可反向展開成形包覆的空間充氣結構的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種空間充氣結構，具體涉及具有反向展開成形、包覆倒錐結構功能 的空間充氣結構。
【背景技術】
[0002] 目前，空間充氣展開結構的應用研究主要有大型展開天線、望遠鏡、太陽能帆板、 星球居住地等，這些充氣結構在自由空間向前和周圍展開并形成預定形狀，無法實現其反 向展開成形后對運載器表面的包覆。
【發明內容】
[0003] 本發明的技術解決問題是：提供一種可以實現反向展開成形、包覆倒錐結構的空 間充氣結構設計方法，利用充氣膜結構最小應力穩定理論和自主導向伸展結構實現其空間 反向展開成形并形成整體包覆的功能。
[0004] 本發明是一種可反向展開成形包覆的空間充氣結構，設置于錐體底部內，在充氣 時展開到錐體外部，包覆錐體；其中，包含：包覆罩體、定向展開翻轉結構、定向伸展鎖定機 構，包覆罩體均分為多片扇形面，扇形面直線邊緣縫制相互配合的拉鏈軌，拉鏈軌約束端位 于扇形面底部方向，拉鏈軌自由端位于扇形面頂部方向；每片包覆罩體的中間位置沿著錐 體母線方向縫制有袋套結構，用于放置定向展開翻轉結構的管狀充氣桁架；
[0005] 定向展開翻轉結構包括：復合環和數量與扇形面相等的管狀充氣桁架結構，復合 環包括多組環結構（I~V)，所述多組環結構（I~V)沿錐體底面圓周方向設置，且沿錐體 母線方向依次層疊，從錐體底部向錐體外部逐步擴展到外部，且所述多組環結構（I~V)相 互之間存在偏轉角；管狀充氣桁架與最外側環結構（V)相連且存在偏轉角；所述各個偏轉 角使得在充氣展開后，定向展開翻轉結構整體在錐體母線方向上形成"U"形結構，使所述包 覆罩體的扇形面形成包覆結構；
[0006] 定向伸展鎖定機構為充氣伸展的管狀結構，在頂端設置拉鏈頭結構，設置于每2 個所述包覆罩體的扇形面之間，與扇形面直線邊緣的拉鏈軌的拉鏈軌形成拉鏈系統。
[0007] 如上所述的可反向展開成形包覆的空間充氣結構，其中，定向伸展鎖定機構為全 柔性的充氣內管和充氣外管組合結構，內管為導向管，頂端設置約束環和單向閥，外管為伸 展管，套于導向管之外；導向管和伸展管為獨立氣室，二者之間設置的單向閥實現氣體的導 通；伸展管的外部頂端設置所述拉鏈頭結構。
[0008] 如上所述的可反向展開成形包覆的空間充氣結構，其特征在于，所述扇形面的數 量為4個。
[0009] 本裝置充分利用空間真空、失重環境設計一種新型的空間展開結構解決了運載器 的表面措施工程化問題。本發明利用充氣膜結構最小應力穩定理論和自主導向伸展結構實 現其空間反向展開成形并形成整體包覆的功能。可反向展開成形包覆的空間充氣結構是由 高強薄膜材料通過充氣使其內部產生一定的預張應力以展開形成特定空間形狀的一種空 間結構。
[0010] 地面狀態下，可反向展開成形包覆的空間充氣結構和包覆罩體折疊收納在運載器 艙體底部，到空間后，可反向展開成形包覆的空間充氣結構在其內部氣體壓力的作用下向 外部、反向膨脹展開，基于薄膜結構的最小應力穩定理論充氣結構中的管狀充氣桁架反向 翻轉帶動包覆罩體包裹在運載器表面，最終形成整體結構使用。與傳統形式的空間結構相 t匕，空間充氣結構具有成本低、體積小、重量輕等優勢。
【附圖說明】
[0011] 圖1是可反向展開成形包覆的空間充氣結構成形狀態的主視圖。
[0012] 圖2是可反向展開成形包覆的空間充氣結構成形狀態的左視圖。
[0013] 圖3是可反向展開成形包覆的空間充氣結構安裝狀態結構示意圖。
[0014] 圖4是可反向展開成形包覆的空間充氣結構展開過程結構示意圖。
[0015] 圖5定向伸展鎖定機構的結構示意圖。
[0016] 其中，1-包覆罩體，2-管狀充氣祐1架，3-復合環，4_定向伸展鎖定機構，5-氣體發 生器，6-伸展管，7-單向閥，8-約束環，9-導向管。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖和實施例對本發明進行進一步描述。
[0018] 本發明所述的一種可反向展開成形包覆的空間充氣結構包含：包覆罩體1、定向 展開翻轉結構（2、3)、定向伸展鎖定機構4;用于從錐形飛行器底部伸出，并反向展開，包覆 整個錐體；包覆罩體1均分為4片扇形面，扇形面直線邊緣縫制拉鏈軌，拉鏈軌相互配合， 拉鏈軌約束端位于扇形面底部方向，拉鏈軌自由端位于扇形面頂部方向，即展開后，拉鏈軌 起點即約束端位于錐體底部方向，拉鏈軌終點即自由端位于錐體頂部方向，每片包覆罩體1 的中間位置沿著錐體母線方向縫制有袋套結構，用于放置定向展開翻轉結構（2、3)的管狀 充氣桁架2。地面折疊收納在運載器艙體底部cpSOOmmxcp 1200mmxl50ram環形盒內。由 充氣結構內腔殘余氣體和氣體發生器6進行充氣來支持空間展開成形。
[0019] 每片包覆罩體1與定向展開翻轉結構（2、3)采用接觸邊緣兩點固定結構，即，管狀 充氣桁架2的兩端與包覆罩體1固定；其余部位為自由狀態，便于實現所述可反向展開成形 包覆的空間充氣結構的地面折疊收納和空間展開成形。
[0020] 定向展開翻轉結構（2、3)采用柔性薄膜材料制成的多組環、管組合的充氣結構方 案，實現包覆罩體1能夠按照預定空間展開成形并包覆運載器。
[0021] 定向展開翻轉結構（2、3)利用充入的氣體展開成形，氣體來源是自身攜帶的殘余 氣體和氣體發生器5的二次充氣，充入的氣體帶動包覆罩體1從運載器艙體內伸出、展開、 翻轉至運載器表面并形成基本包覆狀態；
[0022] 其中，在本實施例中，定向展開翻轉結構（2、3)為5組復合環3和4個管狀充氣 桁架2結構。復合環3各環間采用片狀復合支承約束，是多個環之間采用復合支承約束的 單層膜面充氣結構，折疊時按照環之間的各約束面水平放置，其余膜材料盡量鋪平，順序放 置。管狀充氣桁架2套入包覆罩體1上縫制的套狀結構內，與各扇形片一起呈Z字形折疊， 折疊寬度180mm。
[0023] 利用只能承受拉力的柔性薄膜材料在受到氣體壓力作用時朝氣體密度低的方向 變形直至位移和形狀趨于穩定的工作原理，通過對結構不同膜面的形狀，支承點平面分布