[發(fā)明專利]具有用于在空間環(huán)境中進(jìn)行保護(hù)的紋理化部分的密封件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280051069.6
• 申請(qǐng)日: 2012-10-19
• 公開（公告）號(hào): CN103890465A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C·丹尼爾斯;N·加拉夫羅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 阿克倫大學(xué)
• 主分類號(hào): F16J15/02
• 分類號(hào): F16J15/02
• 代理公司: 北京潤(rùn)平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 李翔;黃志興

在國(guó)家航空和航天局（NASA）頒發(fā)的合同NNC08CA35C項(xiàng)下，本發(fā)明獲得了美國(guó)政府的支持。美國(guó)政府對(duì)本發(fā)明具有某些權(quán)力。

相關(guān)申請(qǐng)案的交叉參考

本申請(qǐng)要求于2011年10月20日提交的序列號(hào)為61/549,535的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的權(quán)益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體涉及密封件，更特別的是在空間環(huán)境中有用的密封件和密封結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

空間對(duì)接系統(tǒng)用于將兩個(gè)或多個(gè)載人宇宙飛船連接在一起。它們被設(shè)計(jì)為在低地球軌道（LEO）、高地球軌道（HEO）、外星表面上和深空位置中運(yùn)行。空間對(duì)接系統(tǒng)和被暴露于空間環(huán)境的物體的其他組件包括在各種位置中的密封件，且這些密封件有時(shí)被暴露于空間環(huán)境中。一些實(shí)例包括在兩飛行器之間的主接口上、在窗口上以及在流體和電連接上的密封件。載人和無人航天所必需的寶貴資源（如可飲用水、冷卻劑和可呼吸的空氣和制冷劑）均是通過密封件而進(jìn)行保留和限制的。密封件的任何損害或其他損壞增加了加壓流體或氣體的泄漏率和損失。

這些密封件必須能承受多次使用并承受住這些密封件所暴露于的運(yùn)行溫度極限，且因此其是由聚合物所制成的。聚合物會(huì)受到空間環(huán)境的負(fù)面影響，包括紫外光形式的太陽輻射和反應(yīng)性元素，如原子氧。這些密封件所暴露于的輻射和反應(yīng)性元素（如原子氧）在短的時(shí)間跨度中危及密封件的密封面。

通常，將理解的是輻射暴露的強(qiáng)度會(huì)在繞軌道運(yùn)行的期間發(fā)生變化。例如，圖1A示出在繞天體E（如行星地球）的太陽慣性軌道中的密封件14，密封14件具有延伸或垂直于入射輻射光線R的方向的密封面18，如例如源自恒星S（如太陽）的那些入射輻射光線R。密封件14被示意性地示為形如梯形以示出太陽慣性軌道的性質(zhì)是很容易理解的。一般而言，可以看出物體（在這里只是通過密封件14所示意性地表示）的方向相對(duì)于遠(yuǎn)處物體（在這里通過恒星S所表示）保持不變，且相對(duì)于正在繞行的天體（在這里為天體E）而變化。因此，就太陽慣性軌道而言，密封面18保持垂直于光線R，且因此，除非隱藏在天體E之后，密封面18接收全部強(qiáng)度的光線R。

圖1B中示意性地示出局部垂直/局部水平（LVLH）且采用相同的編號(hào)和字母以標(biāo)識(shí)本文示意性地表示出的組件。在LVLH的軌道中，密封件相對(duì)于正在繞行的天體E保持它的方向，且因此當(dāng)未隱藏在天體E之后時(shí)，在密封面18上的光線R的入射角變化。圖2示出非紋理化密封面18的一小部分和在繞軌道運(yùn)行期間在其上暴露于輻射光線的位置A。點(diǎn)A相對(duì)太陽輻射光線R和其他反應(yīng)性元素的來源的相對(duì)方向從點(diǎn)C變化至點(diǎn)D變化至點(diǎn)E。圖3示出在位置A上暴露的歸一化水平。

通常，至空間環(huán)境中輻射光線和反應(yīng)性元素的暴露會(huì)損壞密封面和密封件。這些密封件趨于由彈性體所制成且輻射和反應(yīng)性元素會(huì)使彈性體變脆并在分子水平上腐蝕，從而導(dǎo)致收縮和開裂。開裂的表面不會(huì)形成良好的密封。這損壞了密封件的功能。任務(wù)剖面（mission?profile）和持續(xù)時(shí)間是由聚合物密封件的抵抗空間環(huán)境的能力限制的。目前，還沒有能抵抗空間環(huán)境長(zhǎng)達(dá)4天以上的聚合物密封件。因此，在本領(lǐng)域中需要改善密封件的抵抗空間環(huán)境的有害影響的能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一實(shí)施方案提供了一種用于空間環(huán)境的密封結(jié)構(gòu)，其包括：密封支承物體；在所述密封支承物體上的密封件，所述密封件包括：具有密封面的密封件本體以及在密封面處的紋理化圖案，且所述紋理化圖案限定至少一個(gè)被遮蔽的槽面；以及通過所述密封件選擇性地與所述密封支承物體相接合的密封接合物體，所述密封接合物體具有密封面，其中，當(dāng)所述密封接合物體選擇性地與所述密封支承物體相接合時(shí)，所述密封接合物體的所述密封面接合所述密封件的所述密封面，且在密封支承物體和密封接合物體之間壓縮所述密封件，從而使至少一個(gè)被遮蔽的槽面接合所述密封接合物體的所述密封面。

第二實(shí)施方案提供了如在第一實(shí)施方案中所述的密封結(jié)構(gòu)，其中紋理化圖案被成形使得在空間環(huán)境中繞軌道而行時(shí)且所述密封接合物體不與所述密封支承物體選擇性地相接合時(shí)，至少一個(gè)被遮蔽的槽面相比所述密封面暴露于空間環(huán)境更少地暴露于空間環(huán)境。

第三實(shí)施方案提供了如在第一或第二實(shí)施方案中所述的密封結(jié)構(gòu)，其中所述紋理化圖案包括多個(gè)槽，其形成于密封件本體中并在所述密封面處開口。

第四實(shí)施方案提供了如在第一至第三實(shí)施方案中任一實(shí)施方案中所述的密封結(jié)構(gòu)，其中所述槽中的每一個(gè)包括底面和從所述底面向上延伸的相對(duì)的壁面，所述底面和所述相對(duì)的壁面充當(dāng)所述至少一個(gè)被遮蔽的槽面。