專利名稱：用于太空飛行或近太空飛行的分離艙的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在大海拔高度處的人類飛行，并且更具體地，本發(fā)明涉及一種用于太空飛行和/或近太空飛行的分離艙?！?br> 背景技術(shù)：
人類太空飛行已經(jīng)發(fā)展了許多年。例如，US 3，093，346公開了一種載人太空艙，所述載人太空艙可以通過發(fā)射發(fā)動機升高到軌道。太空艙可以隨后使用降落傘系統(tǒng)返回到地面。從US 3，702，688已知另一個示例，該專利公開了一種將人造衛(wèi)星發(fā)射到軌道的助推器運載工具。助推器運載工具和人造衛(wèi)星二者設(shè)有工作人員艙。人類太空飛行直到最近也還是政府的或政府間的太空機構(gòu)的專屬領(lǐng)域。然而，在1990年年底，出現(xiàn)太空旅行現(xiàn)象。直到今天，只有大約少數(shù)的有錢人支付得起乘坐宇宙飛船飛行到國際空間站(ISS)且隨后停留在軌道上的ISS中的費用。這些第一批“太空游客”為他們的旅程支付了超過兩千萬美元。人們樂意支付大筆的錢的事實示出了人們有對太空旅行的需求。然而，顯而易見的是在這些過高的價格下人們對太空旅行的需求將是非常小的。除了較高的價格以外，另一個因素是在允許這些太空游客飛行之前對這些太空游客進行的必要的較長的訓練期將可能減少潛在的太空游客。太空游客還會當經(jīng)歷長期失重時遭受到不舒適。最近，已經(jīng)剛起步的公司已經(jīng)開始開發(fā)出適于亞軌道飛行的宇宙飛船以希望能提供更加能負擔得起的“太空”旅程，并且已經(jīng)開始開發(fā)出有利可圖的太空旅行工業(yè)。在這種亞軌道飛行中，宇宙飛船將從地面起飛，上升到約IOOkm的海拔高度，并且返回到地面。與軌道飛行相比的亞軌道飛行的優(yōu)點在于，乘員在能夠上宇宙飛船之前將不需要進行較長的訓練期。然而，這些亞軌道飛行仍然投入非常昂貴的費用。例如，目前，維珍銀河 提供了以200，000美元起的票。此外，借助可用的噴氣式飛機及火箭技術(shù)，可以預(yù)見到，來自這些運載工具的排放物將總體上潛在地破壞環(huán)境，并且將尤其破壞臭氧層。因此，將仍然需要開發(fā)出具有使太空旅行更加容易負擔得起的潛力的宇宙飛船或太空船。此外，需要使太空旅行更加舒適和具有更加愉悅的經(jīng)歷。并且，還需要使太空旅行具有較少的污染。因此，已經(jīng)提出了在市場上提供的在從氣球懸置的吊艙的幫助下的“近太空”飛行(達到地面以上約30km至40km的海拔高度)[2002年10月10日至10月19日在休斯頓召開的第53屆國際宇航大會，J. Lopez-Urdiales提出的主題為“The role of Balloons inthe future development of Space Tourism，，，IAC-02-IAA· I. 3. 02]。在平流層中的這種海拔高度(30km至40km)處，乘員將觀察到地球的輪廓、圍繞地球的藍色層(由瑞利散射導致)、黑色的天空和太陽。在從該高度觀察地球之后，吊艙可以使用例如降落傘或翼傘狀的結(jié)構(gòu)返回到地面。這樣，實現(xiàn)非常舒適的觀察地球的方式。與例如在ISS中的停留相比，該形式的太空旅行提供了較少污染的允諾和更便宜的且更加舒適的旅程。同時，該形式的太空旅行可以為乘員提供非常有吸引力的觀察經(jīng)歷。
過去已經(jīng)以非商業(yè)性的方式執(zhí)行類似的氣球飛行。US 2，865，581公開了一種從氣球懸置的明顯圓筒形的吊艙。該吊艙為一個乘員(科學家)提供空間。US 2，950，881公開了一種類似的吊艙，其設(shè)有兩個座位。這些現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)幾乎不適用于商業(yè)飛行可用于乘員的空間非常小，窗非常小(實際上，不可避免的是具有吊艙的形狀)，并且雖然已經(jīng)設(shè)置了某些減震結(jié)構(gòu)以軟化著陸，但是該旅程對于乘員而言將幾乎不是愉快的。為了能夠商業(yè)地提供這種人類平流層氣球飛行，需要提供一種吊艙(或者用于容留乘員的艙室或其它單元)，其能夠使乘員對于該飛行更加愉快。此外，需要提供用于容留乘員的這種單元，該單元可以使用翼傘或降落傘狀的結(jié)構(gòu)從某一海拔高度可舒適地降落到地面。此外，需要提供可以使在軌道中的其它(非氣球的)太空飛行更加愉快的這種單元。本發(fā)明的目的在于解決這些需要中的一個或多個，并且借助根據(jù)權(quán)利要求I所述的分離艙實現(xiàn)所述需要。分離艙就一般意義而言是在飛機、宇 宙飛船、運載工具、船舶上的可拆卸的或自包含的單元，其具有特殊的功能(在本發(fā)明的實 例中容留乘員和/或工作人員)。

發(fā)明內(nèi)容
在第一方面中，本發(fā)明提供了一種用于飛行往返太空和/或近空間的分離艙，其包括用于容留乘員的加壓本體，所述加壓本體具有圍繞中心軸線設(shè)置的基本環(huán)形的形狀并且具有中心開口，其中，所述加壓本體包括一個或多個窗。環(huán)形的形狀在這種意義上將理解為以基本圓形的方式圍繞中心軸線設(shè)置的任何形狀并且預(yù)見到中心開口(中心“通孔”)。環(huán)的橫截面可以是任何形狀的，但是優(yōu)選地是至少修圓的，例如卵形的、橢圓形的、或基本圓形的。環(huán)的橫截面可以是沿著圓的圓周恒定的或者可以是變化的。這種環(huán)形的分離艙具有用于經(jīng)受住內(nèi)部壓力的適當?shù)男螤?，并且從而產(chǎn)生適于停留在諸如平流層或太空的非常低的周圍壓力的環(huán)境中的較輕重量的結(jié)構(gòu)的可能性。此外，環(huán)形提供了容留多個乘員的適當?shù)慕M合物(built-up)?；经h(huán)形的加壓本體包括基本面對所述中心軸線的內(nèi)表面和基本背對所述中心線的外表面。優(yōu)選地，在所述外表面上設(shè)置有一個或多個窗。在環(huán)的外表面(背對中心線的表面)上，由于內(nèi)部加壓所導致的結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力將通常低于環(huán)的內(nèi)表面上的應(yīng)力。通過在外表面上支配地設(shè)置窗，由于圍繞窗的不可避免的應(yīng)力集中所導致的應(yīng)力可以保持到最小。這樣能夠提供用于使乘員觀察愉快的較大的窗。甚至能夠提供配合加壓本體的整個圓周的單個大窗。更優(yōu)選地，為了最小化應(yīng)力的目標，窗位于外表面的與中心軸線相距最遠的部分上。任選地，此外，分離艙包括連接到加壓本體的非加壓本體，其中，加壓本體與非加壓本體之間的連接包括運動阻尼結(jié)構(gòu)。借助該設(shè)計，最大載荷可以繼而被引入到非加壓本體中。加壓本體中的乘員將注意到較少的擾動。優(yōu)選地，在這些實施例中，非加壓本體容納分離艙的操作設(shè)備的至少第一份額。并不是所有操作設(shè)備需要被加壓。通過在非加壓本體中設(shè)置某一操作設(shè)備，在加壓本體中將有可用于乘員的更多的空間。優(yōu)選地，非加壓本體包括用于著陸的一個或多個沖擊衰減器。任選地，在這些實施例中，所述一個或多個沖擊衰減器包括至少一個氣袋。如果沖擊衰減器連接在非加壓本體處，則加壓本體上的沖擊將被加壓本體和非加壓本體之間的運動阻尼連接削弱。在一些實施例中，非加壓本體包括用于下降的基于紡織品的減速器。所述基于紡織品的減速器可以例如包括翼傘或降落傘。如上所述類似地，通過將減速器連接在非加壓本體處，加壓本體中的乘員將注意到較少的擾動。優(yōu)選地，非加壓本體包括分離艙的操作設(shè)備的至少第二份額。優(yōu)選地，與使分離艙加速或減速有關(guān)的所有系統(tǒng)連接到非加壓本體，以便使與加速或減速相關(guān)的載荷經(jīng)由非加壓本體引入到分離艙中。預(yù)見到一種使用用于太空旅行的分離艙的方式，其包括在氣球的幫助下 上升到地面以上介于30km至40km之間的海拔高度。在停留在該海拔高度下之后，分離艙在降落傘狀的結(jié)構(gòu)的幫助下返回到地面。為了在地面上著陸，可以預(yù)見到氣袋狀的結(jié)構(gòu)。在該情況下，通過氣球、降落傘或氣袋可以導致通過吊艙所經(jīng)歷的加速。通過將這些系統(tǒng)附裝在非加壓本體處，與這些減速和加速相關(guān)的載荷在所述非加壓本體中被引入到分離艙中。通過在加壓本體(容納乘員并且任選地容納工作人員)和非加壓本體支架能設(shè)置運動阻尼結(jié)構(gòu)，乘員將經(jīng)歷較不突然的運動和震動。任選地，并且利用環(huán)形的加壓本體，非加壓本體可以至少部分地占據(jù)在加壓本體的中心開口處。這樣可以實現(xiàn)用于整個分離艙的緊湊設(shè)計?；蛘撸羌訅罕倔w可以被基本定位在加壓本體的頂部或下面。在另一個可替代的實施例中，非加壓本體可以圍繞環(huán)形的加壓本體沿圓周部分地布置。在本發(fā)明的某些實施例中，加壓本體的外部結(jié)構(gòu)可以包括基本剛性的結(jié)構(gòu)。剛性結(jié)構(gòu)在該意義上理解為不管內(nèi)部壓力怎樣都具有基本相同的本體的外部形狀的結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的其它實施例中，加壓本體的外部機構(gòu)可以包括基本柔性的可脹大的結(jié)構(gòu)。這種柔性的結(jié)構(gòu)理解為主要由于內(nèi)部壓力而呈現(xiàn)其外部形狀的結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以使用這兩種類型的結(jié)構(gòu)。加壓本體優(yōu)選地由單個連續(xù)的本體(即，單元化的構(gòu)造)形成，但是可替代地可以由多個互連的環(huán)分段構(gòu)成。在本發(fā)明的某些實施例中，所述加壓本體可以包括通過使幾何圖形圍繞該圖形外部的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)而獲得的形狀。這種形狀的示例是圓環(huán)面(torus)，所述圓環(huán)面通過使圓形圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)而獲得。圓環(huán)面狀的分離艙的優(yōu)點在于，在維持用于容留乘員的適當配置的同時，可以最小化由于加壓所導致的結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力。在某些實施例中，代替圓環(huán)面，分離艙的形狀通過使更加橢圓形的圖像圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)而獲得。只要使用基本環(huán)形的幾何圖形即可，結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力可以保持較小。依據(jù)例如分離艙的內(nèi)部設(shè)計，與非加壓本體的連接，等等，略微不環(huán)形的形狀也會有利的。在本發(fā)明的另一個方面中，本發(fā)明提供了一種用于太空飛行或近太空飛行的運載工具，其包括如上所述的分離艙和氣球。在其中分離艙包括加壓本體(用于乘員)和非加壓本體二者的實施例中，氣球優(yōu)選地附裝在非加壓本體處。優(yōu)選地，氣球被填充有例如氦氣或氫氣。在本發(fā)明的又一個方面中，本發(fā)明提供了一種分離艙，其包括彼此連接的加壓本體和非加壓本體，其中加壓本體和非加壓本體之間的連接包括運動阻尼結(jié)構(gòu)，任選地包括在非加壓本體上的導引件，加壓本體可以沿著所述導引件運動。任選地，根據(jù)本發(fā)明的該方面的分離艙可以是具有中心開口的基本環(huán)形形狀。任選地，環(huán)形的分離艙的外表面(背對外部軸線)可以設(shè)有窗。優(yōu)選地，這些窗設(shè)置在與分離艙的中心軸線相距最遠的外表面的部分上。此外，根據(jù)本發(fā)明的該方面的分離艙可以包括如上所述的類似的結(jié)構(gòu)布局(柔性的或者剛性的)、類似的加壓和非加壓設(shè)備中的分界線、和類似的著陸系統(tǒng)以及類似的減速器。


以下將參照附圖僅以非限制性示例的方式說明本發(fā)明的特定實施例。其中圖Ia-If示出根據(jù)本發(fā)明的分離艙的第一類型的實施例；圖2a_2e示出根據(jù)本發(fā)明的分離艙的加壓本體的多個可 能形狀；圖3a_3c示出根據(jù)本發(fā)明的分離艙的實施例的結(jié)構(gòu)；圖4a_4c示出根據(jù)本發(fā)明的分離艙的另一個實施例；圖5示出根據(jù)本發(fā)明的分離艙的又一個實施例；以及圖6a和6b示出用于太空旅行的根據(jù)本發(fā)明的分離艙的兩個可能的用法。
具體實施例方式圖Ia-If示出根據(jù)本發(fā)明的分離艙的第一類型的實施例。根據(jù)本發(fā)明的分離艙100包括用于容留乘員(“太空游客”，并且可選地飛行員和其它工作人員)的加壓本體10。所述加壓本體設(shè)有多個窗11。在該實施例中，加壓本體10由超環(huán)面(toroidX或者“環(huán)圈”形狀)形成，其在圖Id和Ie中更加清楚地示出。超環(huán)面圍繞中心旋轉(zhuǎn)軸線7形成。在圖Ie中由附圖標記5所指示的中心開口中，可以定位有非加壓本體20。窗11已經(jīng)有利地設(shè)置在加壓本體的外表面IOb (背對中心軸線7的加壓本體的表面部分)上。圍繞窗11的應(yīng)力集中將是較小的，這是由于外表面IOb中的主要應(yīng)力小于內(nèi)表面IOa (基本面對中心軸線7的表面部分)中的主要應(yīng)力。從而，可以設(shè)置較大的窗以用于使乘員觀察愉快。同時，由于加壓本體的形狀，仍然可以實現(xiàn)安全的重量輕的結(jié)構(gòu)。這參照圖If進一步示出。圖If示出在沒有窗的加壓本體的部分和恒定厚度的結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力分布。圖If中指示的線是恒定的馮米塞斯應(yīng)力的線。這些應(yīng)力相對于在超環(huán)面的內(nèi)表面的中心線中發(fā)現(xiàn)的最大馮米塞斯應(yīng)力被規(guī)格化。在加壓本體的該區(qū)域中，應(yīng)力是最大的。在圖If中還可以看到，假定加壓本體的結(jié)構(gòu)的材料厚度恒定，應(yīng)力在加壓本體的外表面上降低了約60%(或者更多)。因而，有利的是在外表面上設(shè)置窗，并且最有利的是在與中心軸線相距最遠的外表面的部分上設(shè)置窗。圖Ia至Ic中的窗11已經(jīng)指示為橢圓形的，但是在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以選擇任何適當?shù)男螤?。在圖Id中，加壓本體具有相同的超環(huán)面形狀，但是設(shè)有略微不同的窗。將清楚的是窗的大致圓形的形狀將限制應(yīng)力集中。根據(jù)本發(fā)明的分離艙此外可以包括非加壓本體20。加壓本體10和非加壓本體20二者可以包括用于分離艙的操作設(shè)備。在非加壓本體中可以設(shè)置有總體上不需要被加壓且另外不直接為加壓本體中的乘員或工作人員服務(wù)的設(shè)備，從而節(jié)約了加壓本體中的用于乘員的空間。分離艙的操作設(shè)備可以包括例如以下項目中的一個或多個電力系統(tǒng)(例如，蓄電池)，熱控制系統(tǒng)(例如，散熱器，加熱器，冷卻板，循環(huán)泵，熱交換器，控制儀器)，環(huán)境控制和生命保障系統(tǒng)(ECLSS包括例如氧氣瓶，過濾器，除濕器，控制系統(tǒng))，通訊系統(tǒng)(例如，轉(zhuǎn)發(fā)器，天線，顯示器)，分離艙儀器(例如，GPS,高度計，航空電子設(shè)備)，下降系統(tǒng)(例如，降落傘),上升系統(tǒng)(例如,氣球),沖擊衰減著陸系統(tǒng)(例如,氣袋)?？梢栽O(shè)置在非加壓本體中的設(shè)備中的某些可以包括例如降落傘，散熱器，冷卻板，泵和天線。在圖Id中，參照開口或“通孔”的中心半徑Rh和環(huán)形的加壓本體的橫截面的直徑Dro如上所述，在該實施例中，加壓本體由超環(huán)面形成。在本發(fā)明的一個實施例中，中心部分中的開口的半徑Rh可以是約O. 25米，并且環(huán)形的本體的直徑Dk可以是約2. 5米。在該實施例中的分離艙的外徑將因而是約5. 5米。在這些尺寸下，加壓本體的內(nèi)部可以設(shè)計成使得乘員可以(幾乎)豎直站立起來。典型地，分離艙可以具有介于約4米和約7米之間的外徑。然而，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，這些尺寸可以自由地改變。分離艙的外徑可以例如依據(jù)乘員的數(shù)量而改變，但是還可以依據(jù)加壓本發(fā)明的橫截面的所選類型而改變，參見圖2a至2e。圖2a_2e示出根據(jù)本發(fā)明的分離艙的加壓本體的各種可能形狀。在圖2a中，加壓本體的形狀是超環(huán)面的，其想象地通過使圓3圍繞旋轉(zhuǎn)中心軸線7旋轉(zhuǎn)而形成。用于加壓本體的這種形狀非常適于經(jīng)受得住內(nèi)部加壓。在圖2b和2c中，加壓本體的形狀通過橢圓3圍繞中心軸線7旋轉(zhuǎn)而確定。這些是用于加壓本體10的其它適當?shù)男螤?。在圖2d中，加壓本體還是具有中心開口的基本環(huán)形的形狀。然而，加壓本體不完全是旋轉(zhuǎn)對稱的。橫截面是圓形的，但是這些橫截面并非都具有相同的尺寸。最后，圖2e示出又一個可能的實施例。在圖2e中，加壓本體再次包括旋轉(zhuǎn)體。然而，圍繞軸線7旋轉(zhuǎn)的形狀3是較不圓形的。應(yīng)當清楚的是在本發(fā)明的范圍內(nèi)，力口壓本體的形狀可以改變。根據(jù)例如乘員的數(shù)量、內(nèi)部裝飾、窗的數(shù)量和形狀、分離艙的結(jié)構(gòu)布局的具體要求，用于分離艙的最適當?shù)男螤羁梢愿淖儭８綀D標記IOa和IOb仍分別用于指示內(nèi)表面和外表面。設(shè)置基本環(huán)形形狀的加壓本體的一個優(yōu)點在于，在中心開口中，可以布置有非加壓本體(例如，參見先前的圖I和接下來的圖3)。圖3a_3c示出根據(jù)本發(fā)明的分離艙的實施例的結(jié)構(gòu)。圖3a提供了其一半被切開的分離艙的視圖。其示出加壓本體10的一個可能的內(nèi)部構(gòu)造。在加壓本體的內(nèi)部15中，優(yōu)選地全部面對窗的多個座椅18可以位于地板19上。此外，已經(jīng)設(shè)置用于容納操作設(shè)備的下隔間16和上隔間17。在本發(fā)明的某些實施例中，座椅18沿著環(huán)形形狀的加壓本體360°地設(shè)置。在其它實施例中，座椅18可以僅沿著加壓本體的某些部分設(shè)置。附圖標記30示意性地指示了設(shè)置在非加壓本體20和加壓本體10之間的運動阻尼結(jié)構(gòu)。附圖標記40指示運動阻尼結(jié)構(gòu)30和加壓本體10的曲面之間的界面。運動阻尼結(jié)構(gòu)30的有利之處在于，加壓本體10中的乘員在較小程度上感受到由非加壓本體20所經(jīng)歷的加速/減速所產(chǎn)生的載荷。在本發(fā)明的某些實施例中，因此，可以用于使分離艙加速或減速的系統(tǒng)(例如，氣袋、降落傘，等等)連接到加壓本體20。在圖3a中，將加壓本體10和非加壓本體20連接起來的運動阻尼結(jié)構(gòu)30示意性 地示出為設(shè)置在分離艙的中心部分中。然而，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，運動阻尼結(jié)構(gòu)30可以設(shè)置成例如更加靠近分離艙的底部部分上，或者沿著加壓本體的基本整個高度上。此外，運動阻尼結(jié)構(gòu)30可以由單個一體的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，或者包括各種獨立的部件(例如，兩個或三個或更多個部件，基本在分離艙的中心中的部件，在底部處的一個或多個部件，以及在頂部處的一個或多個部件，或者沿著非加壓本體的圓周的多個部件)。此外，運動阻尼結(jié)構(gòu)可以是任何適當?shù)脑O(shè)計。某些適當?shù)淖枘峤Y(jié)構(gòu)可以包括例如彈簧+阻尼器構(gòu)造或粘滯流體阻尼器，可變形的充氣結(jié)構(gòu)，等等。在有利的實施例中，加壓本體10可以在非加壓本體20上的一個或多個導引件上運動以衰減由乘員所經(jīng)歷的震動。圖3b示出分離艙的可能的結(jié)構(gòu)布局。加壓本體10的結(jié)構(gòu)可以是基本剛性的(即，不管內(nèi)部壓力怎樣，加壓本體的外形都是基本相同的)或者可以是基本柔性的(即，僅當被加壓時的外形才是操作中的加壓本體的外形。在圖3b的實例中，外形是超環(huán)面)。不管加壓本體10是基本剛性的結(jié)構(gòu)還是基本柔性的結(jié)構(gòu)，可以預(yù)見到若干加強件。圖3b示出設(shè)置肋部12的可能性。肋部12提供沿著加壓本體10的圓環(huán)面的豎直橫截 面的圓周的剛度和強度。桁梁14提供沿著加壓本體10的圓環(huán)面的水平橫截面的圓周的剛度和強度。而且非加壓本體可以被預(yù)見到具有豎直框架或加強桿22和水平框架或加強桿24。在該實施例中設(shè)置有用于容納不需要被加壓的設(shè)備的隔間26。應(yīng)當清楚的是，加強件(例如，桁梁，加強桿，肋部)在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以改變。優(yōu)選地，至少直接包圍一個或多個窗的結(jié)構(gòu)可以被加強。如果加壓本體是基本剛性的結(jié)構(gòu)，則適當?shù)牟牧习ɡ缋w維加強的復(fù)合物，例如Kevlar 或碳纖維和樹脂的復(fù)合材料。肋部、加強桿和桁梁可以由相同的材料制成或者由另一種適當?shù)牟牧现瞥?。?fù)合材料的加壓本體還可以包括某些金屬部件。窗優(yōu)選地由聚碳酸酯或類似特征的材料制成。在一些實施例中，窗可以包括用于隔熱的“雙層玻璃”:兩個材料層(聚碳酸酯或類似物)，在兩層之間有空氣。窗可以預(yù)見到具有諸如防UV涂層的一個或多個涂層，和/或中性濾光鏡(以減少分離艙內(nèi)側(cè)的太陽光的強度)，和/或防凍涂層。在圖3c中，示出本發(fā)明的實施例，其中加壓本體10包括基本柔性的可脹大的形狀加壓本體在壓力下呈現(xiàn)出其期望的形狀，而外部結(jié)構(gòu)是幾乎基于紡織品的。圖3c中的細節(jié)A突出了加壓本體的柔性結(jié)構(gòu)的一個可能的構(gòu)造內(nèi)層57主要用于密封加壓本體。下一層55主要用于提供機械強度，并且可以由例如Kevlar 、包含有纖維的另一種組合材料或其它的適當材料制成。然后，設(shè)置隔熱層53。該隔熱層可以例如包括與MLI (多層隔熱)類似的通常用在人造衛(wèi)星上的結(jié)構(gòu)。最后，在該實施例中，設(shè)置外部UV保護層51以遮蔽其它層。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，這些層的材料、層的數(shù)量以及它們的順序可以改變。雖然圖3c中沒有示出桁梁或肋部，但是應(yīng)當清楚的是在該實施例中也可以有利地設(shè)置這些桁梁或肋部。這些桁梁或肋部僅為了清楚的原因而沒有在圖3c中示出。但是事實上，尤其在其中加壓本體包括可脹大的結(jié)構(gòu)的情況下，肋部等可以用于提供分離艙的期望程度的形狀。圖4a至4c示出根據(jù)本發(fā)明的分離艙的另一個實施例。在該實施例中，分離艙100包括如上所示的加壓本體10和非加壓本體20。然而，在該實施例中，圍繞加壓本體的整個圓周設(shè)置單個窗11。該實施例的目的在于最大化乘員的觀察愉悅。由于加壓本體10的形狀，能夠制成這種窗。該實例中的加壓本體的形狀也是超環(huán)面在超環(huán)面的“內(nèi)表面”(面對中心軸線的超環(huán)面的部分)上的加壓本體的結(jié)構(gòu)提供了能夠支撐超環(huán)面的“外表面”上的窗的強度。因而，在圖4的實例中，窗沿著外徑的360° (或100%)布置。典型地，在本發(fā)明的其它實施例中，多個窗可以布置成使得占據(jù)加壓本體的外徑的至少25%，S卩，窗總共占據(jù)了至少90°的弧。推定出借助該尺寸的窗，加強件可以保持到最小。同時，可以給乘員提供足夠的窗表面。在優(yōu)選的實施例中，多個窗占據(jù)了外徑的大約70%。圖5示出本發(fā)明的另一個實施例。加壓本體仍是環(huán)形的。然而，加壓本體的橫截面是橢圓形的(而不是如先前的圓形的)。在環(huán)的中心孔中，設(shè)置非加壓本體20。在加壓本體10和非加壓本體20之間設(shè)置減震結(jié)構(gòu)30。與如先前所述的情況類似，在加壓本體的表面上設(shè)置肋部12和桁梁14。用于乘員的座椅18根據(jù)先前所述的設(shè)置。已經(jīng)設(shè)置有用于容納需要被加壓的設(shè)備的隔間13和用于 容納不需要被加壓的設(shè)備的隔間26。還示出多個窗11。圖6a和6b示出用于太空旅行的根據(jù)本發(fā)明的分離艙的兩個可能的用法。在圖6a中，太空游客通過借助氣球上升到介于30km與40km之間優(yōu)選地大約36km的海拔高度。到這些海拔高度的飛行通常稱為“近太空”飛行。在從該海拔高度觀察地球之后，分離艙可以使用降落傘或其它基于紡織品的減速器(例如，翼傘結(jié)構(gòu))返回到地面。參照圖6a，在第一階段510處，分離艙100與氣球200 —起從地面起飛。適當?shù)臍馇蚩梢岳绫惶畛溆泻饣驓錃庖阅軌驁?zhí)行這種飛行。適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)150(例如，包括多個鏈)將氣球連接到分離艙。在第二階段520處，氣球和分離艙處于優(yōu)選地介于30km與40km之間更優(yōu)選地大約36km的巡航海拔高度下。氣球和分離艙可以在該海拔高度下停留例如大約2小時的延長的時間段。停留的時間還可以更短或更長。在下一個階段530處，氣球被放氣以開始下降到設(shè)計的著陸區(qū)域。在階段540處，氣球從分離艙分離并且分離艙可以經(jīng)歷較短時間的自由降落。乘員在該較短的時間將經(jīng)歷失重。然后，降落傘(或者翼傘，或其它類似的結(jié)構(gòu))300展開并且隨后是朝向地球1000的表面的受控地下降。應(yīng)當注意到，該失重的時間段是可選的，即，減速器可以在氣球分離時即刻打開。階段550用于示出借助降落傘到地面的下降。階段560示出在地球1000處的分離艙100 (具有降落傘300)的著陸。沖擊衰減器90 (其在該實例中已經(jīng)示意性地指示為氣袋狀的系統(tǒng))可以設(shè)置在分離艙的底部上以限制在分離艙接觸地面的時刻分離艙的瞬時減速。還可以使用可替代氣袋的其它沖擊衰減器例如，可變形的(非充氣的)結(jié)構(gòu)或者包括流體阻尼器的系統(tǒng)。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，沖擊衰減器90和/或降落傘被附裝在分離艙的非加壓本體處。通過加壓本體與非加壓本體之間的運動阻尼結(jié)構(gòu),可以減少加壓本體中的乘員所經(jīng)歷的加速和/或減速。這對于乘員而言使得飛行和著陸變得更加舒適。圖6b示出太空旅行的另一種方式，其中分離艙借助例如火箭被提升到較高的海拔高度，例如超過100km。這種飛行可以稱為“太空”飛行(而不是如以上提及的“近太空”飛行)。本發(fā)明的目的也是以該方法使太空旅行變得更加愉快。在第一階段610中示出在從地球1000起飛之前的分離艙100。分離艙被附裝到推進系統(tǒng)80以能夠上升到適當?shù)暮０胃叨??；蛘撸蛛x艙可以作為有效載荷被適當?shù)奶诊w船運載。
階段630示出在翼傘700 (或者其它類型的基于紡織品的減速器)的幫助下返回到地面的推進系統(tǒng)。階段640示出在失重軌道中的分離艙。階段650示出使用減速器300 (其可以優(yōu)選地與先前一樣是基于紡織品的)以受控的方式返回到地面的分離艙。在階段660處，分離艙再次在地面上著陸。與先前的情況類似地，氣袋狀的結(jié)構(gòu)90已經(jīng)示意性地指示以表示設(shè)置在分離艙的底部上的沖擊衰減器。如先前的情況一樣，這些沖擊衰減器優(yōu)選地連接在分離艙的非加壓本體處。根據(jù)本發(fā)明的分離艙可以有利地用在太空飛行和近太空飛行二者中。用于太空飛行的分離艙的設(shè)計可以與用于近太空飛行的分離艙略微不同，以考慮到主要由于太空飛行中的較大的加速度所導致的載荷的不同。雖然已經(jīng)在某些優(yōu)選的實施例和示例的上下文中 公開了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，本發(fā)明超過具體公開的實施例延伸到本發(fā)明的其它可替代的實施例和/或用法及其明顯的修改方案和等同方案。因而，在此公開的本發(fā)明的范圍意在應(yīng)當不受上述的特定公開的實施例的限制，但是應(yīng)當僅通過公平讀取以下權(quán)利要求書來確定。
權(quán)利要求
1.一種用于飛行往返太空或近太空的分離艙，其包括用于容留乘員的加壓本體， 所述加壓本體具有圍繞中心軸線設(shè)置的基本環(huán)形的形狀并且具有中心開口，其中， 所述加壓本體包括一個或多個窗。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分離艙，其中，所述加壓本體包括基本面對所述中心軸線的內(nèi)表面和基本背對所述中心軸線的外表面,其中， 在所述外表面上設(shè)置有至少一個或多個窗。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分離艙，其中，所述一個或多個窗基本沿著與所述中心軸線相距最遠的所述外表面的部分設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分離艙，其中，所述一個或多個窗沿著所述加壓本體的外徑的至少約25%設(shè)置，優(yōu)選地沿著所述加壓本體的外徑的至少45%設(shè)置，并且最優(yōu)選地沿著所述加壓本體的外徑的約70%設(shè)置。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的分離艙，其中，所述分離艙還包括連接到所述加壓本體的非加壓本體，其中，所述加壓本體和所述非加壓本體之間的連接包括運動阻尼結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分離艙，其中，所述非加壓本體包括至少一個導引件，并且所述加壓本體布置成使得所述加壓本體能夠沿著所述導引件進行有限的運動。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的分離艙，其中，所述非加壓本體至少部分地占據(jù)所述加壓本體的中心開口。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項所述的分離艙，其中，所述非加壓本體容納所述分離艙的操作設(shè)備的至少第一份額。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的分離艙，其中，所述第一份額包括以下項目中的一個或多個散熱器，冷卻板，天線。
10.根據(jù)權(quán)利要求5至9中任一項所述的分離艙，其中，所述非加壓本體包括用于著陸的一個或多個沖擊衰減器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的分離艙，其中，所述一個或多個沖擊衰減器包括至少一個氣袋。
12.根據(jù)權(quán)利要求5至11中任一項所述的分離艙，其中，所述非加壓本體包括用于下降的基于紡織品的減速器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的分離艙，其中，所述基于紡織品的減速器包括翼傘或降落傘。
14.根據(jù)權(quán)利要求8至13中任一項所述的分離艙，其中，所述非加壓本體包括所述分離艙的操作設(shè)備的至少第二份額。
15.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的分離艙，其中，與使所述分離艙加速或減速有關(guān)的所有系統(tǒng)連接到所述非加壓本體，以便使與加速或減速相關(guān)的載荷經(jīng)由所述非加壓本體引入到所述分離艙中。
16.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的分離艙,其中,所述加壓本體的外部結(jié)構(gòu)包括基本剛性的結(jié)構(gòu)。
17.根據(jù)權(quán)利要求I至15中任一項所述的分離艙，其中，所述加壓本體的外部結(jié)構(gòu)包括基本柔性的可脹大的結(jié)構(gòu)。
18.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的分離艙，其中，所述加壓本體包括通過使幾何圖形圍繞所述幾何圖形外部的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)而得到的形狀。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的分離艙，其中，所述幾何圖形是圓形，使得所述分離艙的加壓本體的外部形狀是圓環(huán)面。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的分離艙，其中，所述幾何圖形是基本橢圓形。
21.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的分離艙，其中，所述加壓本體包括多個互連的環(huán)段。
22.一種用于太空或近太空飛行的運載工具，其包括氣球和根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的分離艙。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的運載工具，其中，所述氣球填充有氦氣。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的運載工具，還包括基于紡織品的減速器。
25.一種用于太空或近太空飛行的運載工具，其包括氣球和根據(jù)權(quán)利要求5至20中任一項所述的分離艙，其中，所述氣球連接到所述非加壓本體。
26.根據(jù)權(quán)利要求22至25中任一項所述的運載工具，所述分離艙還包括用于著陸的沖擊裳減器。
27.根據(jù)權(quán)利要求22至26中任一項所述的運載工具的用途，用于飛行到介于30km和40km之間的海拔高度。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的運載工具的用途，其中，在所述運載工具到達期望的海拔高度之后，所述氣球從所述運載工具分離。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的運載工具的用途，其中，在所述氣球從所述運載工具分離之后，所述分離艙使用基于紡織品的減速器下降到地面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于飛行往返太空或近太空的分離艙(100)，其包括用于容留乘員的加壓本體(10)，所述加壓本體具有圍繞中心軸線(7)設(shè)置的基本環(huán)形的形狀并且具有中心開口，其中，所述加壓本體包括一個或多個窗。
文檔編號B64G1/12GK102666282SQ200980163075
公開日2012年9月12日 申請日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者J·M·洛佩斯·烏迪亞萊斯 申請人:零式2號無限有限公司