CN102243038B - 快速可控充气释放机构 - Google Patents
快速可控充气释放机构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102243038B CN102243038B CN 201010288539 CN201010288539A CN102243038B CN 102243038 B CN102243038 B CN 102243038B CN 201010288539 CN201010288539 CN 201010288539 CN 201010288539 A CN201010288539 A CN 201010288539A CN 102243038 B CN102243038 B CN 102243038B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- film tube
- end cap
- folding
- gas generator
- guide cylinder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Shaping By String And By Release Of Stress In Plastics And The Like (AREA)
Abstract
本发明为一种快速可控充气释放机构，主要由端盖、气体发生器、导向筒、薄膜管和粘扣等五部分组成，通过气体发生器产生的气体使折叠后的薄膜管展开。本发明具有重量轻，体积小，展开过程快速及可控的特点，从而可以为航空航天领域及相关领域实现快速释放结构物的要求提供了一种有效的手段。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于航空航天领域的快速可控充气释放机构。
背景技术
由于受到运载火箭的有效发射载荷和发射体积的限制，对于搭载的有效载荷的要求是具有很小的重量和很小的发射体积。大型的空间结构在发射时都处于折叠状态，发射入轨后通过展开的方式形成其设计要求的状态，实现其设计功能。现有的展开结构大都通过机械展开的方式，这种展开结构不仅重量高，而且折叠效率也较小。
发明内容
本发明的技术特点为：结构主要由薄膜材料构建而成，结构重量较轻；由于主要为薄膜材料制作，可以采用折叠的方式实现结构的收拢，同时本发明采用了拉杆式折叠方式，从而实现了结构的高效的折叠，实现了展开后较长结构的非常小的贮存体积；本结构可以实现快速的展开，并且可以通过不同的粘扣阻力的组合和设计实现其展开过程及展开时间的可控制性。
所以本发明具有重量轻，体积小，展开过程快速及可控的特点，从而可以为航空航天领域及相关领域实现快速释放结构物的要求提供了一种有效的手段。
一种快速可控充气释放机构，包括端盖(1)、气体发生器(2)、导向筒(3)、薄膜管(4)和粘扣(5)五部分组成，其特征在于：端盖(1)、气体发生器(2)、导向筒(3)、薄膜管(4)的轴线在一条直线上，端盖中部留有气体发生器固定孔(6)，气体发生器(2)通过端盖中间的气体发生器固定孔(6)与端盖连接，导向筒通过导向筒上的连接孔与端盖上相应的孔螺栓连接，导向筒远离端盖一端均匀分布出气孔(7)，端盖、气体发生器和导向筒的轴线在一条直线上，薄膜管与端盖凸起(8)固定连接。
所述的快速可控充气释放机构，其特征在于：薄膜管一端是封闭的，另一端与端盖上的外缘通过粘接的方式连接，从而使薄膜管和端盖形成一个封闭的腔体。
所述的快速可控充气释放机构，其特征在于：导向筒由铝质材料制作，其空腔阻止气体发生器产生的碎片接触到薄膜管，并支撑折叠后的柔性的薄膜管。
所述的快速可控充气释放机构，其特征在于：薄膜管为锥形的截面形式，折叠时从半径较大的一端开始反复将薄膜管折入上一段之中，并使薄膜管的另一端处在折叠后另一端的边缘处。
所述的快速可控充气释放机构，其特征在于：薄膜管折叠后整个结构的长度为L，通过截面半径的不同选择，再结合材料本身的厚度得到薄膜管总长度确定情况下的折叠次数N及每折叠段的长度L，展开后薄膜管的总长度为(N+1)L。
所述的快速可控充气释放机构，其特征在于：薄膜管采用粘扣的方式折叠，粘扣的长度由内向外依次增加。
所述的快速可控充气释放机构，其特征在于：通过不同粘扣长度的选择及其有机的组合方式，实现薄膜管展开的时间控制。
所述的快速可控充气释放机构，其特征在于：所述粘扣的大小及数量由需要的阻尼力的大小通过实验的方法确定。
所述的快速可控充气释放机构，其特征在于：在薄膜管粘贴粘扣的另外一面画薄膜管折叠辅助线，辅助线间距为薄膜管折叠后长度的两倍，并使粘扣的边缘与折叠线的距离一致。
所述的快速可控充气释放机构，其特征在于：所述粘扣在充气薄膜管上采用连续或间断的方式粘结。
附图说明
图1为结构组成及管子的折叠方式
图2为A-A剖面示意图
图3为B-B剖面示意图
图4为端盖示意图
图5导向筒示意图
图6展开过程示意图
图7(a)粘扣在充气管上的分布方式
图7(b)粘扣示意图
1、端盖；2、气体发生器；3、导向筒；4、薄膜管；5、粘扣；6、气体发生器固定孔；7、出气孔；8、端盖凸起；9、联接孔；10、对粘的粘扣；11、粘接区；12、管子折叠辅助线；13、粘扣粘贴辅助线；14、未展开薄膜管；15、已展开薄膜管。
具体实施方式
本发明提供了一种快速可控充气释放机构，它主要由端盖、气体发生器、导向筒、薄膜管和粘扣等五部分组成。本机构主要通过气体发生器产生的气体使折叠后的薄膜管展开。其工作过程如下，当需要展开时，通过外界给气体发生器一个电信号，在电信号的作用下，引爆气体发生器中的产气药剂，瞬时产生大量气体，气体首先进入到导向筒中。导向管的另外一端有小的出气孔，如图5所示，气体通过出气孔流出，直接作用在充气管的展开端，在气压的作用下，充气管沿着导向管依次向外展开，其展开过程如图6所示。
端盖如图4所示，气体发生器通过端盖中间的气体发生器固定孔实现与端盖的联接，联接方式采用粘接的方式固定；导向筒结构如图5所示，通过导向筒上的联接孔与端盖上相应的孔螺栓联接；锥形的薄膜管一端是封闭的，一端与端盖上的外缘通过粘接的方式联接，从而通过薄膜管和端盖形成一个封闭的腔体。
1、结构特点
1)拉杆式折叠方式
本发明采用了如图1所示的一种拉杆式的折叠方式，由于管子为锥形的截面形式，在折叠的过程，从半径较大的一端开始，反复将管子折入上一段之中，并使管子的另外一端(封闭端)处在折叠后另外一端的边缘处，这样就完成了折叠。该种折叠方式能够实现管子的高效折叠，并且折痕较少且规则，折叠对薄膜材料的损伤较小。折叠后整个结构的长度为L，通过截面半径(R，r)的不同选择，再结合材料本身的厚度可以得到管子总长度确定情况下的折叠次数N及每折叠段的长度L。展开后管子的总长度＝(N+1)L。
2)快速充气展开
在本机构中引入了气体发生器，该发生器在电信号作用下可以瞬时产生管子展开所需要的气体。由于小型的气体发器在爆破的瞬间会产生大量的碎片，这些碎片会对管子的薄膜材料造成损坏，导致管子的漏气，从而导致管子展开的失败。为此在本发明中引入了导向筒，导向筒在整个结构中起到如下重要的作用：首先，导向筒由铝质材料制作，具有一定的强度，其空腔可以阻止气体发生器产生的碎片接触到薄膜管，从而起到了保护薄膜管的作用；第二，导向筒能够支撑折叠后的柔性的薄膜管，在内部起到支撑作用，维持折叠后结构规则的外形；第三，气体发生器产气的瞬时，气体首先进入到导向筒的气腔当中，避免了瞬时高压气体直接作用于充气管，从而起到了缓冲的作用，避免了在高压气体作用下导致的薄膜材料的破裂；第四，导向筒的外壁在充气管的展开过程中起到了导向的作用，可以使充气管沿着导向筒的轴线方向展开，从而起到了一定的方向控制的作用。
2、展开过程的控制
本发明除了快速充气释放之外，另一个特点就是展开过程及展开时间的可控制性。由于气体发生器本身在产气过程中具有不可控制性，因此想控制展开过程的平稳性，及要使展开时间满足特点的要求，本发明采用了如图1及图2所示的粘扣式的阻尼控制方式。
由于本发明采用了独特的拉杆式的折叠方式，为粘扣式的阻尼控制方式提供了有利的保证。其粘扣的设置如图1所示。由于要求充气管要从自由端向固定端依次展开(如图6所示)，即要求内侧折叠段向外侧折叠段依次展开，为此采用如图1所示的粘扣设计方式，粘扣的长度由内向外依次增加，这样内侧向外侧的阻力依次增大，可以实现管子由内侧折叠段向外侧折叠段的有序展开。同时通过不同粘扣段长度的选择及其有机的组合方式，就可以实现管子展开时间的控制，并能保证展开过程的平稳性。
3、粘扣与薄膜的组合方式
在充气管制作之前，应当确定好粘扣的位置，如图7(a)所示。管子材料裁剪好之后，要在确定好的位置将粘扣粘在薄膜的相应位置上，粘扣的大小及数量由需要的阻尼力的大小通过实验的方法确定。同时为了保证对应的粘扣在折叠后能够完全的对粘在一起，在管子粘贴粘扣的另外一面要画好管子折叠辅助线，辅助线的间距如图7(a)的虚线所示(其间距为管子折叠后长度的两倍)，并保证每个粘扣的边缘与折叠线的距离一致。粘贴好粘扣之后，可以将材料两长边对粘，并将一端密封，从而形成管状结构(粘扣在管子内侧)在管子折叠时，使管子的折痕位于辅助线处，就可以保证对应的粘扣完全的吻合在一起，管子完全折好以后，再将管子半径较大的一端与端盖的外边缘相粘结，从而形成如图1所示的结构形式。再对折叠后的充气管施加一定的挤压力，以保证相对的粘扣粘结良好。
粘扣在充气管壁上的分布有多种方式可以选择，如图7(a，b)列出了两种可能的方式，即连续的方式及间断的方式，当然还有其它多种的方式可以选择。
本发明的突出优点在于：它主要由薄膜材料构建而成，重量轻、结构简单，采用高效折叠的方式占有很小的贮存体积，充气后可展开，具有重量轻和折叠效率高的优点。
Claims (5)
1.一种快速可控充气释放机构，包括端盖(1)、气体发生器(2)、导向筒(3)、薄膜管(4)和粘扣(5)五部分组成，其特征在于：端盖(1)、气体发生器(2)、导向筒(3)、薄膜管(4)的轴线在一条直线上，端盖中部留有气体发生器固定孔(6)，气体发生器(2)通过端盖中间的气体发生器固定孔(6)与端盖连接，导向筒通过导向筒上的连接孔与端盖上相应的孔螺栓连接，导向筒远离端盖一端均匀分布出气孔(7)，端盖、气体发生器和导向筒的轴线在一条直线上，薄膜管与端盖凸起(8)固定连接；
所述薄膜管一端是封闭的，另一端与端盖上的外缘通过粘接的方式连接，从而使薄膜管和端盖形成一个封闭的腔体；
所述导向筒由铝质材料制作，其空腔阻止气体发生器产生的碎片接触到薄膜管，并支撑折叠后的柔性的薄膜管；
所述薄膜管为锥形的截面形式，折叠时从半径较大的一端开始反复将薄膜管折入上一段之中，并使薄膜管的另一端处在折叠后另一端的边缘处；
所述薄膜管折叠后整个结构的长度为L，通过截面半径的不同选择，再结合材料本身的厚度得到薄膜管总长度确定情况下的折叠次数N及每折叠段的长度L，展开后薄膜管的总长度为(N+1)L；
所述薄膜管采用粘扣的方式折叠，粘扣的长度由内向外依次增加。
2.根据权利要求1所述的快速可控充气释放机构，其特征在于：通过不同粘扣长度的选择及其有机的组合方式，实现薄膜管展开的时间控制。
3.根据权利要求1或2所述的快速可控充气释放机构，其特征在于：所述粘扣的大小及数量由需要的阻尼力的大小通过实验的方法确定。
4.根据权利要求1或2所述的快速可控充气释放机构，其特征在于：在薄膜管粘贴粘扣的另外一面画薄膜管折叠辅助线，辅助线间距为薄膜管折叠后长度的两倍，并使粘扣的边缘与折叠线的距离一致。
5.根据权利要求1或2所述的快速可控充气释放机构，其特征在于：所述粘扣在充气薄膜管上采用连续或间断的方式粘结。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201010288539 CN102243038B (zh) | 2010-09-21 | 2010-09-21 | 快速可控充气释放机构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201010288539 CN102243038B (zh) | 2010-09-21 | 2010-09-21 | 快速可控充气释放机构 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102243038A CN102243038A (zh) | 2011-11-16 |
| CN102243038B true CN102243038B (zh) | 2013-11-06 |
Family
ID=44961213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201010288539 Active CN102243038B (zh) | 2010-09-21 | 2010-09-21 | 快速可控充气释放机构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102243038B (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102887234B (zh) * | 2012-10-26 | 2014-08-13 | 哈尔滨工业大学 | 太空飞行器快速充气展开薄膜支撑管 |
| CN105620790A (zh) * | 2014-10-29 | 2016-06-01 | 北京航天长征飞行器研究所 | 空间展开结构柔性体折叠方法 |
| FR3029513B1 (fr) * | 2014-12-05 | 2019-04-19 | Thales | Dispositif de liaison d'objets par lame |
| CN106379556B (zh) * | 2016-10-21 | 2018-12-18 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种可自动重复展收的伸缩套筒 |
| CN106564628B (zh) * | 2016-11-03 | 2018-11-02 | 北京空间机电研究所 | 一种大推力低冲击柔性充气展开分离装置及方法 |
| CN106654505B (zh) * | 2016-12-24 | 2019-02-12 | 哈尔滨工业大学 | 充气式驱动有序展开的模块化平面天线 |
| CN106516164A (zh) * | 2016-12-24 | 2017-03-22 | 哈尔滨工业大学 | 一种有序展开的柔性充气支撑臂 |
| CN113415440B (zh) * | 2021-07-20 | 2022-06-17 | 哈尔滨工业大学 | 一种快速展开支撑装置 |
| CN115593653B (zh) * | 2022-10-28 | 2024-04-16 | 中国工程物理研究院总体工程研究所 | 高速空-水介质跨越测试回收试验装置及试验方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1757565A (zh) * | 2005-11-04 | 2006-04-12 | 哈尔滨工业大学 | 空间充气展开结构的控制展开机构 |
| CN1772562A (zh) * | 2005-11-11 | 2006-05-17 | 哈尔滨工业大学 | 一种太空用充气展开桁架 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6786456B2 (en) * | 2002-08-29 | 2004-09-07 | L'garde, Inc. | Deployable inflatable boom and methods for packaging and deploying a deployable inflatable boom |
-
2010
- 2010-09-21 CN CN 201010288539 patent/CN102243038B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1757565A (zh) * | 2005-11-04 | 2006-04-12 | 哈尔滨工业大学 | 空间充气展开结构的控制展开机构 |
| CN1772562A (zh) * | 2005-11-11 | 2006-05-17 | 哈尔滨工业大学 | 一种太空用充气展开桁架 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| David Lichodziejewski,etc..Inflatably Deployed Membrane Waveguide Array Antenna for Space.《American Institute of Aeronautics and Astronautics》.2003, |
| Inflatably Deployed Membrane Waveguide Array Antenna for Space;David Lichodziejewski,etc.;《American Institute of Aeronautics and Astronautics》;20031231;全文 * |
| Z形折叠管充气展开过程数值模拟与试验;卫剑征等;《力学与实践》;20090630;第31卷(第03期);全文 * |
| 卫剑征等.Z形折叠管充气展开过程数值模拟与试验.《力学与实践》.2009,第31卷(第03期), |
| 卫剑征等.空间充气管展开动力学研究进展.《力学进展》.2008,第38卷(第02期), |
| 空间充气管展开动力学研究进展;卫剑征等;《力学进展》;20080325;第38卷(第02期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102243038A (zh) | 2011-11-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102243038B (zh) | 快速可控充气释放机构 | |
| CN101149041B (zh) | 粘结缝形成方法 | |
| CN102320383A (zh) | 双ω形碳纤维复合材料伸展臂及其展开方法 | |
| CN104627389B (zh) | 一种可控有序充气展开自支撑式太阳帆结构 | |
| US8529720B2 (en) | Aerofoil sub-assembly, an aerofoil and a method of making an aerofoil | |
| CN106809407B (zh) | 一种航天器用的在轨柔性太阳电池阵展开装置 | |
| EP2038104B1 (fr) | Assemblage de préimprégnés pour la réalisation de structures, par exemple à déploiement par gonflage | |
| CN106773456A (zh) | 一种可展开遮光罩装置 | |
| CN103091065A (zh) | 一种高超音速飞行器地面模拟试验用激波隧道 | |
| FR3015436A1 (fr) | Voilure gonflable deployable | |
| JPH0278759A (ja) | 固体推進剤ロケットモータ | |
| CN104290921A (zh) | 一种充气展开气动阻尼减速器结构 | |
| CN106564628A (zh) | 一种大推力低冲击柔性充气展开分离装置及方法 | |
| US5464172A (en) | Deployable mass and sensor for improved missile control | |
| CN104627387A (zh) | 可反向展开成形包覆的空间充气结构 | |
| CN104149991B (zh) | 一种空间飞行器可控充气展开支撑臂内胆 | |
| US5463957A (en) | Inflatable nose fairing | |
| CN106516164A (zh) | 一种有序展开的柔性充气支撑臂 | |
| CN1824578A (zh) | 超长太空用充气展开支撑杆 | |
| US20120181373A1 (en) | Projectile and method that include speed adjusting guidance and propulsion systems | |
| CN104085541B (zh) | 一种用于大型薄膜结构展开的支撑臂 | |
| US10006408B2 (en) | Three-pulse gas generator and operation method thereof | |
| KR100742596B1 (ko) | 측 추력기 모듈 | |
| CN203178060U (zh) | 一种高超音速飞行器地面模拟试验用激波隧道 | |
| US5460676A (en) | Fabrication method for inflatable nose fairing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |