一种月面舱段柔性连接通道

1.本发明涉及月面舱段对接技术领域，尤其涉及一种月面舱段的柔性连接通道。


背景技术：

2.在月球科考中，涉及登月舱、增压月球车、月面居住舱等适应航天员作业的多种密闭增压舱段。为了提高航天员进出各个舱段的效率，降低暴露于月面月尘、极端高低温环境的风险，实现登月舱、增压月球车、月面居住舱等密封舱段之间高可靠、高效率可重复连接与分离，保障航天员密封舱段间自主转移，需要在舱段设置连接通道。
3.由于非硬化月表的起伏不平、松软月壤的不均匀沉降等原因，引起月面多个舱段间对接端面相对位置和姿态偏差的持续变化，需要具有强适应、易拓展、长寿命月面舱段组装对接通道，满足非硬化月面多种增压舱段之间的连接、分离和重构需求。目前，并没有一种连接通道能够较好的满足上述要求。


技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.本发明的目的是提供一种月面舱段对接的柔性连接通道，能够适应对接端面相对位置和姿态偏差变化，可重复连接，收拢和展开方便、结构简单。
6.(二)技术方案
7.为了实现上述目的，本发明提供了一种月面舱段的柔性连接通道，包括：
8.骨架通道，包括至少一个双程形状记忆螺旋弹簧；
9.对接环，设置在骨架通道的两端，用于与月面舱段对接；以及
10.柔性壳层，至少包括一密封层，包裹在骨架通道的外侧，且与对接环密封连接；
11.在展开状态，双程形状记忆螺旋弹簧被加热至转变温度，沿收拢方向对骨架通道施加外力，骨架通道收拢，柔性壳层随骨架通道收拢；
12.在收拢状态，双程形状记忆螺旋弹簧被加热至转变温度，骨架通道展开，柔性壳层随骨架通道展开。
13.可选地，骨架通道包括两个锥形的双程形状记忆螺旋弹簧和至少一个圆柱形的双程形状记忆螺旋弹簧，至少一个圆柱形的双程形状记忆螺旋弹簧位于两个锥形的双程形状记忆螺旋弹簧之间，锥形的双程形状记忆螺旋弹簧的大端直径与圆柱形的双程形状记忆螺旋弹簧的直径相同，且锥形的双程形状记忆螺旋弹簧的大端与圆柱形的双程形状记忆螺旋弹簧之间通过连接环连接；
14.锥形的双程形状记忆螺旋弹簧的小端与对接环连接。
15.可选地，对接环的一端设有用于穿设弹簧丝的对接环弧形通道，锥形的双程形状记忆螺旋弹簧的小端弹簧丝穿设于对接环弧形通道。
16.可选地，两个锥形的双程形状记忆螺旋弹簧之间设有多个圆柱形的双程形状记忆螺旋弹簧，多个圆柱形的双程形状记忆螺旋弹簧之间通过连接环同轴连接。
17.可选地，连接环的两端各设有一个用于穿设弹簧丝的连接环弧形通道，相邻的两个双程形状记忆螺旋弹簧的端部弹簧丝分别穿设于两个连接环弧形通道。
18.可选地，连接环和对接环均为高模量碳纤维布复合材料制成。
19.可选地，双程形状记忆螺旋弹簧为形状记忆聚合物复合材料与高碳钢弹簧复合而成，形状记忆聚合物复合材料包裹在高碳钢弹簧的外侧；
20.形状记忆聚合物复合材料由碳纤维布和形状记忆树脂复合而成；
21.高碳钢弹簧作为加热丝为双程形状记忆螺旋弹簧加热。
22.可选地，柔性壳层内侧设有魔术贴或绑带，柔性壳层通过魔术贴或绑带连接在骨架通道。
23.可选地，密封层为气囊层，且柔性壳层由内至外依次包括气囊层、凯夫拉承压层和保温层。
24.可选地，保温层粘接在凯夫拉承压层的外侧，凯夫拉承压层粘接在气囊层的外侧。
25.(三)有益效果
26.本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的月面舱段的柔性连接通道，包括骨架通道、对接环和柔性壳层。其中，骨架通道包括至少一个双程形状记忆螺旋弹簧，对接环设置在骨架通道的两端，柔性壳层至少包括一密封层，包裹在骨架通道的外侧，且与对接环密封连接，在展开状态，双程形状记忆螺旋弹簧被加热至转变温度，沿收拢方向对骨架通道施加外力，骨架通道收拢，柔性壳层随骨架通道收拢；在收拢状态，双程形状记忆螺旋弹簧被加热至转变温度，骨架通道展开，柔性壳层随骨架通道展开。该通道整体为柔性能够适应对接端面相对位置和姿态偏差变化，可重复连接，收拢和展开方便，轻质，结构简单。
附图说明
27.本发明附图仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。
28.图1是本发明实施例中一种柔性连接通道展开状态结构示意图；
29.图2是图1中柔性连接通道去除柔性壳层后的结构示意图；
30.图3是本发明实施例中一种圆柱形的双程形状记忆螺旋弹簧展开状态的结构示意图；
31.图4是图3中圆柱形的双程形状记忆螺旋弹簧收拢状态的结构示意图；
32.图5是本发明实施例中一种锥形的双程形状记忆螺旋弹簧展开状态的结构示意图；
33.图6是图5中锥形的双程形状记忆螺旋弹簧收拢状态的结构示意图；
34.图7是本发明实施例中一种柔性连接通道展开状态结构示意图；
35.图8是本发明实施例中一种弹簧丝的截面示意图；
36.图9是本发明实施例中一种柔性壳层的截面示意图；
37.图10是本发明实施例中一种对接环的结构示意图；
38.图11是本发明实施例中一种连接环的结构示意图；
39.图12是本发明实施例中一种柔性连接通道去除柔性壳层后的分解状态示意图。
40.图中：
41.1：骨架通道；
42.11：圆柱形的双程形状记忆螺旋弹簧；
43.12：锥形的双程形状记忆螺旋弹簧；
44.13：连接环；
45.131：连接环弧形通道；
46.14：形状记忆聚合物复合材料；
47.15：高碳钢弹簧；
48.2：对接环；
49.21：对接环弧形通道；
50.3：柔性壳层；
51.31：气囊层；
52.32：凯夫拉承压层；
53.33：保温层。
具体实施方式
54.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
55.参见图1和图2所示，本发明实施例提供的月面舱段的柔性连接通道，包括骨架通道1、对接环2和柔性壳层3。其中，骨架通道1包括三个双程形状记忆螺旋弹簧，三个双程形状记忆螺旋弹簧有两个锥形的双程形状记忆螺旋弹簧12和一个圆柱形的双程形状记忆螺旋弹簧11。圆柱形的双程形状记忆螺旋弹簧11位于两个锥形的双程形状记忆螺旋弹簧12之间，锥形的双程形状记忆螺旋弹簧12的大端直径与圆柱形的双程形状记忆螺旋弹簧11的直径相同，且锥形的双程形状记忆螺旋弹簧12的大端与圆柱形的双程形状记忆螺旋弹簧11之间通过连接环13连接。锥形的双程形状记忆螺旋弹簧12的小端与对接环2连接。柔性壳层3至少包括一密封层，整体包裹在骨架通道1的外侧，且与对接环2密封连接，使柔性连接通道能够保证整体密封，在与舱段连接后，相连接的两个舱段内部空间形成一体，并与外界隔绝。
56.在展开状态，参见图2、图3和图5所示，各个双程形状记忆螺旋弹簧具的相对较大的螺距，向各个双程形状记忆螺旋弹簧提供热量，使其被加热至转变温度。沿收拢方向对骨架通道1施加外力，参见图4、图6和图7所示，各弹簧的螺距缩小，骨架通道1收拢，柔性壳层3随骨架通道1收拢。在收拢状态，向各个双程形状记忆螺旋弹簧提供热量，使其被加热至转变温度，参见图1～图3、图5所示，骨架通道1展开，恢复至收拢前的螺距，柔性壳层3随骨架通道1展开。
57.使用时，月面舱段对接的柔性连接通道的两端通过对接环2连接在两个舱段，其整体为柔性能够适应对接端面相对位置和姿态偏差变化，可重复连接，收拢和展开方便、轻质，结构简单。
58.在其他一些实施方式中，参见图12所示，两个锥形的双程形状记忆螺旋弹簧12之
间设有多个圆柱形的双程形状记忆螺旋弹簧11，例如，两个、三个、四个等，多个圆柱形的双程形状记忆螺旋弹簧11之间通过连接环13同轴连接，形成供通过的通道。
59.当然，在另外一些实施方式中，骨架通道1也可以只使用圆柱形的双程形状记忆螺旋弹簧11，数量可以是一个或多个，例如，一个、两个、三个、四个等。多个圆柱形的双程形状记忆螺旋弹簧11之间通过连接环13连接。
60.为了方便安装、拆卸以及部分部件更换，在一些优选实施方式中，参见图10所示，对接环2的一端设有用于穿设弹簧丝的对接环弧形通道21，锥形的双程形状记忆螺旋弹簧12的小端弹簧丝穿设于对接环弧形通道21，实现锥形的双程形状记忆螺旋弹簧12与对接环2的连接。
61.为了方便各弹簧之间的连接以及通道长度的拓展，在一些优选实施方式中，参见图11所示，连接环13的两端各设有一个用于穿设弹簧丝的连接环弧形通道131，相邻的双程形状记忆螺旋弹簧的端部弹簧丝分别穿设于两个连接环弧形通道131，实现连接。
62.当然，在其他一些实施方式中弹簧之间的连接以及弹簧与对接环之间的连接也可以采用其他现有技术进行连接。
63.进一步优选地，连接环13和对接环2均为高模量碳纤维布复合材料制成。
64.为了进一步提高柔性连接通道的收纳比，在一些优选实施方式中，参见图8所示，双程形状记忆螺旋弹簧为形状记忆聚合物复合材料14与高碳钢弹簧15复合而成，形状记忆聚合物复合材料14包裹在高碳钢弹簧15的外侧。其中，形状记忆聚合物复合材料14由碳纤维布和形状记忆树脂复合而成。在制作时，高碳钢弹簧15作为模具，将碳纤维布包覆在高碳钢弹簧15，通过真空注入形状记忆树脂，然后加热加压成型得到形状记忆聚合物复合材料14与高碳钢弹簧15复合而成双程形状记忆螺旋弹簧，收纳比远远高于记忆合金弹簧。高碳钢弹簧15作为加热丝为双程形状记忆螺旋弹簧加热，加热效果好，在使用时只需引出引线连接电源即可，结构简单方便。
65.当然，在一些实施方式中，若对收纳比要求相对不高的情况下，采用形状记忆合金弹簧来制作骨架通道1也是可行的。
66.在一些可选实施方式中，柔性壳层3内侧设有魔术贴或绑带，柔性壳层3通过魔术贴或绑带连接在骨架通道1，例如间隔将魔术贴或绑带与弹簧丝缠绕粘贴或者绑扎固定。
67.在一些可选地实施方式中，柔性壳层3的密封层为气囊层，用于隔绝外界。为了使柔性壳层3具有较好的承压效果及防护效果。优选地，参见图9所示，柔性壳层由内至外依次包括气囊层31、凯夫拉承压层32和保温层33。进一步优选地，保温层33粘接在凯夫拉承压层32的外侧，凯夫拉承压层32粘接在气囊层31的外侧。需要说明的是，气囊层31为充入有气体的柔性结构层，能够避免气体泄露即可。凯夫拉承压层32和保温层33采用现有技术即可，在此不再赘述。
68.还需要说明的是，对接环的尺寸根据舱段的通道接口而定，在此不再赘述。
69.本发明未详细说明部分为本领域公知技术。
70.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，不存在方案冲突的情况下，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
71.此外，在不脱离本发明的范围的情况下，对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。