[发明专利]智能化细胞式充气刚体结构

说明书

技术领域

本发明属于航空航天领域、新材料领域、建筑工程领域的一项交叉学科应用技术，涉及一种多气囊充气展开结构。具体的说是一种将若干小型气囊排列组合后组成一个轻质耐压刚体结构的方法。

背景技术

充气管也称轻质加压管、薄膜管、太空管、气肋、充气梁、充气膜结构、充气展开结构等。如今充气材料广泛应用于建筑结构和航天器结构领域。

空间充气展开结构具有体积小、重量轻、可靠性高、造价低等突出优点，近年来随着以充气管作为承力框架的大型空间天线、太阳帆等航空设备出现，充气展开结构受到越来越多的重视。

空间充气展开结构不仅应用于航空航天，还应用于建筑（如充气房屋、帐篷、桥梁、水坝等），广告（如展示巨型条幅的充气结构），艺术，军事（如果充气装甲车、充气雷达穹顶遮罩）等。但当今主流的充气管大多采用单体化结构，既整根充气管由单一腔体结构组成。单一腔体结构虽然制造简单，但存在着可靠性差、应力结构单一、力学特征不易调整等缺陷。因此，当今地面制造大型充气建筑物时大多采用钢梁作为支撑装置，将充气结构固定在钢梁上，从而获得刚性支撑。

在2016年10月，我基于上述情况设计并申请了智能化细胞式充气刚体结构(专利公开号CN106394854A)的发明专利。在对智能化细胞式充气刚体结构的研究中我发现，充气结构的可应用领域远比传统薄膜充气管要大得多。传统充气结构往往采用柔性薄膜为蒙皮，内部充入空气用以支撑充气结构。但我在研究中发现，采用其他材料制成的充气结构同样可以在少量增加自重的同时，能够获得极大的力学性能上的提升。例如一根金属管，其纵向抗压强度为P。当这一金属管纵向所受压力大于P时金属管就会发生弯曲、产生扭矩，最后导致破坏变形。但如果将这一金属管密封，并在金属管内充入轻质高压工质（例如空气、氦气等气体）。金属管的自重并不会大幅增加，但其抗压强度却会大幅提升。在航空航天领域，飞行器中的每一克重量都要锱铢必较，如果采用此项技术能够在不大幅提升飞行器内刚体结构重量的前提下大幅提高飞行器本身的抗压强度。

参考文献

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名词解释：

充气：在本发明中充气是指充入高压工质，放气（排气）是指排出高压工质。众所周知，某些气体在高压情况下会产生液化现象，在本发明中此类情况会非常常见。在某些特定情况下，气囊内的在加压前充入的是气体，而加压后内部储存的是液体。为了防止描述混乱，在本发明中充入高压工质时无论充入的是气体或是液体、固体（例如某种油脂）均用充气表示，排出高压工质均用排气表示。输送高压工质的设备均用气泵（8）表示。

气囊：在本发明中所述气囊是指由可以阻隔高压工质自由流通的材料组成的密闭结构。

发明内容

本发明公开了一种智能化细胞式充气刚体结构，具体的说是一种利用多气囊堆叠成类似细胞组织结构，通过调整每个气囊内部压强来调整充气刚体结构应力特性的技术。