一种整体式气密囊体结构制造技术

本发明专利技术公开了一种整体式气密囊体结构，属于近地空间载人、行星际载人飞行及在轨驻留技术领域，该气密囊体结构，包括：柔性蒙皮和刚性堵盖；所述柔性蒙皮可折叠，展开后为空心柱状结构，空心柱状结构的两端加工有圆形缺口，每个圆形缺口上均安装有一个刚性堵盖，且刚性堵盖将所述圆形缺口封闭。本发明专利技术能够满足气密层高可靠性要求、承力层受力均匀、气密层与刚性堵盖连接紧密的特点。堵盖连接紧密的特点。堵盖连接紧密的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种整体式气密囊体结构


[0001]本专利技术属于近地空间载人、行星际载人飞行及在轨驻留
，具体涉及一种整体式气密囊体结构。

技术介绍

[0002]无论是近地空间的载人飞行和在轨驻留，还是行星际乃至恒星际的载人航行，都需要为乘员准备一个可靠的密封环境——密封舱，密封舱是人类进行地外活动所必需的资源。目前，在轨运行的密封舱以刚性金属舱为主，柔性充气可展开密封舱在我国还未开展在轨试验。
[0003]专利US6547189B1“INFLATABLE VESSEL AND METHOD”(Robert P.Swiatek)专利技术了一种在太空中使用的、中间为刚性柱的充气式密封舱结构，其蒙皮结构由内到外依次是防磨损层、气密复合层、约束层、空间碎片防护层和热防护层。层与层之间的连接形式决定了密封舱的具体性能，同时也能体现密封的可靠性设计。但在该专利中未见各层之间的连接形式描述以及具体性能指标的分析。
[0004]专利CN201020653920.0“扩展舱体的充气密封结构”(谭树林，张瑞晓)提供一种扩展舱体的充气密封结构，主要通过往充气密封条内充气使其膨胀封堵相邻两个舱体壁板间的缝隙对扩展舱体实施密封，在密封条未充气状态或充气气压不足时，对扩展舱体无法实现密封功能，且该结构是针对扩展舱体的密封，未涉及到整体式气密囊体结构设计。
[0005]文献“空间充气可展开舱段结构设计与分析”(东北大学硕士学位论文，作者：陈科利)在空间充气可展开舱段——中央芯柱结构设计、多层柔性外壳设计、充气系统设计等方面进行了研究，未涉及气密层、承压层实现的具体结构设计参数、性能指标、刚柔连接、密封的可靠性等相关内容。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种整体式气密囊体结构，能够满足气密层高可靠性要求、承力层受力均匀、气密层与刚性堵盖连接紧密的特点。
[0007]本专利技术是通过下述技术方案实现的：
[0008]一种整体式气密囊体结构，包括：柔性蒙皮和刚性堵盖；所述柔性蒙皮可折叠，展开后为空心柱状结构，空心柱状结构的两端加工有圆形缺口，每个圆形缺口上均安装有一个刚性堵盖，且刚性堵盖将所述圆形缺口封闭。
[0009]进一步的，所述柔性蒙皮由内而外顺序分为：气密层、承压层、碎片防护层及热防护层，承压层通过粘接固定在气密层的外表面上，碎片防护层通过粘接或缝制固定在承压层的外表面上，热防护层通过粘接或缝制固定在碎片防护层的外表面上。
[0010]进一步的，所述气密层为两层，分别为第一气密层和第二气密层；第一气密层和第二气密层之间采用圆形或多边形粘结技术进行复合，即第一气密层和第二气密层通过圆形或多边形热压复合为一体结构，相邻的圆形或多边形之间不连通，且圆形或多边形内部为
真空，第一气密层与第二气密层复合，组成与所述柔性蒙皮外形一致的两端加工有圆形缺口的空心柱状结构的气密层后，再将依次将承压层、碎片防护层及热防护层包覆在气密层外部，固连为柔性蒙皮。
[0011]进一步的，所述承压层采用凯芙拉编织带，凯芙拉编织带在编织前进行了预拉伸处理，即将凯芙拉编织带盘绕在高低温试验箱内，下方悬挂约kg重物，箱内温度为℃，处理时间小时；然后，根据柔性蒙皮的不同曲率半径选取两种宽度的凯夫拉编织带，一种宽度的凯芙拉编织带作为承压层的轴向编织带，另一种宽度的凯芙拉编织带作为承压层的环向编织带；所述轴向编织带利用刚性堵盖作为定位基准进行裁剪和预缝纫；所述环向编织带利用地面工装进行长度一致性调节；最后轴向编织带和环向编织带进行交叉编制，且在轴向编织带和环向编织带交叉点处涂GD硅橡胶固定，最终形成承压层。
[0012]进一步的，所述刚性堵盖采用金属结构；两个刚性堵盖分别通过刚柔连接件一一对应固定在柔性蒙皮的两个圆形缺口上，并将所述圆形缺口封闭，刚性堵盖与柔性蒙皮的刚柔连接如下：
[0013]所述刚柔连接件为环形板，环形板上表面的外缘加工有与其同轴的环形限位凸台，所述刚柔连接件的下表面通过硅橡胶粘接及螺钉固定在气密层的圆形缺口周围的外壁面上，且刚柔连接件的下表面与气密层的外壁面之间安装有密封垫；
[0014]包覆在气密层外部的承压层延伸出环形的增强带，环形的增强带的末端固定有一个环形的钢圈，所述钢圈卡紧在刚柔连接件上表面的环形限位凸台的内圆周面上，实现承压层与刚柔连接件的连接；
[0015]所述刚性堵盖通过螺钉安装在刚柔连接件上，并将气密层的圆形缺口封闭；且刚性堵盖与刚柔连接件的接触面之间安装有密封圈，当刚性堵盖安装在刚柔连接件上时，刚性堵盖将所述密封圈进行压紧。
[0016]进一步的，所述气密层采用乙烯
‑
乙烯醇共聚物EVOH材料。
[0017]有益效果：
[0018](1)本专利技术提出一种由柔性蒙皮和刚性堵盖组成的整体式气密囊体结构，整体式气密囊体结构是充气式可展开密封舱主体构形之一，其具有质量轻、折叠体积小、展开可靠性高、成本低、研制周期短等优点，且有利于充气密封舱实现体积最大化、结构轻量化、功能复合化目的。
[0019](2)本专利技术的柔性蒙皮采用多功能蒙皮材料，多功能蒙皮结构由内而外按功能分为：气密层、承压层、碎片防护层、热防护层，其中气密层和承压层是柔性蒙皮的主要功能层；具有气密层高可靠、承力层受力均匀的特点。
[0020](3)本专利技术的气密层为两层，分别为第一气密层和第二气密层；第一气密层和第二气密层之间采用圆形或多边形粘结技术进行复合，使得气密层的局部发生损坏时，整个气密囊体结构的漏气概率大大减少，增加气密层的冗余度，提高整体结构的气密性，提高整体结构的可靠性，且整体结构重量增加不超过总重量0.1％。
[0021](4)本专利技术的承压层采用凯芙拉编织带，使得整体式气密囊体结构受力均匀，最大应力与最小应力之比不超过1.1。
[0022](5)本专利技术的两个刚性堵盖分别一一对应固定在柔性蒙皮的两个圆形缺口上，并将所述圆形缺口封闭，承压层、气密层与刚性堵盖组成刚柔连接的气密囊体，使得气密层与
刚性堵盖连接处的漏气率，即整体式气密囊体结构的漏气率不高于气密层的漏气率。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的结构组成图；
[0024]图2为柔性蒙皮的组成图；
[0025]图3为第一气密层和第二气密层的连接示意图；
[0026]图4为承压层的编织结构图；
[0027]图5为柔性蒙皮与刚性堵盖的刚柔连接气密结构图；
[0028]图6为本专利技术的基频随压差变化关系图；
[0029]其中，1
‑
柔性蒙皮，2
‑
刚性堵盖，3
‑
第一气密层，4
‑
第二气密层，5
‑
承压层，6
‑
碎片防护层，7
‑
热防护层，8
‑
圆形粘接，9
‑
气密层，10
‑
刚柔连接件，11
‑
螺钉A，12...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种整体式气密囊体结构，其特征在于，包括：柔性蒙皮和刚性堵盖；所述柔性蒙皮可折叠，展开后为空心柱状结构，空心柱状结构的两端加工有圆形缺口，每个圆形缺口上均安装有一个刚性堵盖，且刚性堵盖将所述圆形缺口封闭。2.如权利要求1所述的一种整体式气密囊体结构，其特征在于，所述柔性蒙皮由内而外顺序分为：气密层、承压层、碎片防护层及热防护层，承压层通过粘接固定在气密层的外表面上，碎片防护层通过粘接或缝制固定在承压层的外表面上，热防护层通过粘接或缝制固定在碎片防护层的外表面上。3.如权利要求2所述的一种整体式气密囊体结构，其特征在于，所述气密层为两层，分别为第一气密层和第二气密层；第一气密层和第二气密层之间采用圆形或多边形粘结技术进行复合，即第一气密层和第二气密层通过圆形或多边形热压复合为一体结构，相邻的圆形或多边形之间不连通，且圆形或多边形内部为真空，第一气密层与第二气密层复合，组成与所述柔性蒙皮外形一致的两端加工有圆形缺口的空心柱状结构的气密层后，再将依次将承压层、碎片防护层及热防护层包覆在气密层外部，固连为柔性蒙皮。4.如权利要求2所述的一种整体式气密囊体结构，其特征在于，所述承压层采用凯芙拉编织带，凯芙拉编织带在编织前进行了预拉伸处理，即将凯芙拉编织带盘绕在高低温试验箱内，下方悬挂约kg重物，箱内温度为℃，处理时间小时；然后，根据柔性蒙皮的不同曲率半径选取两种宽度的凯夫拉编织带，一种宽度的凯芙拉编织带作为承压层的轴向编织带，另...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林凌，从强，常洁，陈燕，黄文宣，王磊，孙繁新，温楠，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：