專利名稱：可在軌充氣展開的抗空間碎片和微流星體撞擊的防護(hù)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗空間碎片和微流星體撞擊的防護(hù)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在衛(wèi)星等航天器運(yùn)行的軌道空間內(nèi)存在著大量高速運(yùn)動(dòng)(速度》8km/s) 的微流星體和空間碎片，這些微流星體及空間碎片的撞擊會(huì)使飛行器損傷、破 壞甚至失效，同時(shí)也對(duì)航天員的生命安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。對(duì)于lcm以上的空 間碎片，可以通過在軌碎片監(jiān)視器等給予預(yù)警，采取回避等主動(dòng)防護(hù)措施；對(duì) 于lcm以下的空間碎片，則只能采用被動(dòng)防護(hù)措施。目前航天器的防護(hù)方案 主要有固定式和機(jī)械式兩種防護(hù)屏機(jī)構(gòu)。航天器往往需要較大尺寸的防護(hù)區(qū) 域，需要有大尺寸的防護(hù)屏。受發(fā)射體積及費(fèi)用的限制， 一次性發(fā)射或多次發(fā) 射進(jìn)行空間組裝成大尺寸的防護(hù)屏費(fèi)用較高，甚至難以實(shí)現(xiàn)；而采用機(jī)械式展 開的防護(hù)屏則存在折疊效率低、展開可靠性低、展開后體積較小、難以構(gòu)建三 層以上或更多層數(shù)的多層防護(hù)等缺點(diǎn)。因此，設(shè)計(jì)出易于發(fā)射、發(fā)射費(fèi)用較低、 大尺寸、防護(hù)屏層數(shù)多、抗空間碎片和微流星體撞擊的防護(hù)機(jī)構(gòu)，將對(duì)衛(wèi)星、 飛船等航天器的工作可靠性和生存壽命起著至關(guān)重要的作用。(引自張偉， 龐寶君，張澤華.航天器微流星體及空間碎片防護(hù)結(jié)構(gòu)性能分析J.哈爾濱工業(yè)大 學(xué)學(xué)報(bào)，2002,34(5):603.)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決采用一次性發(fā)射或多次發(fā)射進(jìn)行空間組裝成大尺 寸的防護(hù)屏存在費(fèi)用高、難度大甚至難以實(shí)現(xiàn)及采用機(jī)械式展開的防護(hù)屏存在 折疊效率低、展開可靠性低、展開后體積較小、難以構(gòu)建三層以上或更多層數(shù) 的多層防護(hù)的問題，進(jìn)而提供一種可在軌充氣展開的抗空間碎片和微流星體撞 擊的防護(hù)機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是本發(fā)明的防護(hù)機(jī)構(gòu)包括至少兩 層可剛化充氣展開平面框架、至少兩個(gè)防護(hù)屏、至少四根充氣展開支撐立管總 成、多條系帶、至少兩根水平導(dǎo)線、四對(duì)豎直平行導(dǎo)線、兩個(gè)第一充氣管、兩
個(gè)第二充氣管、四個(gè)豎直充氣管、四個(gè)水平充氣控制閥和四個(gè)控制閥；所述至
少兩層可剛化充氣展幵平面框架上下正對(duì)且平行設(shè)置，相鄰兩層可剛化充氣展
開平面框架的四個(gè)角端之間通過四根充氣展開支撐立管總成連接構(gòu)成密閉充
氣展開支撐框架，所述每層可剛化充氣展開平面框架內(nèi)設(shè)置有一個(gè)防護(hù)屏，所
述每個(gè)防護(hù)屏通過多條系帶與相對(duì)應(yīng)的可剛化充氣展開平面框架連接，所述每
層可剛化充氣展開平面框架內(nèi)裝有一根水平導(dǎo)線，位于密閉充氣展開支撐框架
的每個(gè)角端的充氣展開支撐立管總成內(nèi)裝有一對(duì)豎直平行導(dǎo)線，所述豎直平行
導(dǎo)線與充氣展開支撐立管總成中的可剛化充氣展開支撐立管的電加熱層連接，
四對(duì)豎直平行導(dǎo)線的兩端露在密閉充氣展開支撐框架的外面，所述每根水平導(dǎo)
線的兩端與四對(duì)豎直平行導(dǎo)線中的其中一對(duì)連接，設(shè)置在每層可剛化充氣展開
平面框架內(nèi)的水平導(dǎo)線分別與同層的可剛化充氣展開平面框架中的兩個(gè)可剛
化充氣展開長(zhǎng)支撐管的電熱層和兩個(gè)可剛化充氣展開短支撐管的加熱層連接，
位于最上層的可剛化充氣展開平面框架的兩個(gè)對(duì)角端上分別設(shè)置有一個(gè)第一
充氣管和一個(gè)第二充氣管，所述每個(gè)第一充氣管的一端與最上層的可剛化充氣
展開平面框架中的可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管連通，所述每個(gè)第二充氣管的一端
與最上層的可剛化充氣展開平面框架中的可剛化充氣展開短支撐管連通，位于
最上層的可剛化充氣展開平面框架的每個(gè)角端上設(shè)置有一個(gè)豎直充氣管，所述
每個(gè)豎直充氣管的下端與相對(duì)應(yīng)的充氣展開支撐立管總成中的可剛化充氣展
開支撐立管連通，每個(gè)第一充氣管和第二充氣管上分別裝有一個(gè)水平充氣控制
閥，每個(gè)豎直充氣管上裝有一個(gè)控制閥。
本發(fā)明具有以下有益效果 一、采用多層防護(hù)屏，防護(hù)效果更好。二、采 用可剛化充氣展開平面框架作為本發(fā)明的框架支撐結(jié)構(gòu)的主體，在所述框架內(nèi) 裝有防護(hù)屏。防護(hù)屏以系帶的連接方式與可剛化充氣展開平面框架相連接，因 而在使用時(shí)可保證所述框架以一定尺寸折疊，折疊效率高，發(fā)射體積小。三、 所述框架中的支撐管由于采用可剛化充氣展開的結(jié)構(gòu)，支撐管可沿軸線方向以 充氣壓力作為驅(qū)動(dòng)力展開，展開后支撐管通電加熱固化，從而形成穩(wěn)定的、滿 足結(jié)構(gòu)剛度要求的支撐結(jié)構(gòu)。四、平面框架由于采用可剛化充氣展開的支撐結(jié) 構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不易出故障、展開可靠性好、整體重量輕、折疊效率高。五、 本發(fā)明由于在充氣管上裝有控制閥，可控制充氣管充入到支撐管內(nèi)部的氣體流 量和流速，使密閉充氣展開支撐框架的充氣展開過程較為穩(wěn)定。六、由于支撐 管是由多層薄膜復(fù)合材料構(gòu)成，支撐管抗彎剛度、強(qiáng)度等性能指標(biāo)可通過改變
支撐管的直徑、長(zhǎng)度、管壁厚度及材料性能等方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。七、當(dāng)可剛化充 氣展開平面框架為多層時(shí)，層與層之間通過充氣展開，展開效率更高，更易控 制。八、多層防護(hù)屏之間采用充氣展開支撐管展開并支撐，層與層之間間距能 夠展開成足夠大，有利于空間碎片在與防護(hù)屏撞擊后碎片云的展開，從而大大 提高防護(hù)機(jī)構(gòu)的防護(hù)效果。九、本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、展開可靠性高、 整體重量輕、折疊效率高、發(fā)射體積小的優(yōu)點(diǎn)，可在衛(wèi)星、飛船、空間站等航 天器上使用，用作構(gòu)建衛(wèi)星、載人飛船等飛行器的防護(hù)機(jī)構(gòu)。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)主視圖，圖2是圖1的A部放大圖，圖3是圖1 的B部放大圖，圖4是圖1的俯視圖，圖5是端蓋19與密封膠圈21裝配在 一起的主視圖，圖6是圖5的C-C剖視圖，圖7是接盤22與密封橡膠圈24 裝配在一起的主視圖，圖8是圖7的D-D剖視圖，圖9是可剛化充氣展開長(zhǎng) 支撐管14的主視圖，圖10是可剛化充氣展開短支撐管16的主視圖，圖11是 可剛化充氣展開支撐立管12的主視圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1~圖4及圖9~圖11說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方 式的防護(hù)機(jī)構(gòu)包括至少兩層可剛化充氣展開平面框架1、至少兩個(gè)防護(hù)屏2、 至少四根充氣展開支撐立管總成3、多條系帶4、至少兩根水平導(dǎo)線5、四對(duì) 豎直平行導(dǎo)線6、兩個(gè)第一充氣管7、兩個(gè)第二充氣管8、四個(gè)豎直充氣管9、 四個(gè)水平充氣控制閥IO和四個(gè)控制閥11;所述至少兩層可剛化充氣展開平面 框架1上下正對(duì)且平行設(shè)置，相鄰兩層可剛化充氣展開平面框架1的四個(gè)角端 之間通過四根充氣展開支撐立管總成3連接構(gòu)成密閉充氣展開支撐框架，所述 每層可剛化充氣展開平面框架1內(nèi)設(shè)置有一個(gè)防護(hù)屏2，所述每個(gè)防護(hù)屏2通 過多條系帶4與相對(duì)應(yīng)的可剛化充氣展開平面框架1連接，所述每層可剛化充 氣展開平面框架l內(nèi)裝有一根水平導(dǎo)線5，位于密閉充氣展開支撐框架的每個(gè) 角端的充氣展開支撐立管總成3內(nèi)裝有一對(duì)豎直平行導(dǎo)線6，所述豎直平行導(dǎo) 線6與充氣展開支撐立管總成3中的可剛化充氣展開支撐立管12的電加熱層 13連接，四對(duì)豎直平行導(dǎo)線6的兩端露在密閉充氣展開支撐框架的外面，所 述每根水平導(dǎo)線5的兩端與四對(duì)豎直平行導(dǎo)線6中的其中一對(duì)連接，設(shè)置在每 層可剛化充氣展開平面框架1內(nèi)的水平導(dǎo)線5分別與同層的可剛化充氣展開平
面框架1中的兩個(gè)可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管14的電熱層15和兩個(gè)可剛化充氣 展開短支撐管16的加熱層17連接，位于最上層的可剛化充氣展開平面框架1 的兩個(gè)對(duì)角端上分別設(shè)置有一個(gè)第一充氣管7和一個(gè)第二充氣管8，所述每個(gè) 第一充氣管7的一端與最上層的可剛化充氣展開平面框架1中的可剛化充氣展 開長(zhǎng)支撐管14連通，所述每個(gè)第二充氣管8的一端與最上層的可剛化充氣展 開平面框架1中的可剛化充氣展開短支撐管16連通，位于最上層的可剛化充 氣展開平面框架1的每個(gè)角端上設(shè)置有一個(gè)豎直充氣管9，所述每個(gè)豎直充氣 管9的下端與相對(duì)應(yīng)的充氣展開支撐立管總成3中的可剛化充氣展開支撐立管 12連通，每個(gè)第一充氣管7和第二充氣管8上分別裝有一個(gè)水平充氣控制閥 10，每個(gè)豎直充氣管9上裝有一個(gè)控制閥11。本實(shí)施方式中，通過第一充氣 管7和第二充氣管8向可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管14和可剛化充氣展開短支撐 管16內(nèi)充入氣體，用水平充氣控制閥IO控制進(jìn)氣量。通過豎直充氣管9向可 剛化充氣展開支撐立管12內(nèi)充入氣體，用控制閥11控制進(jìn)氣量。通過對(duì)水平 導(dǎo)線5和豎直平行導(dǎo)線6通電加熱，使可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管14、可剛化 充氣展開短支撐管16和可剛化充氣展開支撐立管12固化。本實(shí)施方式中的水 平充氣控制閥IO和四個(gè)控制閥11均采用電磁氣流控制閥，電磁氣流控制閥為 外購件。
具體實(shí)施方式
二結(jié)合圖1 圖4、圖5和圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方 式的每層可剛化充氣展開平面框架1由兩個(gè)可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管14、兩 個(gè)可剛化充氣展開短支撐管16、四個(gè)連接件18、八個(gè)端蓋19、八個(gè)卡箍20 和八個(gè)密封膠圈21組成；所述兩個(gè)可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管14和兩個(gè)可剛化 充氣展開短支撐管16分別相對(duì)設(shè)置并構(gòu)成矩形框架，所述矩形框架的每個(gè)頂 角處分別設(shè)置有一個(gè)連接件18，所述每個(gè)可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管14的兩端 內(nèi)和每個(gè)可剛化充氣展開短支撐管16的兩端內(nèi)分別裝有一個(gè)端蓋19，所述端 蓋19通過裝在其外壁上的密封膠圈21與可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管14的內(nèi)壁 密閉連接，所述裝在可剛化充氣展開短支撐管16兩端內(nèi)的端蓋19通過裝在端 蓋19外壁上的密封膠圈21與可剛化充氣展開短支撐管16的內(nèi)壁密閉連接， 所述每個(gè)端蓋19與相對(duì)應(yīng)的連接件18連接，每個(gè)可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管 l4兩端的外壁上和每個(gè)可剛化充氣展開短支撐管16兩端的外壁上分別裝有一 個(gè)卡箍20，所述每個(gè)可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管14的兩端和每個(gè)可剛化充氣展開短支撐管16的兩端分別通過卡箍20與端蓋19固接。如此設(shè)置，安裝方便、 連接可靠。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖1 圖4、圖7和圖8說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方 式的每個(gè)充氣展開支撐立管總成3由可剛化充氣展開支撐立管12、兩個(gè)接盤 22、兩個(gè)喉箍23和兩個(gè)密封橡膠圈24組成；所述每個(gè)可剛化充氣展開支撐立 管12的兩端內(nèi)各裝有一個(gè)接盤22，所述接蓋22通過裝在其外壁上的密封橡 膠圈24與可剛化充氣展開支撐立管12的內(nèi)壁密閉連接，每個(gè)可剛化充氣展開 支撐立管12兩端的外壁上分別裝有一個(gè)喉箍23，每個(gè)可剛化充氣展開支撐立 管12的兩端分別通過喉箍23與接盤22固接，所述每個(gè)可剛化充氣展開支撐 立管12的兩端通過接盤22與相對(duì)應(yīng)的連接件18連接。如此設(shè)置，安裝方便、 連接可靠。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
二相同。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖1、圖2、圖4、圖5和圖6說明本實(shí)施方式， 本實(shí)施方式的連接件18為開放式連接件，所述開放式連接件位于最上層的可 剛化充氣展開平面框架1的四個(gè)端角處，開放式連接件由相互垂直設(shè)置且固接 在一起的第一側(cè)板26、第二側(cè)板27和底板28組成，所述最上層的可剛化充 氣展開平面框架1的兩個(gè)可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管14的兩端通過裝在其內(nèi)的 端蓋19與相對(duì)應(yīng)的開放式連接件的第一側(cè)板26連接，所述最上層的可剛化充 氣展開平面框架1的兩個(gè)可剛化充氣展開短支撐管16的兩端通過裝在其內(nèi)的 端蓋19與相對(duì)應(yīng)的開放式連接件的第二側(cè)板27連接，所述每個(gè)第一充氣管7 的一端穿過相對(duì)應(yīng)的開放式連接件的第一側(cè)板26和端蓋19與最上層的可剛化 充氣展開平面框架1的可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管14連通，所述每個(gè)第二充氣 管8的一端穿過相對(duì)應(yīng)的開放式連接件的第二側(cè)板27和端蓋19與最上層的可 剛化充氣展開平面框架1的可剛化充氣展開短支撐管16連通，所述每個(gè)豎直 充氣管9的下端穿過相對(duì)應(yīng)的開放式連接件的底板28和端蓋19與相對(duì)應(yīng)的可 剛化充氣展開支撐立管12連通，所述每根水平導(dǎo)線5的兩端穿過相應(yīng)的開放 式連接件的第一側(cè)板26和第二側(cè)板27以及端蓋19與四對(duì)豎直平行導(dǎo)線6中 的其中一對(duì)連接。如此設(shè)置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝。其它組成及連接關(guān)系與具 體實(shí)施方式二相同。
具體實(shí)施方式
五結(jié)合圖1、圖3、圖4、圖7和圖8說明本實(shí)施方式， 本實(shí)施方式的連接件18為四方空心體29，所述四方空心體29位于中間層或
最下層可剛化充氣展開平面框架1的四個(gè)端角處，所述中間層或最下層可剛化 充氣展開平面框架1中的兩個(gè)可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管14的兩端分別通過端
蓋19與相對(duì)應(yīng)的四方空心體29的一個(gè)側(cè)面連接，所述中間層或最下層可剛化 充氣展開平面框架1中的兩個(gè)可剛化充氣展開短支撐管16的兩端分別通過端 蓋19與相對(duì)應(yīng)的四方空心體29的另一個(gè)側(cè)面連接。如此設(shè)置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便 于安裝。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
二相同。
具體實(shí)施方式
六結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的每個(gè)防護(hù)屏2 由多塊剛性防護(hù)屏30按照1~1000行和1~1000列排列構(gòu)成，相鄰兩塊剛性防 護(hù)屏30的橫向間距和縱向間距均為1 50cm，相鄰兩塊剛性防護(hù)屏30通過系 帶4連接，每個(gè)防護(hù)屏2通過多條系帶4與相應(yīng)層的可剛化充氣展開平面框架 1中的兩個(gè)可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管14和兩個(gè)可剛化充氣展開短支撐管16連 接。剛性防護(hù)屏30的數(shù)量和間距根據(jù)需要選定。其它組成及連接關(guān)系與具體 實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
七結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的可剛化充氣展 開平面框架1的層數(shù)為二 二十層，相鄰兩層可剛化充氣展開平面框架1內(nèi)的 防護(hù)屏2之間的間距為5 100cm。可剛化充氣展開平面框架1的層數(shù)根據(jù)需要 選定。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
八結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的每塊剛性防護(hù) 屏30由金屬板或增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料層合板制成，所述增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基 復(fù)合材料層合板是單層或多層碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料層合板、單層或 多層芳綸纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料層合板或者是單層或多層玻璃纖維增 強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料層合板，所述金屬板的厚度為1 50mm。如此設(shè)置，抗 空間碎片和微流星體撞擊效果好。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
六相 同。
具體實(shí)施方式
九結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的每塊剛性防護(hù) 屏30由多層碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料層合板、多層芳綸纖維增強(qiáng)環(huán)氧 樹脂基復(fù)合材料層合板和多層玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料層合板按照 任意排列順序上下疊放在一起粘結(jié)構(gòu)成，或者由多層金屬板、多層碳纖維增強(qiáng) 環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料層合板、多層芳綸纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料層合板和 多層玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料層合板按照任意排列順序上下疊放在
一起粘結(jié)構(gòu)成。如此設(shè)置，抗空間碎片和微流星體撞擊效果好。其它組成及連 接關(guān)系與具體實(shí)施方式
六相同。
具體實(shí)施方式
十結(jié)合圖l、圖5和圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的
端蓋19的一側(cè)端面上設(shè)有突臺(tái)37，端蓋19的另一側(cè)端面上沿軸向設(shè)有中心 凹孔38，可減輕端蓋19的整體重量，端蓋19的外圓周端面上設(shè)有環(huán)槽39， 所述密封膠圈21裝在端蓋19的環(huán)槽39內(nèi)，端蓋19的突臺(tái)37 —側(cè)的端面上 設(shè)有3 5個(gè)螺紋孔，所述端蓋19和連接件18通過裝在端蓋19的螺紋孔及連 接件18螺釘孔內(nèi)的螺釘連接。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
二相同。
具體實(shí)施方式
十一結(jié)合圖l、圖7和圖8說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式 的接盤22的一側(cè)端面上設(shè)有圓突臺(tái)40，接盤22的另一側(cè)端面上沿軸向設(shè)有 中心軸孔41，可減輕接盤22的整體重量，接盤22的外圓周端面上設(shè)有環(huán)形 槽42，所述密封橡膠圈24裝在接盤22的環(huán)形槽42內(nèi)，接盤22的圓突臺(tái)40 一側(cè)的端面上設(shè)有3~5個(gè)螺紋通孔，所述接盤22和連接件18通過裝在接盤 22的螺紋通孔及連接件18螺釘孔內(nèi)的螺釘連接。其它組成及連接關(guān)系與具體 實(shí)施方式三相同。
具體實(shí)施方式
十二本實(shí)施方式的剛性防護(hù)屏30的形狀是長(zhǎng)方形、正方 形、三角形、圓形或橢圓形，所述形狀為長(zhǎng)方形、正方形或三角形的剛性防護(hù) 屏的邊長(zhǎng)為1 1000cm。剛性防護(hù)屏30的形狀根據(jù)需要選定。其它組成及連接 關(guān)系與具體實(shí)施方式
六相同。
具體實(shí)施方式
十三結(jié)合圖9 圖11說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的可剛 化充氣展開支撐立管12的管壁由內(nèi)至外依次分別由氣體阻隔層43、電加熱層 13、熱固化層44、絕熱層45和空間環(huán)境防護(hù)層46組成；所述可剛化充氣展 開長(zhǎng)支撐管14的管壁由內(nèi)至外依次分別由氣體隔離層47、電熱層15、固化層 48、絕熱保護(hù)層49和空間防護(hù)層50組成；所述可剛化充氣展開短支撐管16 的管壁由內(nèi)至外依次分別由阻隔層51、加熱層17、熱固層52、絕熱防護(hù)層53 和環(huán)境防護(hù)層54組成；所述電加熱層13、電熱層15和加熱層17均由電加熱 薄膜或排布在一起的耐高溫電阻絲制成；所述熱固化層44、固化層48和熱固 層52均由環(huán)氧樹脂預(yù)浸碳纖維織物材料、環(huán)氧樹脂預(yù)浸芳綸纖維織物材料、 碳纖維預(yù)浸織物和芳綸纖維預(yù)浸織物復(fù)合材料或者由環(huán)氧樹脂預(yù)浸碳纖維織 物與環(huán)氧樹脂預(yù)浸芳綸纖維織物復(fù)合材料構(gòu)成，以滿足不同性能要求，采用環(huán) 氧樹脂預(yù)浸碳纖維織物材料，加熱固化后可保證可剛化充氣展開支撐立管12、 可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管14和可剛化充氣展開短支撐管16所需要的強(qiáng)度和剛 度；采用環(huán)氧樹脂預(yù)浸芳綸纖維織物材料，其特點(diǎn)是強(qiáng)度高、柔韌性好；所述 熱固化層44、固化層48和熱固層52的層數(shù)根據(jù)需要選定，所述氣體阻隔層 43、氣體隔離層47和阻隔層51均由聚酰亞胺薄膜制成，氣體阻隔層43、氣 體隔離層47和阻隔層51的厚度均為0.01 0.2 mm，所述空間環(huán)境防護(hù)層46、 空間防護(hù)層50和環(huán)境防護(hù)層54均由聚酰亞胺薄膜材料制成，也可以涂敷防護(hù) 涂層，可防止可剛化充氣展開支撐立管12、可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管14和可 剛化充氣展開短支撐管16遭到空間輻射而損害。其它組成及連接關(guān)系與具體 實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
十四結(jié)合圖l、圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體 實(shí)施方式五的不同點(diǎn)是本實(shí)施方式的防護(hù)機(jī)構(gòu)還包括至少兩個(gè)四通充氣管 31、至少四個(gè)水平充氣管控制閥32和至少兩個(gè)進(jìn)氣控制閥33;所述四通充氣 管31由相互連通的上充氣管34、下充氣管35和兩個(gè)垂直設(shè)置的水平充氣管 36組成，所述中間層或最下層的可剛化充氣展開平面框架1兩對(duì)角處的四方 空心體29內(nèi)各裝有一個(gè)四通充氣管31，裝在中間層的可剛化充氣展開平面框 架1的四方空心體29內(nèi)的四通充氣管31的上充氣管34和下充氣管35分別與 相鄰的可剛化充氣展開支撐立管12連通，裝在中間層的可剛化充氣展開平面 框架1的四方空心體29內(nèi)的四通充氣管31的兩個(gè)垂直設(shè)置的水平充氣管36 分別與相鄰的可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管14和可剛化充氣展開短支撐管16連 通，裝在最下層的可剛化充氣展開平面框架1的四方空心體29內(nèi)的四通充氣 管31的上充氣管34分別與相鄰的可剛化充氣展開支撐立管12連通，裝在中 間層的可剛化充氣展開平面框架1的四方空心體29內(nèi)的四通充氣管31的兩個(gè) 垂直設(shè)置的水平充氣管36分別與相鄰的可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管14和可剛化 充氣展開短支撐管16連通，每個(gè)四通充氣管31的上充氣管34上裝有一個(gè)進(jìn) 氣控制閥33，每個(gè)四通充氣管31的兩個(gè)垂直設(shè)置的水平充氣管36上分別裝 有一個(gè)水平充氣管控制閥32。水平充氣管控制閥32和進(jìn)氣控制閥33均采用 電磁氣流控制閥，所述電磁氣流控制閥為外購件。
本發(fā)明的機(jī)構(gòu)沿縱向、橫向都可折疊。先z形折疊可剛化充氣展開支撐立 管12，使整個(gè)機(jī)構(gòu)成為平面的一道防護(hù)機(jī)構(gòu)，再沿水平面的兩個(gè)方向先后折 疊可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管14和可剛化充氣展開短支撐管16，使整個(gè)機(jī)構(gòu)體 積減小。
展開時(shí)，先打開水平充氣控制閥10，并通過第一充氣管7和第二充氣管8 向最上層的可剛化充氣展開平面框架1中的可剛化充氣展幵長(zhǎng)支撐管14和可 剛化充氣展開短支撐管16內(nèi)沖入氣體，使整個(gè)機(jī)構(gòu)沿水平方向展開，然后打 開控制閥11，使氣體通過豎直充氣管9進(jìn)入最上一個(gè)可剛化充氣展開支撐立 管12內(nèi)，使最上層的可剛化充氣展開平面框架1全部打開，依次類推，逐層 打開每個(gè)可剛化充氣展開平面框架1，待整個(gè)密閉充氣展開支撐框架完全展開 后，通過對(duì)水平導(dǎo)線5和豎直平行導(dǎo)線6通電，使可剛化充氣展開支撐立管 12、可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管14和可剛化充氣展開短支撐管16固化。
權(quán)利要求
1、一種可在軌充氣展開的抗空間碎片和微流星體撞擊的防護(hù)機(jī)構(gòu)，所述防護(hù)機(jī)構(gòu)包括至少兩層可剛化充氣展開平面框架(1)、至少兩個(gè)防護(hù)屏(2)、至少四根充氣展開支撐立管總成(3)、多條系帶(4)、至少兩根水平導(dǎo)線(5)、四對(duì)豎直平行導(dǎo)線(6)、兩個(gè)第一充氣管(7)、兩個(gè)第二充氣管(8)、四個(gè)豎直充氣管(9)、四個(gè)水平充氣控制閥(10)和四個(gè)控制閥(11)；其特征在于所述至少兩層可剛化充氣展開平面框架(1)上下正對(duì)且平行設(shè)置，相鄰兩層可剛化充氣展開平面框架(1)的四個(gè)角端之間通過四根充氣展開支撐立管總成(3)連接構(gòu)成密閉充氣展開支撐框架，所述每層可剛化充氣展開平面框架(1)內(nèi)設(shè)置有一個(gè)防護(hù)屏(2)，所述每個(gè)防護(hù)屏(2)通過多條系帶(4)與相對(duì)應(yīng)的可剛化充氣展開平面框架(1)連接，所述每層可剛化充氣展開平面框架(1)內(nèi)裝有一根水平導(dǎo)線(5)，位于密閉充氣展開支撐框架的每個(gè)角端的充氣展開支撐立管總成(3)內(nèi)裝有一對(duì)豎直平行導(dǎo)線(6)，所述豎直平行導(dǎo)線(6)與充氣展開支撐立管總成(3)中的可剛化充氣展開支撐立管(12)的電加熱層(13)連接，四對(duì)豎直平行導(dǎo)線(6)的兩端露在密閉充氣展開支撐框架的外面，所述每根水平導(dǎo)線(5)的兩端與四對(duì)豎直平行導(dǎo)線(6)中的其中一對(duì)連接，設(shè)置在每層可剛化充氣展開平面框架(1)內(nèi)的水平導(dǎo)線(5)分別與同層的可剛化充氣展開平面框架(1)中的兩個(gè)可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管(14)的電熱層(15)和兩個(gè)可剛化充氣展開短支撐管(16)的加熱層(17)連接，位于最上層的可剛化充氣展開平面框架(1)的兩個(gè)對(duì)角端上分別設(shè)置有一個(gè)第一充氣管(7)和一個(gè)第二充氣管(8)，所述每個(gè)第一充氣管(7)的一端與最上層的可剛化充氣展開平面框架(1)中的可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管(14)連通，所述每個(gè)第二充氣管(8)的一端與最上層的可剛化充氣展開平面框架(1)中的可剛化充氣展開短支撐管(16)連通，位于最上層的可剛化充氣展開平面框架(1)的每個(gè)角端上設(shè)置有一個(gè)豎直充氣管(9)，所述每個(gè)豎直充氣管(9)的下端與相對(duì)應(yīng)的充氣展開支撐立管總成(3)中的可剛化充氣展開支撐立管(12)連通，每個(gè)第一充氣管(7)和第二充氣管(8)上分別裝有一個(gè)水平充氣控制閥(10)，每個(gè)豎直充氣管(9)上裝有一個(gè)控制閥(11)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可在軌充氣展開的抗空間碎片和微流星體撞擊 的防護(hù)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述每層可剛化充氣展開平面框架(1)由兩個(gè)可 剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管(14)、兩個(gè)可剛化充氣展開短支撐管(16)、四個(gè)連接 件(18)、八個(gè)端蓋(19)、八個(gè)卡箍(20)和八個(gè)密封膠圈(21)組成；所述 兩個(gè)可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管(14)和兩個(gè)可剛化充氣展開短支撐管(16)分 別相對(duì)設(shè)置并構(gòu)成矩形框架，所述矩形框架的每個(gè)頂角處分別設(shè)置有一個(gè)連接 件(18)，所述每個(gè)可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管(14)的兩端內(nèi)和每個(gè)可剛化充 氣展開短支撐管(16)的兩端內(nèi)分別裝有一個(gè)端蓋(19)，所述端蓋(19)通 過裝在其外壁上的密封膠圈(21)與可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管(14)的內(nèi)壁密 閉連接，所述裝在可剛化充氣展開短支撐管(16)兩端內(nèi)的端蓋(19)通過裝 在端蓋(19)外壁上的密封膠圈(21)與可剛化充氣展開短支撐管(16)的內(nèi) 壁密閉連接，所述每個(gè)端蓋(19)與相對(duì)應(yīng)的連接件(18)連接，每個(gè)可剛化 充氣展開長(zhǎng)支撐管(14)兩端的外壁上和每個(gè)可剛化充氣展開短支撐管(16) 兩端的外壁上分別裝有一個(gè)卡箍(20)，所述每個(gè)可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管(14) 的兩端和每個(gè)可剛化充氣展開短支撐管(16)的兩端分別通過卡箍(20)與端 蓋(19)固接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的可在軌充氣展開的抗空間碎片和微流星體撞擊 的防護(hù)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述每個(gè)充氣展開支撐立管總成(3)由可剛化充 氣展開支撐立管(12)、兩個(gè)接盤(22)、兩個(gè)喉箍(23)和兩個(gè)密封橡膠圈(24) 組成；所述每個(gè)可剛化充氣展開支撐立管(12)的兩端內(nèi)各裝有一個(gè)接盤(22)， 所述接蓋(22)通過裝在其外壁上的密封橡膠圈(24)與可剛化充氣展開支撐 立管(12)的內(nèi)壁密閉連接，每個(gè)可剛化充氣展開支撐立管(12)兩端的外壁 上分別裝有一個(gè)喉箍(23)，每個(gè)可剛化充氣展開支撐立管(12)的兩端分別 通過喉箍(23)與接盤(22)固接，所述每個(gè)可剛化充氣展開支撐立管(12) 的兩端通過接盤(22)與相對(duì)應(yīng)的連接件(18)連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的可在軌充氣展開的抗空間碎片和微流星體撞擊 的防護(hù)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述連接件(18)為開放式連接件，所述開放式連 接件位于最上層的可剛化充氣展開平面框架(1)的四個(gè)端角處，開放式連接 件由相互垂直設(shè)置且固接在一起的第一側(cè)板(26)、第二側(cè)板(27)和底板(28) 組成，所述最上層的可剛化充氣展開平面框架(1)的兩個(gè)可剛化充氣展開長(zhǎng) 支撐管(14)的兩端通過裝在其內(nèi)的端蓋(19)與相對(duì)應(yīng)的開放式連接件的第 一側(cè)板(26)連接，所述最上層的可剛化充氣展開平面框架(1)的兩個(gè)可剛化充氣展開短支撐管(16)的兩端通過裝在其內(nèi)的端蓋(19)與相對(duì)應(yīng)的開放 式連接件的第二側(cè)板(27)連接，所述每個(gè)第一充氣管(7)的一端穿過相對(duì) 應(yīng)的開放式連接件的第一側(cè)板(26)和端蓋(19)與最上層的可剛化充氣展開 平面框架(1)的可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管(14)連通，所述每個(gè)第二充氣管 (8)的一端穿過相對(duì)應(yīng)的開放式連接件的第二側(cè)板(27)和端蓋(19)與最 上層的可剛化充氣展開平面框架(1)的可剛化充氣展開短支撐管(16)連通， 所述每個(gè)豎直充氣管(9)的下端穿過相對(duì)應(yīng)的開放式連接件的底板(28)和 端蓋(19)與相對(duì)應(yīng)的可剛化充氣展開支撐立管(12)連通，所述每根水平導(dǎo) 線(5)的兩端穿過相應(yīng)的開放式連接件的第一側(cè)板(26)和第二側(cè)板(27) 以及端蓋(19)與四對(duì)豎直平行導(dǎo)線(6)中的其中一對(duì)連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的可在軌充氣展開的抗空間碎片和微流星體撞擊 的防護(hù)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述連接件(18)為四方空心體(29)，所述四方 空心體(29)位于中間層或最下層可剛化充氣展開平面框架(1)的四個(gè)端角 處，所述中間層或最下層可剛化充氣展開平面框架(1)中的兩個(gè)可剛化充氣 展開長(zhǎng)支撐管(14)的兩端分別通過端蓋(19)與相對(duì)應(yīng)的四方空心體(29) 的一個(gè)側(cè)面連接，所述中間層或最下層可剛化充氣展開平面框架(1)中的兩 個(gè)可剛化充氣展開短支撐管(16)的兩端分別通過端蓋(19)與相對(duì)應(yīng)的四方 空心體(29)的另一個(gè)側(cè)面連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可在軌充氣展開的抗空間碎片和微流星體撞擊 的防護(hù)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述每個(gè)防護(hù)屏(2)由多塊剛性防護(hù)屏(30)按 照1-1000行和1-1000列排列構(gòu)成，相鄰兩塊剛性防護(hù)屏(30)的橫向間距和 縱向間距均為1 50cm，相鄰兩塊剛性防護(hù)屏(30)通過系帶(4)連接，每個(gè) 防護(hù)屏(2)通過多條系帶(4)與相應(yīng)層的可剛化充氣展開平面框架(1)中 的兩個(gè)可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管(14)和兩個(gè)可剛化充氣展開短支撐管(16) 連接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可在軌充氣展開的抗空間碎片和微流星體撞擊 的防護(hù)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述可剛化充氣展開平面框架(1)的層數(shù)為二 二十層，相鄰兩層可剛化充氣展開平面框架(1)內(nèi)的防護(hù)屏(2)之間的間距 為5 100cm。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的可在軌充氣展開的抗空間碎片和微流星體撞擊的防護(hù)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述每塊剛性防護(hù)屏(30)由金屬板或增強(qiáng)環(huán)氧樹 脂基復(fù)合材料層合板制成，所述增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料層合板是單層或多層 碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料層合板、單層或多層芳綸纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基 復(fù)合材料層合板或者是單層或多層玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料層合板。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的可在軌充氣展開的抗空間碎片和微流星體撞擊的防護(hù)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述每塊剛性防護(hù)屏(30)由多層碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料層合板、多層芳綸纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料層合板和多層 玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料層合板按照任意排列順序上下疊放在一起 粘結(jié)構(gòu)成，或者由多層金屬板、多層碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料層合板、 多層芳綸纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料層合板和多層玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂 基復(fù)合材料層合板按照任意排列順序上下疊放在一起粘結(jié)構(gòu)成。
10、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的可在軌充氣展開的抗空間碎片和微流星體撞擊的防護(hù)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述防護(hù)機(jī)構(gòu)還包括至少兩個(gè)四通充氣管(31)、至少四個(gè)水平充氣管控制閥(32)和至少兩個(gè)進(jìn)氣控制閥(33);所述四通充 氣管(31)由相互連通的上充氣管(34)、下充氣管(35)和兩個(gè)垂直設(shè)置的 水平充氣管(36)組成，所述中間層或最下層的可剛化充氣展開平面框架(1) 兩對(duì)角處的四方空心體(29)內(nèi)各裝有一個(gè)四通充氣管(31)，裝在中間層的 可剛化充氣展開平面框架(1)的四方空心體(29)內(nèi)的四通充氣管(31)的 上充氣管(34)和下充氣管(35)分別與相鄰的可剛化充氣展開支撐立管(12) 連通，裝在中間層的可剛化充氣展開平面框架(1)的四方空心體(29)內(nèi)的 四通充氣管(31)的兩個(gè)垂直設(shè)置的水平充氣管(36)分別與相鄰的可剛化充 氣展開長(zhǎng)支撐管(14)和可剛化充氣展開短支撐管(16)連通，裝在最下層的 可剛化充氣展開平面框架(1)的四方空心體(29)內(nèi)的四通充氣管(31)的 上充氣管(34)分別與相鄰的可剛化充氣展開支撐立管(12)連通，裝在中間 層的可剛化充氣展開平面框架(1)的四方空心體(29)內(nèi)的四通充氣管(31) 的兩個(gè)垂直設(shè)置的水平充氣管(36)分別與相鄰的可剛化充氣展開長(zhǎng)支撐管 (14)和可剛化充氣展開短支撐管(16)連通，每個(gè)四通充氣管(31)的上充 氣管GO上裝有一個(gè)進(jìn)氣控制閥(33)，每個(gè)四通充氣管(31)的兩個(gè)垂直 設(shè)置的水平充氣管(36)上分別裝有一個(gè)水平充氣管控制閥(32)。
全文摘要
可在軌充氣展開的抗空間碎片和微流星體撞擊的防護(hù)機(jī)構(gòu)，它涉及一種抗空間碎片和微流星體撞擊的防護(hù)機(jī)構(gòu)。針對(duì)一次性或多次發(fā)射進(jìn)行空間組裝成大尺寸防護(hù)屏費(fèi)用高、難度大及采用機(jī)械式展開防護(hù)屏折疊效率低、可靠性低、展開后體積小問題。相鄰兩層可剛化充氣展開平面框架之間通過充氣展開支撐立管總成連接，可剛化充氣展開平面框架內(nèi)設(shè)置有與其連接的防護(hù)屏，可剛化充氣展開平面框架內(nèi)裝有水平導(dǎo)線和進(jìn)氣管，充氣展開支撐立管總成內(nèi)裝有豎直平行導(dǎo)線和充氣管，水平導(dǎo)線與豎直平行導(dǎo)線連接，第一、二充氣管與可剛化充氣展開長(zhǎng)、短支撐管連通，豎直充氣管與可剛化充氣展開支撐立管連通。本發(fā)明防護(hù)效果好、可靠性高、重量輕、折疊效率高、費(fèi)用低。
文檔編號(hào)B64G1/52GK101342947SQ20081013696
公開日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2008年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月20日
發(fā)明者昱 曹, 杜星文, 王友善, 苗常青, 譚惠豐 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)