechanism is arranged between the bottom plate and the top plate and used for folding or unfolding the space between the bottom plate and the top plate, and a cabin door and a deflation valve positioned on one side of the cabin door are arranged on the top plate. By adopting the technical scheme of the invention, the problem that the launching and carrying capacity and the launching task of the existing rocket cannot be simultaneously considered is solved, and the manned deep space exploration can be met.)
技术领域
本发明涉及载人深空探测设备的技术领域，特别涉及一种空间大型气构混动柔性舱。
背景技术
载人深空探测是扩展人类活动领域及开发利用资源的有效途径，大型空间柔性舱体作为载人深空探测的典型设备，不仅可用于空间站的建设，同时还能为后续月球基地的建设奠定基础。而当前火箭发射运载能力与发射任务之间的矛盾越发突出，因此急需一种可解决上述矛盾的空间舱。
发明内容
本发明意在提供一种空间大型气构混动柔性舱，解决了现有火箭发射运载能力与发射任务之间无法同时兼顾的问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种空间大型气构混动柔性舱，包括底板、顶板和包覆在底座与顶板之间的蒙皮层，所述底板内周向等距分布有多根固定梁，每两根相邻所述固定梁之间连接有设置在底板上的舱壁，所有的所述固定梁与舱壁围合形成内腔，所述内腔内设有气瓶和与气瓶连通的充气管路，所述充气管路上设有充气阀；所述底板与顶板之间设有折叠展开机构，所述折叠展开机构用于将底板和顶板之间的空间折叠或展开，所述顶板上设有舱门和位于舱门一侧的放气阀。
进一步的，所述折叠展开机构包括U型杆和设置在U型杆内外两侧的复合铰链机构，每个所述复合铰链机构均包括两个铰链基座，每个所述铰链基座的一侧均转动连接有两个连接臂，四个所述连接臂的相同处共同穿设有中心转轴，两个所述铰链基座对称设置在中心转轴的两侧，每个所述铰链基座分别与对应的连接臂转动连接，每个所述铰链基座内均穿设有基座转轴，所述基座转轴与铰链基座之间设有卷簧；任一所述铰链基座上还设有锁舌，另一所述铰链基座上设有与锁舌相配合的锁定孔。
进一步的，所述顶板上设有与折叠展开机构数量相同且相对应的滑槽，每个所述滑槽内均滑动连接滑块，所述滑块与对应的折叠展开机构转动连接。
进一步的，所述蒙皮层由内至外依次由防磨损层、气密层、承力层、碎片防护层、隔热层和原子氧化防护层构成，所述防磨损层采用Nomex织物制成，所述气密层采用TPU薄膜制成，所述承力层采用Kevlar纤维编织而成，所述碎片防护层由多层陶瓷织物和设置在相邻两个陶瓷织物之间聚氨酯泡沫，所述隔热层采用Pyrogel材料制成，所述原子氧化防护层采用MLI薄膜材料制成。
通过上述设置，可借助防磨损层防止舱内物体刺破蒙皮层的情况，同时还能起到较好的阻燃效果；气密层可防止舱内气体泄漏的情况，维持了本方案的稳定性；承力层可承受舱内气压载荷；碎片防护层可防止或减小微流星及空间碎片对蒙皮层的破坏；隔热层可有效抵抗紫外线辐射、同时具有良好的隔热效果；原子氧化防护层则具有抗氧化及抗腐蚀能力。
与现有技术相比，本方案的有益效果：
1、本方案体积小、质量轻、折展效率高，同时可满足运载能力的限制，降低运载成本；2、本方案充气膨胀、工程施工简单、同时可满足深空探测宇航员的生活和工作。
附图说明
图1是本发明一种空间大型气构混动柔性舱展开状态下的剖视图；
图2是图1中A-A的剖视图；
图3是图1中B处的局部放大视图；
图4是本发明中复合铰链机构的结构示意图；
图5是本发明一种空间大型气构混动柔性舱展开状态下的结构示意图；
图6是图5中C-C的剖视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
说明书附图中的附图标记包括：底板1、顶板2、固定梁3、舱壁4、气瓶5、充气管路6、充气阀7、U型杆8、铰链基座9、转动轴10、连接臂11、中心转轴12、基座转轴13、卷簧14、锁舌15、舱门16、放气阀17、蒙皮层18、滑槽19、压条20。
实施例
如附图1、图2和图5所示：一种空间大型气构混动柔性舱，包括底板1、顶板2和包覆在底座与顶板2之间的蒙皮层18，底板1内周向等距分布有多根固定梁3，本实施例中采用八根固定梁3，每根固定梁3的下端均固定连接有支撑座，支撑座螺栓连接在底板1上。每两根相邻固定梁3之间嵌合有设置舱壁4，每块舱壁4的下端均间隔对称分布有连接板，每两块对应的连接板上共同穿设有与舱壁4螺纹连接的紧固螺栓，每两块对应的连接板底部共同焊接有固定板，固定板螺栓连接在底板1上。所有的固定梁3与舱壁4围合形成内腔，内腔内周向等距分布有四对气瓶5组，每对气瓶5组均包含两个相邻的气瓶5以及卡合在两个气瓶5上侧的卡合板，每个气瓶5的侧壁上还焊接有支架，支架的另一端焊接在舱壁4上，每个气瓶5的气嘴上均连通有充气管路6，充气管路6上设有充气阀7。底板1上开有位于舱壁4外的凹槽，凹槽内卡合有用于卡住蒙皮层18顶部的两个压条20，两个压条20的端部为Z形接触。
如图3和图4，底板1与顶板2之间设有多个折叠展开机构，折叠展开机构用于将底板1和顶板2之间的空间折叠或展开，每个折叠展开机构均包括U型杆8和设置在U型杆8内外两侧的复合铰链机构，U型杆8采用航天常用的7075铝合金材料制成，靠近底板1的折叠展开机构中的铰链基座9设置在固定梁3上，靠近顶板2的折叠展开机构中的铰链基座9设置在对应的滑块上。每个复合铰链机构均包括两个铰链基座9，每个铰链基座9的一侧均转动连接有转动轴10，每个铰链基座9的两侧壁上开开有供转动轴滑动的凹槽，转动轴10上间隔穿设有两个连接臂11，四个连接臂11的相同处共同穿设有中心转轴12，两个转动轴10上的四个连接臂11交叉分布在中心转轴12上，两个铰链基座9对称设置在中心转轴12的两侧。每个铰链基座9内均穿设有基座转轴13，基座转轴13与铰链基座9之间连接有卷簧14；任一铰链基座9上还设有锁舌15，另一铰链基座9的对应位置处开设有与锁舌15相配合的锁定孔。
如图6所示，顶板2上设有舱门16和位于舱门16一侧的放气阀17。顶板2的抵底部周向等距分布有位于舱门16外的滑槽19，滑槽19的数量与折叠展开机构的数量相同，且每个滑槽19均位于对应的折叠展开机构的正上方，每个滑槽19内均滑动连接有滑块，滑块与折叠展开机构中铰链基座9转动连接。顶板2的顶部还设有位于滑槽19外的与底板1上相同的凹槽，凹槽内同样卡合有用于卡住蒙皮层18顶部的压条20。
蒙皮层18由内至外依次由防磨损层、气密层、承力层、碎片防护层、隔热层和原子氧化防护层构成，防磨损层采用Nomex织物制成，气密层采用TPU薄膜制成，承力层采用Kevlar纤维编织而成，碎片防护层由多层陶瓷织物和设置在相邻两个陶瓷织物之间聚氨酯泡沫，隔热层采用Pyrogel材料制成，原子氧化防护层采用MLI薄膜材料制成。
本方案的工作过程，本柔性舱处于初始状态时，折叠展开机构处于折叠状态，此时每个折叠展开机构的两个铰链基座9处于平行状态，而上述两个铰链基座9上的扭簧均无扭转力产生，此时每个折叠展开机构均位于内腔中，同时整个柔性舱所占用的体积较小，便于搭载在各种不同的火箭上。
当火箭将柔性舱运送至预定的轨道后，开启充气阀7来利用气瓶5底板1、顶板2和蒙皮层18围合的空间进行充气，同时利用气体对折叠展开机构进行驱动展开。本柔性舱中充气完成后蒙皮层18自硬化可满足柔性舱的刚度性能要求，柔性舱内还布置有压力传感器，压力传感器与分别与充气阀7、放气阀17电连接，从而可借助压力传感器所测得气体压力值来开启或关闭充气阀7，即当柔性舱内实时压力值等于航天员生活环境所需目标压力值时，关闭充气阀7；当柔性舱内实时压力值大于航天员生活环境所需目标压力值时，关闭充气阀7并打开放气阀17；当柔性舱内实时压力值小于航天员生活环境所需目标压力值时，充气阀7门持续处于开启状态，直到柔性舱内实时压力等于目标压力值时，关闭阀门并实时测量柔性舱内压力，从而使舱内保持目标压力值，满足舱体充气性能。
在柔性舱充气的过程中，蒙皮层18在气体的作用下向外膨胀，同时顶板2开始向上移动，从而借助滑块带动U型杆8转动，可借助U型杆8的转动来带动U型杆8另一端的两个铰链基座9转动，当两个铰链基座9转动至同一直线上时，锁舌15的端部的斜面与转动轴10锁定相对位置，从而实现两个铰链基座9的连接锁定，当两个铰链基座9锁定后再通过铰链基座9和U型杆8带动另一折叠展开机构开启，其展开的过程同上，最终所有的折叠展开机构展开后，底板1和顶板2之间的空间得以形成支撑和扩展，可便于多人进行操作。
以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
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