[发明专利]可反向展开成形包覆的空间充气结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种空间充气结构，具体涉及具有反向展开成形、包覆倒锥结构功能的空间充气结构。

背景技术

目前，空间充气展开结构的应用研究主要有大型展开天线、望远镜、太阳能帆板、星球居住地等，这些充气结构在自由空间向前和周围展开并形成预定形状，无法实现其反向展开成形后对运载器表面的包覆。

发明内容

本发明的技术解决问题是：提供一种可以实现反向展开成形、包覆倒锥结构的空间充气结构设计方法，利用充气膜结构最小应力稳定理论和自主导向伸展结构实现其空间反向展开成形并形成整体包覆的功能。

本发明是一种可反向展开成形包覆的空间充气结构，设置于锥体底部内，在充气时展开到锥体外部，包覆锥体；其中，包含：包覆罩体、定向展开翻转结构、定向伸展锁定机构，包覆罩体均分为多片扇形面，扇形面直线边缘缝制相互配合的拉链轨，拉链轨约束端位于扇形面底部方向，拉链轨自由端位于扇形面顶部方向；每片包覆罩体的中间位置沿着锥体母线方向缝制有袋套结构，用于放置定向展开翻转结构的管状充气桁架；

定向展开翻转结构包括：复合环和数量与扇形面相等的管状充气桁架结构，复合环包括多组环结构（I～V），所述多组环结构（I～V）沿锥体底面圆周方向设置，且沿锥体母线方向依次层叠，从锥体底部向锥体外部逐步扩展到外部，且所述多组环结构（I～V）相互之间存在偏转角；管状充气桁架与最外侧环结构（V）相连且存在偏转角；所述各个偏转角使得在充气展开后，定向展开翻转结构整体在锥体母线方向上形成“U”形结构，使所述包覆罩体的扇形面形成包覆结构；

定向伸展锁定机构为充气伸展的管状结构，在顶端设置拉链头结构，设置于每2个所述包覆罩体的扇形面之间，与扇形面直线边缘的拉链轨的拉链轨形成拉链系统。

如上所述的可反向展开成形包覆的空间充气结构，其中，定向伸展锁定机构为全柔性的充气内管和充气外管组合结构，内管为导向管，顶端设置约束环和单向阀，外管为伸展管，套于导向管之外；导向管和伸展管为独立气室，二者之间设置的单向阀实现气体的导通；伸展管的外部顶端设置所述拉链头结构。

如上所述的可反向展开成形包覆的空间充气结构，其特征在于，所述扇形面的数量为4个。

本装置充分利用空间真空、失重环境设计一种新型的空间展开结构解决了运载器的表面措施工程化问题。本发明利用充气膜结构最小应力稳定理论和自主导向伸展结构实现其空间反向展开成形并形成整体包覆的功能。可反向展开成形包覆的空间充气结构是由高强薄膜材料通过充气使其内部产生一定的预张应力以展开形成特定空间形状的一种空间结构。

地面状态下，可反向展开成形包覆的空间充气结构和包覆罩体折叠收纳在运载器舱体底部，到空间后，可反向展开成形包覆的空间充气结构在其内部气体压力的作用下向外部、反向膨胀展开，基于薄膜结构的最小应力稳定理论充气结构中的管状充气桁架反向翻转带动包覆罩体包裹在运载器表面，最终形成整体结构使用。与传统形式的空间结构相比，空间充气结构具有成本低、体积小、重量轻等优势。

附图说明

图1是可反向展开成形包覆的空间充气结构成形状态的主视图。

图2是可反向展开成形包覆的空间充气结构成形状态的左视图。

图3是可反向展开成形包覆的空间充气结构安装状态结构示意图。

图4是可反向展开成形包覆的空间充气结构展开过程结构示意图。

图5定向伸展锁定机构的结构示意图。

其中，1-包覆罩体，2-管状充气桁架，3-复合环，4-定向伸展锁定机构，5-气体发生器，6-伸展管，7-单向阀，8-约束环，9-导向管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。

本发明所述的一种可反向展开成形包覆的空间充气结构包含：包覆罩体1、定向展开翻转结构（2、3）、定向伸展锁定机构4；用于从锥形飞行器底部伸出，并反向展开，包覆整个锥体；包覆罩体1均分为4片扇形面，扇形面直线边缘缝制拉链轨，拉链轨相互配合，拉链轨约束端位于扇形面底部方向，拉链轨自由端位于扇形面顶部方向，即展开后，拉链轨起点即约束端位于锥体底部方向，拉链轨终点即自由端位于锥体顶部方向，每片包覆罩体1的中间位置沿着锥体母线方向缝制有袋套结构，用于放置定向展开翻转结构（2、3）的管状充气桁架2。地面折叠收纳在运载器舱体底部环形盒内。由充气结构内腔残余气体和气体发生器6进行充气来支持空间展开成形。