一种圆桶形装配式庇护建筑及其组合结构的制作方法

本技术涉及建筑结构，尤其是涉及一种应用于地外空间的圆桶形装配式庇护建筑。

背景技术：

1、圆筒形装配式住宅因受力均匀、抗压性好、便于运输拼接，已成为装配式建筑的重要形式。公开号为cn117231042a的中国专利公开了一种圆筒形住宅单元及包含住宅单元的装配式建筑，该方案包括圆筒形外壳、固定于内腔中的底板、加固梁以及设置于支撑装置容纳腔中的支撑装置。然而，该方案中圆筒形外壳为单层结构，不具备防辐射、隔热及抗气压能力，密封性能不足，无法在真空环境下维持内部气压；支撑装置仅针对地球常规地形设计，未做防腐蚀、防辐射处理，无法在地外崎岖地形中稳定工作；内部空间亦仅针对地球人居需求设计，未考虑低重力环境下的功能适配。上述缺陷的根本原因在于该方案的外壳材料体系与支撑结构均以地球地表常规环境为设计前提，未引入针对真空、极端温差（-183℃至127℃）及强粒子辐射等地外极端条件的防护机制。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种圆桶形装配式庇护建筑及其组合结构，以至少部分解决现有技术中存在的以下技术问题：现有圆筒形装配式住宅的外壳为单层结构，不具备防辐射、隔热及抗气压能力，密封性能不足，无法在真空环境下维持内部气压；支撑装置仅能适配地球常规地形，未做防腐蚀、防辐射处理，无法在地外崎岖地形中稳定工作；内部空间设计仅针对地球人居需求，未考虑低重力环境下的功能适配，无法满足地外临时庇护的应急使用需求。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供一种应用于地外空间的圆桶形装配式庇护建筑，包括主体圆筒、四组可伸缩地外自适应支撑装置、支撑装置容纳腔以及内部空间组件。所述主体圆筒的筒壁采用三层复合外壳结构，所述三层复合外壳结构包括外层、中层和内层；所述外层为金属基板与防辐射涂层的复合结构，所述防辐射涂层覆盖于所述金属基板的外表面，被配置为屏蔽地外空间粒子辐射并抵抗腐蚀；所述中层为隔热复合结构，设置于所述外层的内侧，被配置为阻隔外壳内外侧之间的热量传递，抵御地外极端温差；所述内层为承压衬里与密封填充材料的复合结构，设置于所述中层的内侧，所述承压衬里与所述中层之间的缝隙由所述密封填充材料填充，被配置为在内腔与外部真空环境之间维持气密封闭。四组所述支撑装置对称设置于所述主体圆筒的底部，每组所述支撑装置包括伸缩调节机构，所述伸缩调节机构的底端连接有地形自适应脚垫，所述支撑装置的表面设有防辐射涂层，被配置为在预设倾斜范围内调节所述主体圆筒的水平度并将所述主体圆筒抬高预设高度，以适配月球、火星等地外崎岖地形。所述支撑装置容纳腔设置于所述主体圆筒的底部，所述支撑装置可收纳于所述支撑装置容纳腔中，所述支撑装置容纳腔的开口处设有防辐射密封盖，在运输或非工作状态下保护收纳腔内的支撑装置免受辐射损伤。所述内部空间组件设置于所述主体圆筒的内腔中，包括可拆卸隔板和折叠壁挂式家具，所述可拆卸隔板将所述内腔划分为多个功能区，所述折叠壁挂式家具上设有低重力固定结构，被配置为在低重力环境下约束物品位置以防止漂浮。

4、通过上述三层复合外壳结构，外层防辐射涂层与金属基板协同构成辐射屏蔽与结构刚性屏障，中层隔热复合结构阻断热传导与热对流，内层承压衬里与密封填充材料共同形成气密封闭腔，三层协同工作，实现了在轻量化约束下防辐射、隔热、气密、抗气压四重防护功能的集成；支撑装置通过伸缩调节机构补偿地形高度差，配合地形自适应脚垫实现崎岖地面的稳定接触，表面防辐射涂层保障支撑结构在地外辐射环境下的长期耐久性；内部空间组件通过可拆卸隔板的灵活分区与折叠壁挂式家具的低重力固定机构，实现了有限圆筒形空间内的地外功能适配。

5、进一步地，所述外层的金属基板为钛合金薄板，所述防辐射涂层为含硼陶瓷涂层，所述含硼陶瓷涂层的耐温范围为-200℃至350℃。钛合金薄板提供优异的结构刚性与轻量化特性，含硼陶瓷涂层中的硼元素具有极强的中子吸收能力，能够有效屏蔽地外空间的强粒子辐射，同时该涂层耐温范围宽，可适应地外极端温差环境。

6、进一步地，所述隔热复合结构包括真空隔热板与陶瓷纤维增强隔热层，所述真空隔热板与所述陶瓷纤维增强隔热层沿所述筒壁厚度方向叠加设置。真空隔热板通过消除热传导与热对流介质阻断热量传递，陶瓷纤维增强隔热层进一步阻隔辐射传热，两者叠加形成高效宽温域隔热机制，可有效抵御-183℃至127℃的地外极端温差。

7、具体地，所述承压衬里为不锈钢衬里，所述密封填充材料为耐高温密封胶。不锈钢衬里提供高强度的抗内压能力，耐高温密封胶填充于不锈钢衬里与相邻结构层之间的所有缝隙，消除气体渗漏路径，实现极高的气密性，确保在真空环境下稳定维持内部生存气压。

8、优选地，所述三层复合外壳结构的整体面密度不大于8kg/m²。该面密度约束在保证多重防护性能的同时，有效控制了建筑整体重量，降低了发射运输成本，兼顾轻量化与防护性能的平衡。

9、进一步地，所述伸缩调节机构包括钛合金阻尼杆与液压伸缩支撑柱，所述钛合金阻尼杆与所述液压伸缩支撑柱沿支撑方向串联连接。液压伸缩支撑柱通过改变柱长补偿各支撑点之间的地形高度差，钛合金阻尼杆吸收地形冲击载荷，两者串联协同工作，实现稳定可靠的地形自适应调平功能。

10、进一步地，所述支撑装置被配置为在±30°倾斜范围内调节所述主体圆筒的水平度，且将所述主体圆筒抬高0.8米至1.2米。±30°的调节范围可覆盖月球、火星等地外星体表面的大多数地形起伏状况，抬高0.8米至1.2米的隔离高度可有效避免主体圆筒与地外土壤直接接触，阻断土壤与建筑之间的热传导并降低土壤腐蚀风险。

11、优选地，所述防辐射密封盖由钛合金制成，所述防辐射密封盖的表面涂覆有含硼陶瓷涂层。钛合金提供高强度的结构支撑，含硼陶瓷涂层实现防辐射屏蔽，确保支撑装置容纳腔在封闭状态下得到可靠的辐射防护。

12、进一步地，所述可拆卸隔板通过磁吸结构与所述主体圆筒的内壁可拆卸连接。磁吸连接方式无需工具即可完成隔板的安装与拆卸，操作便捷，可根据庇护需求灵活重新划分功能区，适应不同应急场景下的空间使用逻辑。

13、进一步地，所述多个功能区包括休息区、简易补给区和避险区，所述避险区设于所述主体圆筒的中部。避险区设于主体圆筒中部，可充分利用圆筒中部外壳的最大防护厚度与结构刚性，作为核心防护区域，保障人员在极端情况下的安全。

14、进一步地，所述折叠壁挂式家具包括折叠床、操作台和储物吊柜中的至少一种，所述低重力固定结构为卡扣固定结构。折叠壁挂设计在折叠状态下贴合内壁收纳，最大化利用有限圆筒形空间；卡扣固定结构通过机械锁止方式将物品约束于固定位置，有效防止物品在低重力或无重力环境下漂浮，保障使用安全。

15、在一些实施例中，所述主体圆筒的内壁上预留有线缆与管线通道，所述线缆与管线通道沿所述主体圆筒的内壁延伸布置。线缆与管线通道沿内壁预设走线槽延伸，不占用内腔有效庇护空间，实现功能系统与室内空间的一体化布局，提升空间利用效率。

16、本发明还提供一种圆桶形装配式庇护建筑组合结构，包括至少两个上述圆桶形装配式庇护建筑以及嵌套式密封连接组件；所述嵌套式密封连接组件设置于相邻所述圆桶形装配式庇护建筑的主体圆筒的对接边缘处，所述嵌套式密封连接组件包括定位件、锁固件和密封件，相邻所述主体圆筒通过所述嵌套式密封连接组件气密连接。通过嵌套式密封连接组件，多个圆筒形单元可快速气密拼接组合为连片庇护建筑，以适配不同规模的地外驻留需求，实现模块化扩展。

17、具体地，所述定位件为钛合金底托，所述锁固件为钛合金扣合座，所述密封件为固定座。钛合金底托提供精确的对接定位基准，钛合金扣合座实现相邻单元的刚性锁固，固定座配合密封圈完成对接缝的气密封闭，三者协同实现单元间的快速气密拼接。

18、在一些实施例中，至少一个所述主体圆筒上连接有气闸舱，所述气闸舱为双舱体串联结构，所述气闸舱上设有漏率检测装置和压力平衡装置。双舱体串联结构通过两级气压缓冲腔实现人员进出时的阶梯式气压过渡，漏率检测装置实时监测各级密封状态，压力平衡装置在人员进出过程中动态调节气闸舱内气压，从而维持主体圆筒内腔气压的稳定，保障人员进出安全。

19、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

20、1、通过将主体圆筒筒壁设计为三层复合外壳结构，外层金属基板与防辐射涂层协同构成辐射屏蔽与结构刚性屏障，中层隔热复合结构阻断热传导与热对流，内层承压衬里与密封填充材料共同形成气密封闭腔，三层功能分层协同工作，在整体面密度不大于8kg/m²的轻量化约束下，同时实现了防辐射、隔热、气密、抗气压四重防护功能的集成，彻底解决了现有圆筒形装配式住宅外壳无地外防护能力、密封性差的根本缺陷，使庇护建筑具备在地外真空、极端温差（-183℃至127℃）及强粒子辐射环境下长期稳定工作的能力。

21、2、通过在主体圆筒底部对称设置四组可伸缩地外自适应支撑装置，支撑装置的伸缩调节机构可在±30°倾斜范围内补偿地形高度差并实现主体圆筒调平，地形自适应脚垫适应不规则地表接触，支撑装置整体抬高0.8米至1.2米使建筑底部与地外土壤形成隔离间隙，支撑装置表面防辐射涂层保障其在地外辐射环境下的长期耐久性，支撑装置可完全收纳于容纳腔并以防辐射密封盖密封，解决了现有支撑装置仅适配地球常规地形、无防辐射处理、收纳状态无防护的技术问题，实现了地外崎岖地形下的稳定部署与全状态辐射防护。

22、3、通过在内腔中设置可拆卸隔板将空间灵活划分为休息区、简易补给区和避险区，避险区居中布局充分利用圆筒中部的最大防护厚度，折叠壁挂式家具配合卡扣固定结构在最大化空间利用率的同时防止物品在低重力环境下漂浮，嵌套式密封连接组件实现多单元快速气密拼接组合，解决了现有圆筒形装配式住宅内部空间无地外功能适配设计、无法模块化扩展的技术问题，实现了地外临时庇护的全场景功能适配与灵活规模化部署。