一种考虑空间压力变化的舱门助力系统技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑空间压力变化的舱门助力系统，涉及航天技术领域，该助力系统包括：助力弹簧和控制子系统，当需要在地面环境下开启舱门时，控制子系统控制助力弹簧的无杆腔充气，气压通过无杆腔作用在助力弹簧的挺杆上，作为向舱门开启方向的助力，用以平衡舱门在地面沿重力方向的分力；当需要在太空环境下开启舱门时，控制子系统控制助力弹簧的有杆腔充气，气压通过有杆腔反向作用在助力弹簧的挺杆上，作为向舱门开启方向的阻力，用以平衡舱门解锁后、开启时舱内气压和外界真空之间的压差产生的作用在舱门上的力；该助力系统能够在不同空间环境内外压差的作用下均保证舱门有效安全开启。效安全开启。效安全开启。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑空间压力变化的舱门助力系统


[0001]本专利技术涉及航天
，具体涉及一种考虑空间压力变化的舱门助力系统。

技术介绍

[0002]舱门助力弹簧多用于帮助航空航天飞行器的舱门开启，使之在更安全、方便、高效的条件下进行。
[0003]现有的助力方式可分为机械弹簧助力式、电控机械助力式及油气弹簧助力式，以上几种助力方式都是通过单一控制策略/方法控制单一机构，其所助力的舱门都在特定的某一环境下开启，舱门所处外部环境压力变化不大，其所控制的助力系统不需要大幅度改变助力大小及方向。
[0004]即现有的舱门助力弹簧及其控制系统助力方向单一，只能提供单一向舱门开启方向的助力，且助力系统的控制系统多是封装好的结构，无法根据条件改变助力大小，无法同时满足地面需要平衡重力减小开门阻力的工况，以及太空零重力、零外部气压需要抵消舱内气压作用在舱门上的力的工况。
[0005]舱门在地面开启时，舱内外压力相差不大，此时舱门开启的阻力只有其自身重力产生的沿开启方向的分力，助力系统需要提供和舱门开启方向相同的助力，以平衡重力产生的阻力，同时在舱门逐步开启过程中逐渐减小助力；舱门在太空开启时，舱门外部压力为零，舱内气压不为零(大于零)，使得舱门在开启前就受到了向外的压力，如果不对其施加反向的助力，则舱门会在解锁瞬间向外弹出，对整个结构造成破坏，对人员产生危害，故应在此时让系统产生和舱门开启方向相反的阻力，并在舱门解锁后不断减小，以保证在太空环境中的舱门平顺安全开启。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种考虑空间压力变化的舱门助力系统，能够在不同空间环境内外压差的作用下均保证舱门有效安全开启。
[0007]本专利技术的技术方案为：一种考虑空间压力变化的舱门助力系统，包括：助力弹簧和控制子系统，当需要在地面环境下开启舱门时，控制子系统控制助力弹簧的无杆腔充气，气压通过无杆腔作用在助力弹簧的挺杆上，作为向舱门开启方向的助力，用以平衡舱门在地面沿重力方向的分力；当需要在太空环境下开启舱门时，控制子系统控制助力弹簧的有杆腔充气，气压通过有杆腔反向作用在助力弹簧的挺杆上，作为向舱门开启方向的阻力，用以平衡舱门解锁后、开启时舱内气压和外界真空之间的压差产生的作用在舱门上的力。
[0008]优选地，所述控制子系统包括：供能单元和气压调节单元；所述气压调节单元用于调节供能单元向助力弹簧的有杆腔或无杆腔充气。
[0009]优选地，所述供能单元包括：高压储气罐和低压储气罐；气压调节单元包括：助力充气阀、阻力充气阀、助力排气阀和阻力排气阀；
[0010]所述低压储气罐和高压储气罐由气源供气，分别通过管路与助力弹簧的无杆腔和
有杆腔连通；低压储气罐与助力弹簧的无杆腔之间的管路上设有助力充气阀，用于调控低压储气罐向助力弹簧的无杆腔内充气；助力充气阀与助力弹簧的无杆腔之间的管路上安装有助力排气阀，用于将无杆腔内的气体排出；所述高压储气罐与助力弹簧的有杆腔之间的管路上设有阻力充气阀，用于调控高压储气罐向助力弹簧的有杆腔内充气；阻力充气阀与助力弹簧的有杆腔之间的管路上安装有阻力排气阀，用于将无杆腔内的气体排出。
[0011]优选地，所述气压调节单元还包括：助力消声器，其安装在助力排气阀上。
[0012]优选地，所述气压调节单元还包括：阻力消声器，其安装在阻力排气阀上。
[0013]有益效果：
[0014]1、本专利技术的舱门助力系统可以使航天器舱门在地面环境和太空环境中都可以满足环境压力需求，使舱门在内外压力变化较大的情况下仍能保证对舱门的助力或阻尼作用，从而保证操纵者能轻松高效地打开和关闭舱门，同时，在太空环境下产生的阻尼力能够有效保护舱门不会损坏。
[0015]2、本专利技术通过供能单元和气压调节单元的配合，使得助力弹簧的助力大小和助力方向均可改变，进而实现使用同一种结构满足了不同环境下的舱门启闭要求，从而能够在不同空间环境内外压差的作用下均保证舱门有效安全开启。
[0016]3、本专利技术中供能单元和气压调节单元的具体结构设计及其相互配合，能够有效保证在不同空间环境内外压差的作用下舱门均可有序、安全开启。
附图说明
[0017]图1为本专利技术舱门助力系统的总体布局示意图。
[0018]图2为本专利技术舱门助力系统在地面环境下舱门开启前助力控制状态示意图(无杆腔内充入低压气体)。
[0019]图3为本专利技术舱门助力系统在地面环境下舱门开启后助力控制状态示意图(无杆腔内为低压状态)。
[0020]图4为本专利技术舱门助力系统在太空环境下舱门开启前助力控制状态示意图(有杆腔内充入高压气体)。
[0021]图5为本专利技术舱门助力系统在太空环境下舱门开启后助力控制状态示意图(无杆腔内为无压状态)。
[0022]图6为本专利技术舱门助力系统的工作流程示意图。
[0023]其中，1
‑
高压储气罐，2
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低压储气罐，3
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助力充气阀，4
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助力排气阀，5
‑
助力消声器，6
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阻力充气阀，7
‑
阻力排气阀，8
‑
阻力消声器，9
‑
助力弹簧。
具体实施方式
[0024]下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0025]本实施例提供了一种考虑空间压力变化的舱门助力系统，能够在不同空间环境内外压差的作用下均保证舱门有效安全开启。
[0026]如图1所示，该舱门助力系统包括：助力弹簧9和控制子系统，且控制子系统包括：供能单元和气压调节单元；其中，供能单元包括：高压储气罐1(4.3MPa)和低压储气罐2(2.1MPa)；气压调节单元包括：助力充气阀3、阻力充气阀6、助力排气阀4、阻力排气阀7、助
力消声器5和阻力消声器8；
[0027]低压储气罐2和高压储气罐1由气源供气，分别通过管路与助力弹簧9的无杆腔和有杆腔连通；低压储气罐2与助力弹簧9的无杆腔之间的管路上设有助力充气阀3，用于调控低压储气罐2向助力弹簧9的无杆腔内充气；助力充气阀3与助力弹簧9的无杆腔之间的管路上安装有助力排气阀4，用于将无杆腔内的气体排出；高压储气罐1与助力弹簧9的有杆腔之间的管路上设有阻力充气阀6，用于调控高压储气罐1向助力弹簧9的有杆腔内充气；阻力充气阀6与助力弹簧9的有杆腔之间的管路上安装有阻力排气阀7，用于将无杆腔内的气体排出；其中，助力排气阀4和阻力排气阀7上分别安装有助力消声器5和阻力消声器8，用于在排气过程保证对应的排气阀稳定排气。
[0028]该舱门助力系统的工作原理为：如图6所示，舱门开启之前，控制子系统根据外部指令信号判断飞行器处于地面环境或太空环境；如图2所示，当控制子系统收到的指令为在地面环境下开启舱门时，低压储气罐2通过助力充气阀3向助力弹簧9的无杆腔充气，此时，气压通过无杆腔作用在助力弹簧9的挺杆上；在舱门开启前助力弹簧9即产生了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑空间压力变化的舱门助力系统，其特征在于，包括：助力弹簧(9)和控制子系统，当需要在地面环境下开启舱门时，控制子系统控制助力弹簧(9)的无杆腔充气，气压通过无杆腔作用在助力弹簧(9)的挺杆上，作为向舱门开启方向的助力，用以平衡舱门在地面沿重力方向的分力；当需要在太空环境下开启舱门时，控制子系统控制助力弹簧(9)的有杆腔充气，气压通过有杆腔反向作用在助力弹簧(9)的挺杆上，作为向舱门开启方向的阻力，用以平衡舱门解锁后、开启时舱内气压和外界真空之间的压差产生的作用在舱门上的力。2.如权利要求1所述的考虑空间压力变化的舱门助力系统，其特征在于，所述控制子系统包括：供能单元和气压调节单元；所述气压调节单元用于调节供能单元向助力弹簧(9)的有杆腔或无杆腔充气。3.如权利要求2所述的考虑空间压力变化的舱门助力系统，其特征在于，所述供能单元包括：高压储气罐(1)和低压储气罐(2)；气压调节单元包括：助力充气阀(3)、阻力充气阀(6)、助力排气阀(4)和阻力排气...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴志成，王捍铭，赵玉壮，齐志权，任宏斌，杨林，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：