專利名稱：一種可折疊發(fā)射、可方便的進(jìn)行在軌組裝的桁架單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可折疊發(fā)射、可方便的進(jìn)行在軌組裝的桁架單元，屬于航天技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
桁架結(jié)構(gòu)是空間站的主要大型結(jié)構(gòu)之一，用于實(shí)現(xiàn)多種艙外功能，包括作為安放空間站艙外結(jié)構(gòu)部件、天線和太陽(yáng)翼等大型附件的支撐結(jié)構(gòu)；作為宇航員艙外行走的軌道； 用于空間站艙體儲(chǔ)存空間的擴(kuò)展。當(dāng)前空間站較之前空間站其重要特點(diǎn)是在規(guī)模上有很大的改善和提高，在建造時(shí)期采用逐步擴(kuò)展的方式，先由航天飛機(jī)將組件運(yùn)到空間，再由宇航員在軌道空間上進(jìn)行組裝。采用桁架結(jié)構(gòu)可根據(jù)需要為不同任務(wù)而組裝成不同的形式，裝在桁架上的主要部件的拆卸、安裝、維修和更換都十分方便。然而現(xiàn)有的用于空間站的桁架結(jié)構(gòu)是機(jī)械式展開桁架結(jié)構(gòu)，采用金屬支桿構(gòu)建，尺寸和重量都很大，不但對(duì)空間站大型結(jié)構(gòu)的發(fā)射能力提出了很高的要求，而且如此大尺寸、大重量的桁架結(jié)構(gòu)對(duì)宇航員進(jìn)行人工在軌組裝或采用機(jī)械臂在軌組裝來(lái)說(shuō)都是非常困難的任務(wù)，嚴(yán)重限制了空間站的在軌擴(kuò)展能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有的用于空間站的桁架結(jié)構(gòu)是機(jī)械式展開桁架結(jié)構(gòu)，采用金屬支桿構(gòu)建，尺寸和重量都很大，不但對(duì)空間站大型結(jié)構(gòu)的發(fā)射能力提出了很高的要求，而且如此大尺寸、大重量的桁架結(jié)構(gòu)對(duì)宇航員進(jìn)行人工在軌組裝或采用機(jī)械臂在軌組裝來(lái)說(shuō)都是非常困難的任務(wù)，嚴(yán)重限制了空間站的在軌擴(kuò)展能力的問(wèn)題，進(jìn)而提供一種可折疊發(fā)射、可方便的進(jìn)行在軌組裝的桁架單元。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明包括第一立柱、第二立柱、第三立柱、第四立柱、第一縱向支撐管、第二縱向支撐管、第三縱向支撐管、第四縱向支撐管、第一橫向支撐管、第二橫向支撐管、第三橫向支撐管和第四橫向支撐管，所述第一縱向支撐管和第四縱向支撐管均與第一立柱和第三立柱相連通，所述第二縱向支撐管和第三縱向支撐管均與第二立柱和第四立柱相連通，所述第一橫向支撐管和第四橫向支撐管均與第三立柱和第四立柱相連通，所述第二橫向支撐管和第三橫向支撐管均與第一立柱和第二立柱相連通；所述的第一立柱、第二立柱、第三立柱、第四立柱、第一縱向支撐管、第二縱向支撐管、第三縱向支撐管、第四縱向支撐管、第一橫向支撐管、第二橫向支撐管、第三橫向支撐管和第四橫向支撐管均由充氣展開可剛化的材料制成。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明對(duì)解決空間站部分設(shè)備儀器和大型艙外附件的安裝放置問(wèn)題、保障宇航員艙外行走問(wèn)題等提供了良好的解決途徑，并能夠很方便的進(jìn)行空間組裝和擴(kuò)展，為空間站結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步擴(kuò)展和空間站總體的發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。


圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式
提供的一種可折疊發(fā)射、可方便的進(jìn)行在軌組裝的桁架單元的結(jié)構(gòu)示意圖(立柱上無(wú)插槽和插隼)；圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式
提供的一種可折疊發(fā)射、可方便的進(jìn)行在軌組裝的桁架單元的結(jié)構(gòu)示意圖(立柱上帶插槽和插隼)；圖3是多個(gè)桁架單元組合成桁架的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是兩個(gè)立柱由卡箍連接的示意圖；圖5是兩個(gè)立柱上插槽和插隼的插接示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述實(shí)施例。如圖1 圖5所示，本實(shí)施例所涉及的一種可折疊發(fā)射、可方便的進(jìn)行在軌組裝的桁架單元，包括第一立柱1-1、第二立柱1-2、第三立柱1-3、第四立柱1-4、第一縱向支撐管 2-1、第二縱向支撐管2-2、第三縱向支撐管2-3、第四縱向支撐管2-4、第一橫向支撐管3-1、 第二橫向支撐管3-2、第三橫向支撐管3-3和第四橫向支撐管3-4，所述第一縱向支撐管2-1 和第四縱向支撐管2-4均與第一立柱1-1和第三立柱1-3相連通，所述第二縱向支撐管2-2 和第三縱向支撐管2-3均與第二立柱1-2和第四立柱1-4相連通，所述第一橫向支撐管3-1 和第四橫向支撐管3-4均與第三立柱1-3和第四立柱1-4相連通，所述第二橫向支撐管3-2 和第三橫向支撐管3-3均與第一立柱1-1和第二立柱1-2相連通；所述的第一立柱1-1、第二立柱1-2、第三立柱1-3、第四立柱1-4、第一縱向支撐管2-1、第二縱向支撐管2-2、第三縱向支撐管2-3、第四縱向支撐管2-4、第一橫向支撐管3-1、第二橫向支撐管3-2、第三橫向支撐管3-3和第四橫向支撐管3-4均由充氣展開可剛化的材料制成。進(jìn)一步的，還包括第一斜拉管4-1和第二斜拉管4-2，所述第一斜拉管4-1的一端與第一立柱1-1相連通，第一斜拉管4-1的另一端與第三立柱1-3相連通，所述第二斜拉管 4-2的一端與第二立柱1-2相連通，第二斜拉管4-2的另一端與第四立柱1-4相連通。用以增加桁架單元縱向的支撐力。如圖4所示，相鄰兩個(gè)桁架單元上的兩個(gè)立柱用卡箍9和螺栓10連接，就可以將多個(gè)桁架單元組合成桁架。如圖2和圖5所示，第一立柱1-1和第二立柱1-2縱向方向的外側(cè)分別設(shè)有插隼 5，第三立柱1-3和第四立柱1-4縱向方向的外側(cè)分別設(shè)有插槽6，所述的插隼5與所述的插槽6相配合。一個(gè)桁架單元立柱上的插隼5插到另一個(gè)桁架單元立柱上的插槽6中，多個(gè)桁架單元從縱向方向插接組合就構(gòu)成了一個(gè)桁架(一字形桁架)。如圖2所示，第一立柱1-1和第三立柱1-3橫向方向的外側(cè)分別設(shè)有橫向插隼7， 第二立柱1-2和第四立柱1-4橫向方向的外側(cè)分別設(shè)有橫向插槽8，所述的橫向插隼7與所述的橫向插槽8相配合。一個(gè)桁架單元立柱上的橫向插隼7插到另一個(gè)桁架單元立柱上的橫向插槽8中，多個(gè)桁架單元從橫向方向插接組合就構(gòu)成了一個(gè)桁架(1字形桁架)。將上述的多個(gè)桁架單元從縱向方向插接組合，同時(shí)也使多個(gè)桁架單元從橫向方向插接組合(即Z軸方向和X軸方向同時(shí)擴(kuò)展)，可以組合成Γ形桁架、十字形桁架、土字形桁架、王字形桁架、口字形桁架、丄形桁架、Π形桁架等。本發(fā)明的桁架單元折疊體積小、可充氣展開、整體質(zhì)量輕、易于在軌組裝和擴(kuò)展、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、展開可靠性高、剛化后剛度高、振動(dòng)基頻高、用途廣泛。充氣展開桁架結(jié)構(gòu)采用柔性復(fù)合材料制成，而且是薄壁管結(jié)構(gòu)，具有很高的折疊效率。桁架結(jié)構(gòu)采用充氣壓力驅(qū)動(dòng)展開，展開過(guò)程平穩(wěn)可控，而且剛化后的桁架結(jié)構(gòu)具有很高的振動(dòng)基頻，有利于提高空間站結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性。桁架單元折疊發(fā)射升空后，可由航天員方便的帶出空間站艙外進(jìn)行組裝擴(kuò)展，易于構(gòu)建出可安裝太陽(yáng)帆板、天線、蓄電池等裝置或部件的大型空間桁架結(jié)構(gòu)。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，這些具體實(shí)施方式
都是基于本發(fā)明整體構(gòu)思下的不同實(shí)現(xiàn)方式，而且本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種可折疊發(fā)射、可方便的進(jìn)行在軌組裝的桁架單元，其特征在于，桁架單元包括 第一立柱、第二立柱、第三立柱、第四立柱、第一縱向支撐管、第二縱向支撐管、第三縱向支撐管、第四縱向支撐管、第一橫向支撐管、第二橫向支撐管、第三橫向支撐管和第四橫向支撐管，所述第一縱向支撐管和第四縱向支撐管均與第一立柱和第三立柱相連通，所述第二縱向支撐管和第三縱向支撐管均與第二立柱和第四立柱相連通，所述第一橫向支撐管和第四橫向支撐管均與第三立柱和第四立柱相連通，所述第二橫向支撐管和第三橫向支撐管均與第一立柱和第二立柱相連通；所述的第一立柱、第二立柱、第三立柱、第四立柱、第一縱向支撐管、第二縱向支撐管、第三縱向支撐管、第四縱向支撐管、第一橫向支撐管、第二橫向支撐管、第三橫向支撐管和第四橫向支撐管均由充氣展開可剛化的材料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可折疊發(fā)射、可方便的進(jìn)行在軌組裝的桁架單元，其特征在于，還包括第一斜拉管和第二斜拉管，所述第一斜拉管的一端與第一立柱相連通，第一斜拉管的另一端與第三立柱相連通，所述第二斜拉管的一端與第二立柱相連通，第二斜拉管的另一端與第四立柱相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可折疊發(fā)射、可方便的進(jìn)行在軌組裝的桁架單元，其特征在于，第一立柱和第二立柱縱向方向的外側(cè)分別設(shè)有插隼，第三立柱和第四立柱縱向方向的外側(cè)分別設(shè)有插槽，所述的插隼與所述的插槽相配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可折疊發(fā)射、可方便的進(jìn)行在軌組裝的桁架單元，其特征在于，第一立柱和第三立柱橫向方向的外側(cè)分別設(shè)有橫向插隼，第二立柱和第四立柱橫向方向的外側(cè)分別設(shè)有橫向插槽，所述的橫向插隼與所述的橫向插槽相配合。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可折疊發(fā)射、可方便的進(jìn)行在軌組裝的桁架單元。本發(fā)明所述第一縱向支撐管和第四縱向支撐管均與第一立柱和第三立柱相連通，所述第二縱向支撐管和第三縱向支撐管均與第二立柱和第四立柱相連通，所述第一橫向支撐管和第四橫向支撐管均與第三立柱和第四立柱相連通，所述第二橫向支撐管和第三橫向支撐管均與第一立柱和第二立柱相連通。本發(fā)明的桁架單元采用充氣壓力驅(qū)動(dòng)展開，展開過(guò)程平穩(wěn)可控，而且剛化后的桁架單元具有很高的振動(dòng)基頻，有利于提高空間站結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性。桁架單元折疊發(fā)射升空后，可由航天員方便的帶出空間站艙外進(jìn)行組裝擴(kuò)展，易于構(gòu)建出可安裝太陽(yáng)帆板、天線、蓄電池等裝置或部件的大型空間桁架結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)B64G1/10GK102358435SQ20111023714
公開日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月18日
發(fā)明者劉暢, 杜星文, 苗常青, 謝志民, 譚惠豐 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)