[发明专利]有增强鞘的柔性薄膜充气圆柱体及其长方体收纳折叠方法

说明书

有增强鞘的柔性薄膜充气圆柱体及其长方体收纳折叠方法，属于微小卫星工作寿命末期离轨技术领域，为了进一步提高薄膜充气圆柱体的展开体积和折叠体积之比，并且使其展开后能够长期保形，不产生局部和整体失稳的目的，充气圆柱体包含气囊和气嘴，在气囊上设置有加强鞘，加强鞘的横截面为心脏形；收纳折叠方法包含排气的步骤；按照一个折叠单元的形状整理气囊的步骤；将折叠成加厚的折叠单元形状的气囊沿短轴方向进一步折叠，使其在短轴方向达到目标长度的步骤；将短轴方向折叠达到目标长度的气囊沿长轴方向之字形折叠，使其在长轴方向上达到目标长度的上步骤；本发明用于卫星离轨。

技术领域

本发明属于微小卫星工作寿命末期离轨技术领域，具体涉及有增强鞘的柔性薄膜充气圆柱体及其长方体收纳折叠方法。

背景技术

为了限制空间碎片的增长、保护太空环境，依据2018年发布国际标准ISO23312《航天器空间碎片减缓详细要求》,小卫星发射时需自身携带用于增阻离轨并且无功耗、收纳体积小的薄膜充气圆柱体，薄膜充气圆柱体在折叠收纳状态下运载，当微小卫星到达工作寿命末期时，薄膜充气圆柱体在充气增压条件下有序展开，体积增大，增加气阻效应，实现卫星在给定期限内离轨，从而防止其在轨道长期滞留而形成太空垃圾。

为了减小收纳体积，薄膜充气圆柱体的气囊壁厚不超过二百微米，且直径大于一米，其直径与薄膜壁厚之比大于五千 ，该比值过大，在增阻离轨过程中，受空间环境气阻效应的影响，薄膜充气圆柱体的结构极易局部失稳，为了避免产生局部失稳就需要设置增强结构，考虑到小曲率半径折叠的需求，传统的增强方法是通过气囊局部多层加厚来提高其展开后的刚度，或者在局部表面涂覆可刚化树脂加强带后进行折叠，展开后可刚化树脂经紫外光照射或加热固化形成刚性加强带，提高刚度；前者加厚层较薄则效果有限，过厚导致折叠时曲率半径增加，不易折叠，且折叠后整体厚度增加，体积过大；

后者涂覆的可刚化树脂在固化前是黏性状态，折叠收纳时在折叠线处的树脂受挤压流走，导致折叠线处几乎没有可刚化树脂，固化后的加强带刚度不是连续的，容易出现局部失稳；并且固化前的存储、运输等环节需要避免紫外光照射或高温环境，防止展开前固化。

综上可见，薄膜充气圆柱体的展开体积和折叠体积之比越大，越有利于增阻和运载；另外，由于给定的离轨期限较长，充气展开的薄膜充气圆柱体需要长期保形，避免局部失稳；本方案是为了进一步提高薄膜充气圆柱体的展开体积和折叠体积比，并且使其展开后能够长期保形，不易产生局部和整体失稳而研发的。

发明内容

本发明的目的是为了进一步提高薄膜充气圆柱体的展开体积和折叠体积之比，并且使其展开后能够长期保形，不产生局部和整体失稳，提供了一种有增强鞘的柔性薄膜充气圆柱体及其长方体收纳折叠方法，其技术方案如下：

一种有增强鞘的柔性薄膜充气圆柱体，它包含气囊和气嘴，气囊包含合围成圆柱形的多个矩形膜片和封堵该圆柱形两个端面的圆形膜片，全部膜片密封粘接，全部膜片的材料由外到内由PVDF膜、镀铝层和聚酰亚胺薄膜三层组成，PVDF膜的中文名称为聚偏二氟乙烯膜；最外层的PVDF膜机械性能好，有良好的热稳定性和化学稳定性，可在零下五十摄氏度至零上一百五十摄氏度温度范围内使用不变形，具有良好的耐候性、非极性，并且抗紫外线辐射、不易老化、耐折耐磨，抗原子氧；中间的镀铝层防紫外线照射；内侧聚酰亚胺薄膜的耐高低温力学性能好，自回弹性能好，起到承力层和气密层的作用；三层的总厚度不超过二百微米，中间镀铝层的厚度不超过五微米，避免因镀铝层厚度过大而导致整体硬度增加，塑性变形不易恢复，不利于小曲率折叠；气嘴设置在一个圆形膜片的中心位置；在气囊上设置有加强鞘，在气囊的周向囊壁设置有轴向的和周向的加强鞘，在圆形膜片上设置有径向的加强鞘；优选的是，在每个矩形膜片的中间位置均设置有轴向的加强鞘，径向的加强鞘与轴向的加强鞘一一对应设置；