CN114802810A - 一种多功能空间货物运输飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能空间货物运输飞行器，包括：密封舱，用于装载上行货物；非密封舱，与所述密封舱连接，用于装载平台设备；多功能舱，与所述密封舱连接，所述非密封舱环绕所述多功能舱。本发明通过空间货物运输飞行器配置不同的多功能舱，在上行运输货物的同时，实现货物返回、在轨空间拓展和货物进出密封舱等功能。在不配置多功能舱时，还可以上行舱外维修设备或试验载荷，实现密封舱货物和非密封舱货物同时上行，提高了空间货物运输飞行器的综合任务效益。

Description

一种多功能空间货物运输飞行器

技术领域

本发明涉及载人航天技术领域，主要涉及一种多功能空间货物运输飞行器。

背景技术

随着人类对太空探索技术的发展，对空间站的发展与维护成为了现下时兴的问题，而在此之中，如何实现空间货物运输成为了亟待解决的问题，人们发明了空间货物运输飞行器希望实现空间站上行货物运输、在轨存储物资以及将废弃物带离空间站。而现有的货物运输飞行器以上行货物运输为主，功能较为单一，不能实现空间货物运输、开展在轨试验、携带部分货物返回地球等全部功能。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种多功能空间货物运输飞行器，这种多功能空间货物运输飞行器能够实现空间站上行货物运输、在轨存储物资以及将废弃物带离空间站等功能。

根据本发明实施例的多功能空间货物运输飞行器，包括：密封舱，用于装载上行货物；非密封舱，与所述密封舱连接设置，用于装载平台设备；多功能舱，与所述密封舱连接设置，所述非密封舱环绕所述多功能舱。

通过空间货物运输飞行器配置不同的多功能舱，在上行运输货物的同时，实现货物返回、在轨空间拓展和货物进出密封舱等功能。在不配置多功能舱时，还可以上行舱外维修设备或试验载荷，实现密封舱货物和非密封舱货物同时上行，提高了空间货物运输飞行器的综合任务效益。

在一些实施例中，所述密封舱设置于所述飞行器的上部，所述密封舱的前端设置有对接机构，用于与目标飞行器对接。

在一些实施例中，所述非密封舱前端连接密封舱，后端连接运载火箭。

在一些实施例中，所述密封舱包括前锥部、后锥部和柱状中部；所述对接机构设置在所述前锥部的前端框，所述多功能舱连接于所述后锥部的后端框；所述柱状中部的内部用于装载上行货物，所述柱状中部的外表面设置有体装式太阳电池阵或展开式太阳电池翼。

进一步地，所述非密封舱为中心承力筒结构，包括内筒、外筒和立板，所述内筒用于为多功能舱提供安装空间；所述外筒用于连接密封舱，与所述柱状中部适配；所述立板用于平台设备安装。

在一些实施例中，所述外筒的外表面设置有体装式太阳电池阵或展开式太阳电池翼。

在一些实施例中，所述多功能舱为货物返回舱，用于将待下行的货物运回地面，所述货物返回舱在与目标飞行器分离后择机释放，自主返回预定着陆区。

在一些实施例中，所述多功能舱为充气舱，用于存放废弃物或货物中转临时存放，所述充气舱在发射时处于折叠状态，与目标飞行器对接完成后充气展开，与密封舱形成一个整体。

在一些实施例中，所述多功能舱为气闸舱，用于货物进出密封舱或在轨进行舱外暴露试验。所述气闸舱配置有舱门开闭装置，用于控制所述气闸舱的前舱门、后舱门的打开和关闭。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的多功能空间货物运输飞行器整体示意图；

图2为本发明实施例提供的多功能空间货物运输飞行器密封舱示意图；

图3为本发明实施例提供的多功能空间货物运输飞行器非密封舱示意图；

图4为本发明实施例提供的多功能空间货物运输飞行器配置货物返回舱示意图；

图5为本发明实施例提供的多功能空间货物运输飞行器配置充气舱示意图；

图6为本发明实施例提供的多功能空间货物运输飞行器配置气闸舱示意图。

附图标记：

多功能货物运输飞行器100；密封舱10；前锥部11；后锥部12；柱状中部13；非密封舱20；内筒21；外筒22；立板23；多功能舱30；货物返回舱31；充气舱32；气闸舱33；前舱门331；后舱门332。

具体实施方式

此说明书实施方式的描述应与相应的附图相结合，附图应作为完整的说明书的一部分。在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各结构的部分将以分别描述进行说明，值得注意的是，图中未示出或未通过文字进行说明的元件，为所属技术领域中的普通技术人员所知的形式。

此处实施例的描述，有关方向和方位的任何参考，均仅是为了便于描述，而不能理解为对本发明保护范围的任何限制。以下对于优选实施方式的说明会涉及到特征的组合，这些特征可能独立存在或者组合存在，本发明并不特别地限定于优选的实施方式。本发明的范围由权利要求书所界定。

下面参考图1-图6，描述根据本发明实施例的多功能空间货物运输飞行器100。

根据本发明实施例的多功能空间货物运输飞行器100，如图1所示，包括：密封舱10、非密封舱20以及多功能舱30。

密封舱10形成有内腔用于装载上行货物，其中密封舱10的前端与目标飞行器对接，上行货物从密封舱10运输进目标飞行器内，实现货物运输飞行器100的运输作用。

非密封舱20与密封舱10连接设置，与密封舱10的后端相连，非密封舱2010用于装载平台设备，平台设备用于保证货物运输飞行器100的正常运作，为货物运输飞行器100提供驱动力以及控制。其中非密封舱2010与密封舱10连接设置也能够为密封舱10提供保护，使得密封舱10的密封性提高。

多功能舱30与密封舱10连接设置，非密封舱2010环绕多功能舱30。多功能舱30在非密封舱2010内部，不占用密封舱10空间，保证了密封舱10的空间更大。

可以理解的是，在货物运输飞行器100与目标飞行器对接时，只进行货物上行功能单一，无法实现在轨开展试验以及货物返回地球等功能。

本申请提供了一种通过配置不同的多功能舱30，可在上行货物运输的同时，实现不同的拓展功能。多功能舱30在非密封舱20内部，不占用密封舱10空间。在不配置多功能舱30时，还可以实现舱外维修设备或试验载荷，实现密封舱10货物和非密封舱20货物同时上行。多功能空间货物运输飞行器100表面可配置体装式太阳电池阵或展开式太阳电池翼，能够为货物运输飞行器100提供电力。

综上所述，通过空间货物运输飞行器100配置不同的多功能舱30，在上行运输货物的同时，实现货物返回、在轨空间拓展和货物进出密封舱10等功能。在不配置多功能舱30时，还可以实现舱外维修设备或试验载荷，实现密封舱10货物和非密封舱20货物同时上行，提高了空间货物运输飞行器100的综合任务效益。

在一些实施例中，密封舱10设置于飞行器的上部，密封舱10的前端设置有对接机构，用于与目标飞行器对接，形成对接通道，货物运输飞行器100内的货物通过对接通道能够上行进入目标飞行器，目标飞行器内部的物品也能够通过对接通道进入到货物运输飞行器100，使得目标飞行器与货物运输飞行器100能够进行货物交换。

在一些实施例中，非密封舱20前端连接密封舱10，后端连接运载火箭。非密封舱20内主要装载电源、推进、控制、信息等平台设备，对货物运输飞行器100进行控制与驱动。同时，非密封舱20能够为多功能舱30提供安装空间。非密封舱20外可安装体装式太阳电池阵，也可安装展开式太阳电池翼，能够为货物运输飞行器100提供电力。

在一些实施例中，如图2所示，密封舱10包括：用于承载的前锥部11和后锥部12，对接机构设置在前锥部11的前端框，多功能舱30连接于后锥部12的后端框。前锥部11和后锥部12均采用开口设计，可以贯穿整个密封舱10。

密封舱10还包括柱状中部13，柱状中部13的内部用于装载上行货物，柱状中部13的外表面设置有体装式太阳电池阵或展开式太阳电池翼，用于为飞行器提供电力。

进一步地，非密封舱20为中心承力筒结构，如图3所示，包括内筒21、外筒22和立板23，外筒22的前端用于连接密封舱10，与柱状中部13适配。非密封舱20的外筒22外表面与密封舱10的圆柱段外表面连接，使得非密封舱20与密封舱10的连接更为稳固。

另一方面，外筒22的后端连接运载火箭。内筒21内部为多功能舱30提供安装空间。非密封舱20的外筒22外侧可安装体装式太阳电池阵，也可安装展开式太阳电池翼，使得飞行器能够收集并利用太阳能并将太阳能转化为电能供给货物运输飞行器100，使得货物运输飞行器100内的设备能够正常运作。

立板23设置在内筒21与外筒22之间，连接内筒21与外筒22，对内筒21与外筒22起到支撑作用，防止内筒21与外筒22的变形与错位。其中，图2展示了四块立板23的情况，但不以此为限，在实际使用过程中，可以根据实际情况选择增加或者减少立板23的数量。

进一步地，多功能舱30呈圆柱状，与密封舱10后端连接，连接占用非密封舱20内部空间，不占用密封舱10空间，能够使密封舱10具有更为宽阔的空间。

在一些实施例中，如图4所示，多功能舱30为货物返回舱31，用于将待下行的货物运回地面。货物返回舱31由防热结构、货物装载结构和电子系统等组成。防热结构能够在货物返回舱31下落回地面的过程中，保护货物返回舱31，防止与空气摩擦产生的热量对货物返回舱31产生的损坏。其中下行货物可以放置在货物装载结构上，电子系统用于对货物返回舱31进行监测以及控制。货物返回舱31随多功能空间货物运输飞行器100上行，停靠目标飞行器期间，航天员可将待下行的货物安装进货物返回舱31，利用货物返回舱31将待下行的货物运回地面。

其中，货物返回舱31可不配置姿轨控系统，货物返回舱31由多功能空间货物运输飞行器100提供返回过程姿态和轨道调整控制，制动结束后再分离。也可配置姿轨控系统，在货物返回舱31与多功能空间货物运输飞行器100分离后，姿轨控系统为货物返回舱31自主提供返回过程姿态和轨道的调整控制。

在一些实施例中，如图5所示，多功能舱30为充气舱32，用于存放废弃物或货物中转临时存放。充气舱32由气囊、充气装置等组成，在发射时充气舱32处于折叠状态，随着多功能空间货物运输飞行器100上行，与目标飞行器对接完成后，充气装置对气囊进行充气，气囊支撑充气舱32展开，与密封舱10形成一个整体。充气舱32展开后形成的密封舱10空间，可以作为废弃物专用放置区域，也可用于货物中转临时存放。充气舱32展开后，有效扩大了多功能空间货物运输飞行器100的密封舱10空间，同时提高了飞行器对废弃物下行能力。

在一些实施例中，如图6所示，多功能舱30为气闸舱33，用于货物进出密封舱10或在轨进行舱外暴露试验。气闸舱33随空间货物运输飞行器100上行，气闸舱33由前舱门331与后舱门332组成，其中前舱门331与后舱门332可自动或手动的打开和关闭。前舱门331分隔气闸舱33与密封舱10，后舱门332分隔气闸舱33与外界。在停靠目标飞行器期间，能够在航天员或机械臂配合下实现运送货物进出密封舱10。通过气闸舱33能够在轨进行舱外暴露试验，并在实验结束后回收试验样品。同时，气闸舱33还能够部署发射微小卫星、立方星等。

进一步地，气闸舱33配置有舱门开闭装置，用于控制气闸舱33的前舱门331、后舱门332的打开和关闭。通过设置舱门开闭装置，能够随时对前后舱门332进行开关操作，方便航天员或者机械臂运送货物进出密封舱10，进行舱外实验或者部署发射微小卫星、立方星等。其中舱门开闭装置可以为泄复压装置，泄复压装置不仅能实现对前舱门331与后舱门332的开闭，还能提高气闸舱33的密闭性。

可以理解地，在飞行器发射时，密封舱10内装载上行货物，多功能舱30与密封舱10后锥部12后端框连接，固定在非密封舱20中心承力筒内，随空间货物运输飞行器100发射入轨。货物运输飞行器100入轨后在自主或在地面控制下，完成与目标飞行器交会对接。对接完成后，航天员通过空间货物运输飞行器100前端的对接机构进入密封舱10进行货物取放和废弃物转移。根据配置的不同多功能舱30，航天员执行不同的操作。

若配置货物返回舱31，航天员将待下行的货物安装进货物返回舱31。多功能空间货物运输飞行器100与目标飞行器分离后，择机释放货物返回舱31。货物返回舱31自主返回预定着陆区。若配置充气舱32，充气舱32在对接完成后充气展开，与密封舱10形成一个整体，充气舱32展开后形成的密封舱10空间，可以作为废弃物专用放置区域，也可用于货物中转临时存放。若配置气闸舱33，航天员可在轨开展舱外暴露试验并回收试验样品，部署发射微小卫星、立方星等。

货物运输飞行器100与目标飞行器分离时，多功能舱30随空间货物运输飞行器100与目标飞行器分离。分离后，多功能空间货物运输飞行器100自主或在地面控制下主动离轨，受控陨落于预定区域。

值得说明的是，多功能舱30不限于上述几种形态，在实际使用时，可以根据现实状况对多功能舱30做出改动。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多功能空间货物运输飞行器，其特征在于，包括：

密封舱(10)，用于装载上行货物；

非密封舱(20)，与所述密封舱(10)连接设置，用于装载平台设备；

多功能舱(30)，与所述密封舱(10)连接设置，所述非密封舱(20)环绕所述多功能舱(30)。

2.根据权利要求1所述的多功能空间货物运输飞行器，其特征在于，所述密封舱(10)设置于所述飞行器的上部，所述密封舱(10)的前端设置有对接机构，用于与目标飞行器对接。

3.根据权利要求1所述的多功能空间货物运输飞行器，其特征在于，所述非密封舱(20)前端连接密封舱(10)，后端连接运载火箭。

4.根据权利要求2所述的多功能空间货物运输飞行器，其特征在于，所述密封舱(10)包括前锥部(11)、后锥部(12)和柱状中部(13)；所述对接机构设置在所述前锥部(11)的前端框，所述多功能舱(30)连接于所述后锥部(12)的后端框；所述柱状中部(13)的内部用于装载上行货物，所述柱状中部(13)的外表面设置有体装式太阳电池阵或展开式太阳电池翼。

5.根据权利要求4所述的多功能空间货物运输飞行器，其特征在于，所述非密封舱(20)为中心承力筒结构，包括内筒(21)、外筒(22)和立板(23)，所述内筒(21)用于为多功能舱(30)提供安装空间；所述外筒(22)用于连接密封舱(10)，与所述柱状中部(13)适配；所述立板(23)用于平台设备安装。

6.根据权利要求5所述的多功能空间货物运输飞行器，其特征在于，所述外筒(22)的外表面设置有体装式太阳电池阵或展开式太阳电池翼。

7.根据权利要求1所述的多功能空间货物运输飞行器，其特征在于，所述多功能舱(30)为货物返回舱(31)，用于将待下行的货物运回地面，所述货物返回舱(31)在与目标飞行器分离后择机释放，自主返回预定着陆区。

8.根据权利要求1所述的多功能空间货物运输飞行器，其特征在于，所述多功能舱(30)为充气舱(32)，用于存放废弃物或货物中转临时存放，所述充气舱(32)在发射时处于折叠状态，与目标飞行器对接完成后充气展开，与密封舱(10)形成一个整体。

9.根据权利要求1所述的多功能空间货物运输飞行器，其特征在于，所述多功能舱(30)为气闸舱(33)，用于货物进出密封舱(10)或在轨进行舱外暴露试验。所述气闸舱(33)配置有舱门开闭装置，用于控制所述气闸舱(33)的前舱门(331)、后舱门(332)的打开和关闭。

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