一種多層夾心充氣艙體用的充氣展開支撐框架的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多層夾心充氣艙體用的充氣展開支撐框架結構，屬于航天艙體技術領域。
【背景技術】
[0002]多層夾心充氣艙體是由多層充氣囊體嵌套而成的空間艙體結構，具有折疊體積小、重量輕、結構簡單、展開可靠等優(yōu)勢，多層夾心充氣艙體顯著地提高了充氣艙體空間碎片防護效率和隔熱效果。為保證夾心充氣艙體具有一定的空間碎片防護效率和隔熱效果，需在充氣艙體的各層囊體之間形成一定間距，使艙壁形成一種增強型惠氏防護屏結構，以提高艙體空間碎片防護效率，并形成艙壁間的真空空腔以阻斷艙體內外熱量的傳導和對流，從而提高艙體隔熱效果。為了保證充氣艙體各層囊體間形成所設計的間距，需在各層囊體間增加支撐結構?，F(xiàn)有夾層式艙體結構主要采用泡沫作為填充物支撐艙壁以形成艙壁間間距，泡沫填充會降低艙體折疊效率，增大艙體折疊體積和重量。此外，由于多層夾心充氣艙體由兩層或多層充氣囊體構成，形成的艙壁較厚，其充氣展開難度大，各層囊體間需一定的輔助展開和支撐機構，為艙體的充氣展開提供協(xié)助作用。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明提供了一種多層夾心充氣艙體用的充氣展開支撐框架，以保證在多層夾心充氣艙體的多層充氣囊體間形成一定間距，以解決充氣艙體充氣展開難度大、易受空間碎片撞擊等問題，為此本發(fā)明采用如下的技術方案:
一種多層夾心充氣艙體用的充氣展開支撐框架，包括:環(huán)形充氣管、中間充氣管，外端環(huán)形充氣管和弧形充氣管，所述兩個相鄰的環(huán)形充氣管之間連接有中間充氣管，外端環(huán)形充氣管與環(huán)形充氣管之間連接有弧形充氣管，形成充氣展開支撐框架，所述環(huán)形充氣管和中間充氣管之間、外端環(huán)形充氣管和弧形充氣管之間、弧形充氣管和環(huán)形充氣管之間均相互連通；所述環(huán)形充氣管、中間充氣管，外端環(huán)形充氣管和弧形充氣管均采用薄壁結構，所述薄壁由氣密層和剛化層構成，所述氣密層為柔性薄膜材料，所述剛化層為柔性復合材料層，所述氣密層在薄壁的內側，所述剛化層在薄壁的外側。
[0004]本發(fā)明發(fā)射前可隨充氣艙體進行柔性折疊，發(fā)射入軌后，充氣展開支撐框架以充氣壓力作為驅動力，可沿支撐框架軸向和徑向分別展開，從而為充氣艙體的展開提供協(xié)助，以保障充氣艙體在軌充氣展開的順利完成；充氣展開后，充氣展開支撐框架固化成型，使框架在氣體泄漏的情況下仍能保持結構形狀，形成滿足結構剛度要求的支撐框架結構，并對連接的各層囊體起到一定的約束和支撐作用，以支撐相鄰兩層囊體之間保持所設計的間距，提高各層囊體的承壓和保形能力，增加充氣艙體的結構剛度。
[0005]充氣展開支撐框架支撐充氣艙體的各層囊體并使之保持所設計的間距，從而使得充氣艙體的艙壁形成類似惠氏防護屏的充氣防護結構。充氣艙體的多層充氣囊體可有效地破碎空間碎片，并進一步使之液化或氣化形成碎片云團，充氣展開支撐框架在多層充氣囊體間形成的間距空間既為碎片云團提供了充分膨脹的路徑，降低了碎片云團對最內層囊壁的總撞擊能量和單位面積撞擊能量，大大提高了充氣艙體空間碎片撞擊防護效率，又阻斷了充氣艙體內外熱量的傳導和對流效應，有效的提高了艙體的隔熱效果。
[0006]
【附圖說明】
[0007]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，下面描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0008]圖1是本發(fā)明所述的多層夾心充氣艙體用的充氣展開支撐框架示意圖；
圖2是本發(fā)明用于雙層夾心充氣艙體的結構示意圖；
圖3是本發(fā)明用于多層夾心充氣艙體的結構示意圖。
[0009]圖中的附圖標記，I為環(huán)形充氣管，2為中間充氣管，3為外端環(huán)形充氣管，4為弧形充氣管，5為充氣展開支撐框架，6為內囊，7為第一層防護殼，8為第一空間，9為艙體，10為對接口，11為艙門，12為第二層防護殼，13為第二空間。
[0010]
【具體實施方式】
[0011]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0012]如圖1所示，本【具體實施方式】提供的一種多層夾心充氣艙體用的充氣展開支撐框架，包括:環(huán)形充氣管1、中間充氣管2，外端環(huán)形充氣管3和弧形充氣管4，所述兩個相鄰的環(huán)形充氣管I之間連接有中間充氣管2，外端環(huán)形充氣管3與環(huán)形充氣管I之間連接有弧形充氣管4，形成充氣展開支撐框架5，所述環(huán)形充氣管I和中間充氣管2之間、外端環(huán)形充氣管3和弧形充氣管4之間、弧形充氣管4和環(huán)形充氣管I之間均相互連通；所述環(huán)形充氣管
1、中間充氣管2，外端環(huán)形充氣管3和弧形充氣管4均采用薄壁結構，所述薄壁由氣密層和剛化層構成，所述氣密層為柔性薄膜材料，所述剛化層為柔性復合材料層，所述氣密層在薄壁的內側，所述剛化層在薄壁的外側。
[0013]每兩個相鄰的環(huán)形充氣管I之間等間距平行設置，兩個相鄰的中間充氣管2之間等間距平行設置，中間充氣管2與環(huán)形充氣管I之間相互垂直設置，形成具有預定形狀和尺寸的框架結構，充氣環(huán)和充氣管的數(shù)量根據(jù)空間艙體的形狀和尺寸要求確定。
[0014]進一步，環(huán)形充氣管1、中間充氣管2，外端環(huán)形充氣管3和弧形充氣管4采用薄壁結構，薄壁結構的內層為氣密層，薄壁結構的外層為剛化層，氣密層為充氣展開支撐框架5從充氣展開到剛化型這一過程，保持充氣壓力提供保障，材料為硅橡膠和丁基橡膠復合材料層合結構。環(huán)形充氣管1、中間充氣管2，外端環(huán)形充氣管3和弧形充氣管4薄壁結構中的剛化層可在軌剛化，以提高充氣展開支撐框架5的結構剛度和硬度，材料為高強纖維環(huán)氧復合材料。
[0015]作為可選的，充氣展開支撐框架5設置在多層夾心充氣艙體的各層囊體之間，主要為各層囊體提供連接和支撐，協(xié)助囊體充氣展開，并在一定程度上提高囊體的承壓能力、保形能力和結構剛度。支撐框架充氣管的截面直徑即為各層囊體間相隔的間距。充氣展開支撐框架在協(xié)助充氣囊體完全展開且囊體間達到所設計的間距后，充氣展開支撐框架進行結構剛化。其中，氣密層為支撐框架管壁結構的最內層，保證支撐框架在展開及剛化成型這一過程中充氣管的密封性能。其中，剛化層為管壁結構的最外層，剛化層在剛化后具有一定結構剛度和硬度，使支撐框架在氣體泄漏殆盡的情況下仍能保持結構形狀，以多層充氣囊體間保持所設計的間距。
[0016]具體該充氣展開支撐框架5的實施步驟包括:第一，充氣展開支撐框架剛化前是柔性的薄壁結構，發(fā)射前可隨多層空心夾層是充氣艙體進行柔性折疊，并具有較小的折疊體積和質量。第二，發(fā)射入軌后，充氣展開支撐框架以充氣壓力作為驅動力，可沿支撐框架軸向和徑向分別展開，從而為充氣艙體的展開提供輔助，以保障充氣艙體在軌充氣展開的順利完成。第三，充氣展開后，支撐框架固化成型，從而形成滿足結構剛度要求的支撐框架結構，剛化后的支撐框架在氣體泄漏的情況下仍能保持結構形狀，以支撐各層充氣囊體間保持所設計的間距。第四，充氣展開固化成型后，充氣展開支撐框架對連接的各層囊體起到一定的約束作用，以提高各層囊體的承壓和保形能力，并增加充氣艙體結構的整體剛度。第五，充氣展開支撐框架使多層充氣囊體間保持所設計的間距，從而使得多層夾心充氣艙體的艙壁形成類似惠氏防護屏的充氣防護結構，能夠使空間碎片經(jīng)過多次破碎和升溫，形成碎片云團，而充氣囊體間所形成的間距空間為碎片云團提供了充分擴散的路徑，降低了碎片云團對內層囊體的總撞擊能量和單位面積撞擊能量，大大提高了充氣艙體空間碎片撞擊防護效率。充氣展開支撐框架支撐各層充氣囊體間形成的間距空間，還可阻斷充氣艙體內外熱量的傳導和對流效應，從而有效地提高艙體的隔熱效果。
[0017]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明實施例揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種多層夾心充氣艙體用的充氣展開支撐框架，其特征在于，包括:環(huán)形充氣管(I)、中間充氣管(2)，外端環(huán)形充氣管(3)和弧形充氣管(4)，所述兩個相鄰的環(huán)形充氣管(I)之間連接有中間充氣管(2)，外端環(huán)形充氣管(3)與環(huán)形充氣管(I)之間連接有弧形充氣管(4)，形成充氣展開支撐框架(5)，所述環(huán)形充氣管(I)和中間充氣管(2)之間、外端環(huán)形充氣管(3)和弧形充氣管(4)之間、弧形充氣管(4)和環(huán)形充氣管(I)之間均相互連通；所述環(huán)形充氣管(I)、中間充氣管(2)，外端環(huán)形充氣管(3)和弧形充氣管(4)均采用薄壁結構，所述薄壁由氣密層和剛化層構成，所述氣密層為柔性薄膜材料，所述剛化層為柔性復合材料層，所述氣密層在薄壁的內側，所述剛化層在薄壁的外側。
2.根據(jù)權利要求1所述的多層夾心充氣艙體用的充氣展開支撐框架，其特征在于，每兩個相鄰的環(huán)形充氣管(I)之間等間距平行設置。
3.根據(jù)權利要求1所述的多層夾心充氣艙體用的充氣展開支撐框架，其特征在于，兩個相鄰的中間充氣管(2)之間等間距平行設置。
4.根據(jù)權利要求1所述的多層夾心充氣艙體用的充氣展開支撐框架，其特征在于，中間充氣管(2)與環(huán)形充氣管I之間相互垂直設置。
【專利摘要】一種多層夾心充氣艙體用的充氣展開支撐框架。兩個相鄰的環(huán)形充氣管之間連接有中間充氣管，外端環(huán)形充氣管與環(huán)形充氣管之間連接有弧形充氣管，形成充氣展開支撐框架，所述環(huán)形充氣管和中間充氣管之間、外端環(huán)形充氣管和弧形充氣管之間、弧形充氣管和環(huán)形充氣管之間均相互連通。本發(fā)明發(fā)射前可隨充氣艙體進行柔性折疊，發(fā)射入軌后，充氣展開支撐框架以充氣壓力作為驅動力，可沿軸向和徑向分別展開，從而為充氣艙體的展開提供協(xié)助，以保障充氣艙體在軌充氣展開的順利完成；充氣展開后，充氣展開支撐框架固化成型，使框架在氣體泄漏的情況下仍能保持結構形狀，形成滿足結構剛度要求的支撐框架結構，并對連接的各層囊體起到一定的約束和支撐作用。
【IPC分類】B64G1-52, B64G1-58
【公開號】CN104691787
【申請?zhí)枴緾N201410845747
【發(fā)明人】苗常青, 衛(wèi)劍征
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2014年12月31日