[發明專利]空間充氣結構包裝內殘存氣體真空膨脹力測量裝置及方法

在審

• 申請號: 201911121346.6
• 申請日: 2019-11-15
• 公開（公告）號: CN111006805A
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 竺梅芳;李博;雷江利;王立武;王治國;牟金崗;王飛;閆涵
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;B64G5/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 徐曉艷

本發明提供了空間充氣結構包裝后內部殘存氣體真空膨脹力測量裝置及方法，屬于載人航天飛行器無損回收技術領域。該方法將需要受測量的氣囊按實際使用狀態安裝在安裝板和囊艙之間，然后放置于一個密封艙內，將密封艙放置于真空罐中，真空罐抽至真空后，通過電磁閥將密封艙和囊艙內的壓力按一定速率降低，分別模擬發射過程外界環境和非密封艙內壓力的變化情況，通過安裝在安裝板和囊艙之間的拉力傳感器或壓力傳感器測量壓力變化過程氣囊施加在囊艙上的作用力即為氣囊的膨脹力。

技術領域

本發明涉及空間充氣結構包裝內殘存氣體真空膨脹力測量裝置及方法，此種方法適用于航天器著陸空間柔性充氣結構、空間充氣艙各類空間柔性充氣結構包裝狀態下真空膨脹力的測量，屬于載人航天飛行器無損回收技術領域。

背景技術

我國的新一代載人飛船和可重復使用衛星目前采用空間柔性充氣結構柔性充氣結構作為其著陸緩沖裝置，工作模式為發射前折疊包裝后安裝于返回艙底部，放置與防熱大底與返回艙之間的非密封空間內，空間柔性充氣結構由于自身為密封結構，在地面非真空環境下折疊包裝時內部會殘存一部分氣體。在發射過程和入軌后返回艙非密封艙內壓力會由常壓漸變為近真空狀態，即空間柔性充氣結構外部壓力將經歷從環境1個大氣壓到接近與真空環境，氣囊內部殘存氣體由于內外壓差的增大會產生膨脹力，此膨脹力在軌期間會施加給返回艙防熱大底，由防熱大底與返回艙之間的連接分離機構承擔，連接分離機構設計時應充分考慮此膨脹力，以免空中發射意外解鎖，使防熱大底與返回艙分離。為此空間柔性充氣結構在研制中應對其真空環境下的膨脹力進行測定，為防熱大底的連接分離機構設計提供依據。

此種膨脹力在其它空間柔性充氣結構(比如太空艙)中普遍存在，在軌展開前中均會對其接觸的設備或艙壁產生作用力，因此對空間柔性充氣結構包裝狀態下的真空膨脹力進行測量具有及其重要的意義，可以為其他設備預知此膨脹力的存在，以消除安全隱患，提高系統工作安全性和可靠性。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供空間充氣結構包裝內殘存氣體真空膨脹力測量裝置及方法，在地面大氣環境下測試空間柔性充氣結構的折疊包裝，進入真空環境后包裝狀態的柔性充氣結構內部殘存氣體產生膨脹力。

本發明解決技術的方案是：一種空間柔性充氣結構包裝狀態內部殘存氣體真空膨脹力的測量裝置，測量裝置包括安裝板、第一電磁閥、被測空間柔性充氣結構、第二電磁閥、密封艙、囊艙蓋；

安裝板用于模擬航天器的底部；

被測空間柔性充氣結構的充放氣口按其與航天器底部的實際連接狀態與安裝板密封安裝，構成第一密封空間，被測空間柔性充氣結構按實際使用狀態折疊，將折疊好的被測空間柔性充氣結構按照實際使用狀態固定安裝并封包；

囊艙蓋位于模擬空間柔性充氣結構外側，與安裝板密封安裝，被測空間柔性充氣結構與囊艙蓋之間構成第二密封空間，第一電磁閥安裝在安裝板上囊艙蓋和被測空間柔性充氣結構之間的部位，用于控制第二密封空間的壓力變化；

密封艙位于囊艙蓋外側，與安裝板密封安裝，囊艙蓋與密封艙之間構成第三密封空間，密封艙上設有第二電磁閥，用于控制第三密封空間的壓力變化。

優選的，上述空間柔性充氣結構包裝狀態內部殘存氣體真空膨脹力的測量裝置，還包括第一壓力傳感器，用于測量第一密封空間的壓力變化。

所述第一壓力傳感器安裝在空間柔性充氣結構的充放氣口上。

上述裝置的一種空間柔性充氣結構包裝狀態內部殘存氣體真空膨脹力的測量方法，該方法包括如下步驟：

(1)、將上述測量裝置在常壓下放置24小時后置于真空罐中，真空罐與密封艙之間形成第四密封空間；

(2)、啟動真空罐，將第四密封空間在規定的時間內抽成真空狀態；