CN112009731A - 航天器柔性贮存容器及构造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型航天器长期贮存过程中使用的柔性贮存容器及其构造方法，柔性贮存容器由柔性薄膜罩及悬挂柔性薄膜罩的骨架组成，柔性薄膜罩通过热塑封边形式进行密封形成一个立方体空间，能有效隔绝罩内外的空气相互渗透，从而可以有效控制容器内部的空气洁净度及气体成分，进而满足航天器长期贮存环境的需求。本发明的柔性贮存容器容积可达长6m×宽6m×高8m，搭建方便、安全可靠，使用寿命长达3年，可以为大型航天器长期贮存提供良好的环境空间，同时方便拆卸及存放。

Description

航天器柔性贮存容器及构造方法

技术领域

本发明属于航天器贮存设备制造技术领域，具体来说，本发明涉及一种柔性贮存容器，特别是用于大型航天器研制阶段长期贮存时采用的柔性贮存容器及构造方法。

背景技术

由于航天器研制计划调整等原因造成航天器需要进行一定时间的贮存，贮存时根据其自身对环境参数的需求需要建立相应的贮存环境。目前，航天器贮存一般采用柔性贮存容器进行贮存，其所需的场地资源比较灵活，构造方法比较便捷，所需的成本较低，贮存结束后拆卸方便、占用空间小、方便保存。目前，在航天器的密封性能总漏率测试过程中曾经采用一种柔性收集室，柔性收集室的骨架主要由四个独立的液压升降立柱支撑装置组成，每个液压升降立柱支撑装置包括带万向脚轮的底座，底座上方设置液压油箱，电极泵组和扶手，扶手上连接一控制盒，电机泵组通过驱动液压使柱塞缸移动以实现立柱的升降，立柱顶端设置有可折叠横杆，立柱在未升降时，可折叠横杆展开后通过活动套筒锁住，可折叠横杆的另一端通过与其相邻的另一液压升降立柱上的卡箍固定，直至四个可折叠横杆全部锁住和固定。四根液压升降立柱支撑装置在上升下降过程中，主要靠四个人同时按下启动或停止按钮，实现升高或降低，由于上部的四根可折叠横杆已经固定，因升降的同步性差会导致液压升降立柱支撑装置出现卡死现象，给柔性收集室的搭建带来不便。同时，在使用过程中液压升降立柱支撑装置存在漏油的现象，油的泄漏会整体结构的下沉，同时污染航天器的贮存环境，不适合长期使用，其使用周期一般不超过3天，例如参见中国专利《柔性收集室用外置骨架及利用其构造收集室的方法》)除此之外，未发现存在其他类似的容器，大多数都是简单用布盖上，或放入一刚性包装容器或产品包装箱内。

本发明提供了一种适合航天器长期贮存用的柔性贮存容器及构造方法，其骨架主要采用电动升降杆支撑，具有自锁紧和机械锁紧双重功能，通过专用控制系统进行同步升降，四根电动升降杆同步误差小于16mm，其使用周期长达3年。

发明内容

本发明的目的是提供一种适合航天器长期贮存用柔性贮存容器及该柔性贮存容器的构造方法，通过该步骤可以便捷、可靠实现贮存容器的搭建工作，贮存结束后可以按照逆向顺序完成容器的拆除工作。

本发明通过如下的技术方案来实现：

航天器柔性贮存容器，由柔性薄膜罩及悬挂柔性薄膜罩的骨架组成，容器骨架由4根独立的电动升降杆、6根铝合金横杆、4根铝合金围杆及控制柜组成，每个电动升降杆固定在底部带有看锁死万向脚轮的小车上，中间的4根铝合金围杆横向连接在电动升降杆的杆之间起到加固作用，顶部的6根铝合金横杆中的四根横向连接在电动升降杆的杆之间起固定和悬挂柔性薄膜罩的作用，另两根杆横向连接在两相对的铝合金横杆之间起加强作用，电动升降杆通过控制柜实现同步升降功能，贮存容器搭建时，在最低位置搭建顶部横杆并紧固，在顶部横杆四周悬挂柔性薄膜罩，四根电动升降杆同步上升至高位，通过螺栓将电动升降杆进行机械锁死，以便在最低位置时悬挂柔性薄膜罩，悬挂完毕后进行上升，锁紧固定。

其中，电动升降杆主要是通过丝杆传动联动驱动，来实现整体的上升及下降，断电后自动锁死。

其中，电动升降杆由驱动电机、传动机构、杆体和控制部分组成，驱动电机通过传动机构驱动杆体上的丝杠转动，从而带动杆体上升或下降。

进一步地，驱动电机采用带抱阀功能的伺服驱动电机，当电机停机抱死后，带动丝杠不能转动，有效防止升降杆的下降。

进一步地，电动升降杆的杆体由可伸缩的套管组成，共5节套管，最大可升降高度达8米，在电动升降杆上升至最高点后，对每两节套管的接口处设计安装防止下坠的螺栓，进一步实现电动升降杆的机械锁死功能。

其中，控制柜主要由触摸屏、伺服控制器及PLC组成，电动升降杆上的四台伺服驱动电机(带编码器和抱闸功能)和控制柜的伺服控制器连接，PLC和伺服控制器之间采用通讯的方式进行数据交换，通过对编码器脉冲的读取，实时在触摸屏上显示每根升降杆的高度位置数据，PLC通过伺服控制器实时控制伺服电机转速来控制升降杆升降的快慢，从而实现四根电动升降杆的同步上升和下降功能。

其中，铝合金横杆和铝合金围杆选用系列规格80×40的铝合金型材，同时为了便于悬挂柔性薄膜罩，铝合金横杆上安装有若干M8吊环螺钉来悬挂柔性薄膜罩，吊环螺钉的位置可调且同时具有锁死功能，柔性薄膜罩通过挂钩悬挂在吊环螺钉上。

其中，柔性薄膜罩材质为单面镀铝聚酯薄膜，厚度为0.15mm。

其中，柔性薄膜罩顶部棱角处设置有供悬挂用的孔，用金属环进行封边。

其中，柔性薄膜罩内部安装温度、湿度、压力、氮气浓度及洁净度等传感器，用于监测和控制内部的环境参数。

本发明航天器柔性贮存容器的构造方法，包括以下步骤：

1)电动升降杆定位：将四个电动升降杆按照航天器产品需要的贮存空间，在地面上进行定位，并将其底部小车的万向滚轮锁死；

2)安装顶部铝合金横杆：将顶部6根铝合金横杆进行安装、固定并锁紧；

3)安放吊环螺钉：在顶部内部4根铝合金横杆下部安装用于悬挂柔性薄膜罩的吊环螺钉；

4)悬挂柔性薄膜罩：将柔性薄膜罩通过挂钩悬挂在4根铝合金横杆上；

5)容器骨架上升：通过控制系统将容器骨架平稳同步上升至最高点，关闭控制系统；

6)电动升降杆锁死：在电动升降杆每两节套管的接口处安装防止下坠的螺栓，实现机械锁死功能；

7)布设传感器：整理柔性薄膜罩，使其接近立方体的外形，在内部布设需要监测环境参数的传感器；

8)安装铝合金围杆：将4根铝合金围杆安装在电动升降杆上。

本发明的航天器柔性贮存容器，具有如下技术特点：

柔性贮存容器容积可达长6m×宽6m×高8m，搭建方便、安全可靠，使用寿命长达3年，可以为大型航天器长期贮存提供良好的环境空间，同时方便拆卸及存放。该容器可以通过改变顶部横杆和中部围杆的长度实现贮存容器长度和宽度方向的自由变化，高度方向的变化可以通过电动升降杆的升降实现，适应性较强。

本发明的电动升降杆选用的带抱阀功能的伺服驱动电机，当电机停机抱死后，带动丝杠不能转动，有效防止升降杆的下降，同时在上升至最高位后通过螺钉实现机械锁死，实现了贮存容器的长期安全使用。

本发明的电动升降杆降至最低位置后可以方便运输、存放，同时便捷地实现贮存容器的搭建工作。

本发明的采用的铝合金横杆和围杆均为质量轻、强度高的铝合金型材，操作简单。

本发明的采用的柔性薄膜罩材料化学性质稳定，质量轻，通过热塑封边形式实现密封功能，有效隔绝了贮存容器内外空气的互相渗透。

附图说明

图1为本发明的航天器柔性贮存容器使用状态下的整体结构示意图。

其中，1为铝合金横杆；2为电动升降杆；3为柔性薄膜罩；4为铝合金围杆；5为控制柜；6为小车；7为挂钩；8为吊环螺钉。

图2为本发明—实施方式电动升降杆内部的升降过程示意图。

其中，9为套管(1)；10为套管(2)；11为套管(3)；12为钢丝绳；13为传动丝杠；14为定滑轮。

具体实施方式

以下介绍的是作为本发明所述内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本发明的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明范围。

如图1所示，图1显示了本发明的航天器柔性贮存容器的整体结构示意图。本发明的航天器柔性贮存容器，主要由6根铝合金横杆1、4根电动升降杆2、柔性薄膜罩3、4根铝合金围杆4、控制柜5、4个小车6、若干挂钩7和吊环螺钉8组成。每个电动升降杆2固定在底部带有看锁死万向脚轮的小车6上，中间的4根铝合金围杆4横向连接在电动升降杆2的杆之间起到加固作用，顶部的6根铝合金横杆1中的四根横向连接在电动升降杆2的杆之间起固定和悬挂柔性薄膜罩3的作用，另两根杆横向连接在两相对的铝合金横杆1之间起加强作用，电动升降杆2通过控制柜5实现同步升降功能，贮存容器搭建时，在最低位置搭建顶部横杆并紧固，在顶部横杆四周悬挂柔性薄膜罩3，四根电动升降杆2同步上升至高位，通过螺栓将电动升降杆2进行机械锁死，以便在最低位置时悬挂柔性薄膜罩3，悬挂完毕后进行上升，锁紧固定。

电动升降杆2由驱动电机、传动机构、杆体和控制部分组成，驱动电机通过传动机构驱动杆体上的丝杠转动，从而带动杆体上升或下降，断电后自动锁死。驱动电机采用带抱阀功能的伺服驱动电机，当电机停机抱死后，带动丝杠不能转动，有效防止升降杆的下降。电动升降杆的杆体由可伸缩的套管组成，共5节套管，最大可升降高度达8米，在电动升降杆上升至最高点后，对每两节套管的接口处设计安装防止下坠的螺栓，进一步实现电动升降杆的机械锁死功能。其中，电动升降杆2的每两节套管在上升到最大高度处设有机械锁紧孔，当电动升降杆2升降到最大高度时，通过安装螺钉进行机械锁紧，防止电动升降杆下降。

在一具体的实施方式中，铝合金横杆1选用系列规格80×40的铝合金型材，同时为了便于悬挂柔性薄膜罩，铝合金横杆上安装有若干M8吊环螺钉8来悬挂柔性薄膜罩3，吊环螺钉8的位置可调且同时具有锁死功能，柔性薄膜罩3可以通过挂钩7悬挂在吊环螺钉上。

柔性薄膜罩顶部棱角处设置有供悬挂用的孔，用金属环进行封边。薄膜材料化学性质稳定，无嗅无味无毒。柔性薄膜罩采用热塑封边的形式进行密封，封边时留一面作为大门供产品进出，产品进入后，采用同样的形式进行密封，确保柔性薄膜罩与外界空气的相互渗透。

柔性薄膜罩内部可以安装温度、湿度、压力、氮气浓度及洁净度等传感器，用于监测和控制内部的环境参数。

图2以(2-3)节套管为例来展示本发明—实施方式的电动升降杆内部的升降原理示意图。其中，9为套管一；10为套管二；11为套管三；12为钢丝绳；13为传动丝杠；14为定滑轮。其中定滑轮14固定在套管二10上。当驱动电机通过传动装置带动传动丝杠13转动时，套管二10通过螺母相对于套管一9向上运动，套管二10向上带动定滑轮14随之向上运动。由于定滑轮14上的钢丝绳一端连接在套管一9上，另一端连接在套管三11上，因此钢丝绳就会拉动套管三11向上运动，并且套管三11相对于套管二10的位移等于套管二10相对于套管一9的位移。其他几节套管的升降原理同样通过钢丝绳和定滑轮同步实现，这样整个电动升降杆就会实现升降功能。

其中，控制柜主要由触摸屏、伺服控制器及PLC组成，电动升降杆上的四台伺服驱动电机(带编码器和抱闸功能)和控制柜的伺服控制器连接，PLC和伺服控制器之间采用通讯的方式进行数据交换，通过对编码器脉冲的读取，实时在触摸屏上显示每根升降杆的高度位置数据，PLC通过伺服控制器实时控制伺服电机转速来控制升降杆升降的快慢，从而实现四根电动升降杆的同步上升和下降功能，该柔性贮存容器的升降同步误差小于16mm。

本发明的柔性贮存容器的构造的方法，包括以下步骤：

1)电动升降杆定位：将四个电动升降杆按照航天器产品需要的贮存空间，在地面上进行定位，并将其底部小车的万向滚轮锁死；

2)安装顶部铝合金横杆：将顶部6根铝合金横杆进行安装、固定并锁紧；

3)安放吊环螺钉：在顶部内部4根铝合金横杆下部安装用于悬挂柔性薄膜罩的吊环螺钉；

4)悬挂柔性薄膜罩：将柔性薄膜罩通过挂钩悬挂在4根铝合金横杆上；

5)容器骨架上升：通过控制系统将容器骨架平稳同步上升至最高点，关闭控制系统；

6)电动升降杆锁死：在电动升降杆每两节套管的接口处安装防止下坠的螺栓，实现机械锁死功能；

7)布设传感器：整理柔性薄膜罩，使其接近立方体的外形，在内部布设需要监测环境参数的传感器；

8)安装铝合金围杆：将4根铝合金围杆安装在电动升降杆上。

尽管上文对本发明的具体实施方式进行了详细的描述和说明，但应该指明的是，我们可以对上述实施方式进行各种改变和修改，但这些都不脱离本发明的精神和所附的权利要求所记载的范围。

Claims (10)

1.航天器柔性贮存容器，由柔性薄膜罩及悬挂柔性薄膜罩的骨架组成，容器骨架由4根独立的电动升降杆、6根铝合金横杆、4根铝合金围杆及控制柜组成，每个电动升降杆固定在底部带有看锁死万向脚轮的小车上，中间的4根铝合金围杆横向连接在电动升降杆的杆之间起到加固作用，顶部的6根铝合金横杆中的四根横向连接在电动升降杆的杆之间起固定和悬挂柔性薄膜罩的作用，另两根杆横向连接在两相对的铝合金横杆之间起加强作用，电动升降杆通过控制柜实现同步升降功能，贮存容器搭建时，在最低位置搭建顶部横杆并紧固，在顶部横杆四周悬挂柔性薄膜罩，四根电动升降杆同步上升至高位，通过螺栓将电动升降杆进行机械锁死，以便在最低位置时悬挂柔性薄膜罩，悬挂完毕后进行上升，锁紧固定，柔性薄膜罩通过热塑封边形式进行密封形成一个立方体空间，能有效隔绝罩内外的空气相互渗透。

2.如权利要求1所述的航天器柔性贮存容器，其中，电动升降杆主要是通过丝杆传动联动驱动，来实现整体的上升及下降，断电后自动锁死。

3.如权利要求1所述的航天器柔性贮存容器，其中，电动升降杆由驱动电机、传动机构、杆体和控制部分组成，驱动电机通过传动机构驱动杆体上的丝杠转动，从而带动杆体上升或下降。

4.如权利要求1-3任一项所述的航天器柔性贮存容器，其中，驱动电机采用带抱阀功能的伺服驱动电机，当电机停机抱死后，带动丝杠不能转动，有效防止升降杆的下降。

5.如权利要求1-3任一项所述的航天器柔性贮存容器，其中，电动升降杆的杆体由可伸缩的套管组成，共5节套管，最大可升降高度达8米，在电动升降杆上升至最高点后，对每两节套管的接口处设计安装防止下坠的螺栓，进一步实现电动升降杆的机械锁死功能。

6.如权利要求1-3任一项所述的航天器柔性贮存容器，其中，控制柜主要由触摸屏、伺服控制器及PLC组成，电动升降杆上的四台伺服驱动电机（带编码器和抱闸功能）和控制柜的伺服控制器连接，PLC和伺服控制器之间采用通讯的方式进行数据交换，通过对编码器脉冲的读取，实时在触摸屏上显示每根升降杆的高度位置数据，PLC通过伺服控制器实时控制伺服电机转速来控制升降杆升降的快慢，从而实现四根电动升降杆的同步上升和下降功能。

7.如权利要求1-3任一项所述的航天器柔性贮存容器，其中，铝合金横杆和铝合金围杆选用系列规格80×40的铝合金型材，同时为了便于悬挂柔性薄膜罩，铝合金横杆上安装有若干M8吊环螺钉来悬挂柔性薄膜罩，吊环螺钉的位置可调且同时具有锁死功能，柔性薄膜罩通过挂钩悬挂在吊环螺钉上。

8.如权利要求1-3任一项所述的航天器柔性贮存容器，其中，柔性薄膜罩材质为单面镀铝聚酯薄膜，厚度为0.15mm。

9.如权利要求1-3任一项所述的航天器柔性贮存容器，其中，柔性薄膜罩顶部棱角处设置有供悬挂用的孔，用金属环进行封边。

10.航天器柔性贮存容器的构造方法，包括以下步骤：

1）电动升降杆定位：将四个电动升降杆按照航天器产品需要的贮存空间，在地面上进行定位，并将其底部小车的万向滚轮锁死；

2）安装顶部铝合金横杆：将顶部6根铝合金横杆进行安装、固定并锁紧；

3）安放吊环螺钉：在顶部内部4根铝合金横杆下部安装用于悬挂柔性薄膜罩的吊环螺钉；

4）悬挂柔性薄膜罩：将柔性薄膜罩通过挂钩悬挂在4根铝合金横杆上；

5）容器骨架上升：通过控制系统将容器骨架平稳同步上升至最高点，关闭控制系统；

6）电动升降杆锁死：在电动升降杆每两节套管的接口处安装防止下坠的螺栓，实现机械锁死功能；

7）布设传感器：整理柔性薄膜罩，使其接近立方体的外形，在内部布设需要监测环境参数的传感器；

8）安装铝合金围杆：将4根铝合金围杆安装在电动升降杆上。

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