CN216142511U - 一种应用于月球建筑的六边形充气展开建筑模块 - Google Patents

Abstract

一种应用于月球建筑的六边形充气展开建筑模块，属于月球居住建筑建造技术领域。本实用新型解决了现有的球体、圆柱体舱体结构不利于实现模块化拓展的问题。正六边形顶板的周向均布三个顶部侧板，三个顶部侧板对应与正六边形顶板的三个侧面铰接，正六边形底板的周向均布三个底部侧板，三组底部滑轨与三个底部侧板交错布置且对应与正六边形底板的六个侧面铰接；建筑模块折叠状态下，顶部侧板、底部侧板、推拉舱门、顶部滑轨及底部滑轨均竖向布置，建筑模块展开状态下，正六边形底板、三个底部侧板以及三组底部滑轨均位于同一水平面，三个推拉舱门滑动至底部滑轨的另一端，充气膜充气展开且展开后的充气膜横截面呈六边形结构。

Description

一种应用于月球建筑的六边形充气展开建筑模块

技术领域

本实用新型涉及一种应用于月球建筑的六边形充气展开建筑模块，属于月球居住建筑建造技术领域。

背景技术

我国探月工程按照“绕、落、回”三步走的规划正式实施，已圆满完成前两步目标,实现了“五战五捷”。目前正在实施嫦娥五号任务,已完成实现月球采样返回。建设月球科研站将作为下一阶段探月工程中的重要目标。对于人类移民，火星被公认为更具潜力的宜居星球，而月球可作为深空探测和太空移民的中转站。

如何实现以较低的成本将太空舱送入太空，在月球、火星等星球上建造太空基地将是将来需要解决的重要难题。充气式太空舱模块比传统金属结构的居住舱质量更轻、在火箭中占用的空间更小、成本更低、易成型，能够为航天员提供更多的活动空间。

现有技术中的充气展开式舱体多为球体、圆柱体的形状，多数是较为理想化探讨地外建筑的造型和展开方式。但舱体展开结构较为复杂，舱体与舱体之间的连接需要连接通道，导致舱体与舱体之间的连接与断开不便，且因舱体的形状限制，导致其不便于模块化拓展，另外，现有技术中对于将展开式舱体固定于月球表面的方式并未有过多记载，舱体展开后在月球表面的稳定性无法保证。

实用新型内容

本实用新型是为了解决上述技术问题，进而提供了一种应用于月球建筑的六边形充气展开建筑模块。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种应用于月球建筑的六边形充气展开建筑模块，它包括折展支架以及充气膜，其中所述折展支架包括三个推拉舱门、三组顶部滑轨、三组底部滑轨及上下正对布置的正六边形顶板与正六边形底板，其中正六边形顶板的周向均布三个顶部侧板，且三个顶部侧板对应与正六边形顶板的三个侧面铰接，正六边形底板的周向均布三个底部侧板，且三组底部滑轨与三个底部侧板交错布置且对应与正六边形底板的六个侧面铰接；

建筑模块折叠状态下，顶部侧板、底部侧板、推拉舱门、顶部滑轨及底部滑轨均竖向布置，三个推拉舱门对应位于三个顶部侧板的正下方且推拉舱门与顶部侧板之间对应通过顶部滑轨连接，顶部滑轨的一端部与顶部侧板之间、顶部滑轨的另一端部与推拉舱门的顶部之间以及推拉舱门的底部与底部滑轨之间均为滑动连接；

建筑模块展开状态下，正六边形底板、三个底部侧板以及三组底部滑轨均位于同一水平面，三个推拉舱门滑动至底部滑轨的另一端，充气膜充气展开且展开后的充气膜横截面呈六边形结构。

进一步地，正六边形底板的底部安装有若干第一定位杆，推拉舱门的门框底部安装有至少两个第二定位杆，第一定位杆及第二定位杆均为轴向伸缩杆。

进一步地，每个定位杆在竖直状态下，其靠近月壤的一端设置有伸缩式限位爪。

进一步地，若干第一定位杆沿正六边形底板的周向均布。

进一步地，充气膜的顶部及底部分别对应与正六边形顶板及正六边形底板密封连接，充气膜的侧面与三个推拉舱门密封连接。

进一步地，底部滑轨展开状态下呈H形结构。

进一步地，推拉舱门与顶部滑轨之间以及推拉舱门与底部滑轨之间分别通过滑轮连接。

进一步地，推拉舱门为矩形结构。

本实用新型与现有技术相比具有以下效果：

本申请的折展支架结构简单，且通过在地球标准化预制、扎根于月球表面、在月机械展开而后重启展开形成六边形结构，给月球建筑提供了一种六边形可拼接的结构体系与建造方案。

本申请在折叠状态下，呈六棱柱结构，与现有技术中的圆形或球形的充气展开结构相比较，本申请较好的结合机械展开和充气展开的建造模式，满足航空航天材料在发射时尽量轻、占用较小面积的要求，适合建造月球及太空建筑；

通过本申请六边形结构的设计，实现舱体之间的高效连接。舱体完全展开后的形状为六边形，是一种利用率高、便于模块化拓展、结构最优、材料最省、体形系数低、可持续性能优的适合月球基地建造的结构形式。舱体之间可以增加条状充气通道进行间接连接，也可以通过两个舱门外的部件直接连接，从而实现舱体之间的接驳，可拓展成一定规模的月球基地。

附图说明

图1为本申请展开状态下的立体结构示意图；

图2为本申请折叠状态下的立体结构示意图；

图3为底部滑轨及底部侧板展开状态下，本申请的立体结构示意图；

图4为机械展开部分完全展开状态示意图；

图5为相临两个建筑模块的接驳方式示意图；

图6为充气膜的拼接结构示意图；

图7-a、图7-b及图7-c为建筑模块的三种连接方式；

图8为充气膜的断面结构示意图；

图9-a为伸缩式限位爪尖部朝上的倒勾结构，图9-b为伸缩式限位爪尖部朝下的抓手结构。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～9说明本实施方式，一种应用于月球建筑的六边形充气展开建筑模块，它包括折展支架以及充气膜，其中所述折展支架包括三个推拉舱门1、三组顶部滑轨2、三组底部滑轨3及上下正对布置的正六边形顶板4与正六边形底板5，其中正六边形顶板4的周向均布三个顶部侧板6，且三个顶部侧板6对应与正六边形顶板4 的三个侧面铰接，正六边形底板5的周向均布三个底部侧板7，且三组底部滑轨3与三个底部侧板7交错布置且对应与正六边形底板5的六个侧面铰接；

建筑模块折叠状态下，顶部侧板6、底部侧板7、推拉舱门1、顶部滑轨2及底部滑轨3均竖向布置，三个推拉舱门1对应位于三个顶部侧板6的正下方且推拉舱门1与顶部侧板6之间对应通过顶部滑轨2连接，顶部滑轨2的一端部与顶部侧板6之间、顶部滑轨 2的另一端部与推拉舱门1的顶部之间以及推拉舱门1的底部与底部滑轨3之间均为滑动连接；折叠状态下，底部侧板7的另一端与正六边形顶板4之间固接，固接方式可以为卡扣连接。

建筑模块展开状态下，正六边形底板5、三个底部侧板7以及三组底部滑轨3均位于同一水平面，三个推拉舱门1滑动至底部滑轨3的另一端，充气膜充气展开且展开后的充气膜横截面呈六边形结构。建筑模块折叠状态下，顶部滑轨2位于推拉舱门1(或顶部侧板6)与底部滑轨3之间，有效节省空间。三个顶部侧板6与三个底部侧板7上下错位布置。

正六边形顶板4及正六边形底板5为整个建筑模块的固定部分，推拉舱门1、顶部滑轨2、底部滑轨3、顶部侧板6及底部侧板7为整个建筑模块的机械展开部分，每个结构展开的极限位置由充气膜的尺寸大小提前预设，充气膜为整个建筑模块的中心，其为太空船充气膜结构，六边形结构的充气膜能够更好的实现相临两个建筑模块的拼接。

本申请的建筑模块可以根据需要，拼接成建筑群落，每相临两个建筑模块拼接时，可通过依次通过现有航天技术中常用的软性连接校准及硬性扣件搭接的方式进行紧密连接。当一个舱体(即建筑模块)出现紧急情况时，应急报警装置会通知该舱门与相邻舱门封闭，脱离紧密连接关系。

如图5所示，可以通过两个舱门直接连接实现相邻舱体A和B之间的接驳,也可以增加条状通道D实现一段距离的舱体A和C之间的接驳。D的长度和样式并无统一要求，可以实现各式连接。图7示意了三种舱体的拼接形式。多个舱体可以以各种方式连接，形成气密性强的舱体群落。通过舱门之间的智能预警机制，保障每个独立舱体的安全性。

本申请通过在地球标准化预制、扎根于月球表面、在月机械展开而后重启展开形成六边形结构，给月球建筑提供了一种六边形可拼接的结构体系与建造方案。

本申请在折叠状态下，呈六棱柱结构，与现有技术中的圆形或球形的充气展开结构相比较，本申请较好的结合机械展开和充气展开的建造模式，满足航空航天材料在发射时尽量轻、占用较小面积的要求，适合建造月球及太空建筑；

通过本申请六边形结构的设计，实现舱体之间的高效连接。舱体完全展开后的形状为六边形，是一种利用率高、便于模块化拓展、结构最优、材料最省、体形系数低、可持续性能优的适合月球基地建造的结构形式。舱体之间可以增加条状充气通道进行间接连接，也可以通过两个舱门外的部件直接连接，从而实现舱体之间的接驳，可拓展成一定规模的月球基地。

正六边形底板5的底部安装有若干第一定位杆8，推拉舱门1的门框底部安装有至少两个第二定位杆9，第一定位杆8及第二定位杆9均为轴向伸缩杆。因月表常为不平整表面，因此，通过第一定位杆8的伸缩长度调整，实现整个建筑模块水平位置的调整，在维持整体建筑模块水平的同时起到固定作用。本申请通过设置定位杆，使得舱体高于月球表面。通过定位杆扎入月表以抬起舱体并加以固定，规避了月球不规整的表面。

第一定位杆8可以为电动伸缩杆或其它任意可以实现杆伸缩状态变化的杆状结构。第一定位杆8的横截面可以为圆形、矩形或其它任意形状。第一定位杆8与正六边形底板5 之间可以为固定连接，也可以为转动连接，固定连接时，第一定位杆8竖直设置且顶端与正六边形底板5固接，转动连接时，第一定位杆8的一端转动安装在正六边形底板5底部。在建筑模块折叠状态下，第一定位杆8水平贴合正六边形底板5布置，建筑模块展开状态下，第一定位杆8翻折至竖直位置，且另一端插设在月球表面的月壤内。第二定位杆9 轴向固装在推拉舱门1的门框底部。

第一定位杆8及第二定位杆9的数量各为六个。

每个定位杆在竖直状态下，其靠近月壤的一端设置有伸缩式限位爪10。所述伸缩式限位爪10可以为尖部朝下的抓手结构，也可以为尖部朝上的倒勾结构。通过伸缩式限位爪10，可以使得定位杆更牢固的插装在月表，防止因大风等其它外力造成的建筑模块位置不稳定的问题。

若干第一定位杆8沿正六边形底板5的周向均布。

推拉舱门1的门框下部转动安装有踏步11，建筑模块展开状态下，踏步11伸展至建筑模块外部且搭设在月球表面。所述踏步11的结构为现有技术，此处不再赘述。建筑模块折叠状态下，踏步11折叠至推拉舱门1的门框内且贴合舱门放置。

充气膜的顶部及底部分别对应与正六边形顶板4及正六边形底板5密封连接，充气膜的侧面与三个推拉舱门1密封连接。充气膜的拼接方式可为多种，只要保证其下部横截面呈六边形结构即可。充气膜的拼接方式如：选取六片类梯形膜12，侧面依次拼接呈环状，六片类梯形膜12的顶端对应与正六边形顶板4密封连接，再选取九片与推拉舱门1等高的类矩形膜13，合围形成六边形结构，再选取一片六边形膜14作为舱体底板。

底部滑轨3展开状态下呈H形结构。如此设计，结构稳定性更好。

推拉舱门1与顶部滑轨2之间以及推拉舱门1与底部滑轨3之间分别通过滑轮连接。

推拉舱门1为矩形结构。

工作原理：

建筑模块折叠状态下，即建筑模块为六棱柱舱体结构时，发射至月表，第一定位杆8 展开并扎入月表，将舱体抬离月表500-600mm，可在正六边形底板5安装水平校准器，以精确调整建筑模块的水平位置；

三个底部侧板7及三个底部滑轨3分别沿铰接边顺时针旋转打开，与正六边形底板5 一同形成舱体底面。

三个推拉舱门1沿底部滑轨3水平滑出，同时，顶部滑轨2展开，至推拉舱门1及顶部侧板6分别位于顶部滑轨2的两端。

进行初步校准后，第二定位杆9展开并扎入月表，至此，机械展开完毕，形成刚性结构。

通过充气装置对充气膜进行充气，使其完全展开至六边形状态。踏步11展开，整个建筑模块展开完毕。

建筑模块展开后，可根据实际需要，将若干个建筑模块(即舱体)进行连接，形成建筑群。

Claims (8)

1.一种应用于月球建筑的六边形充气展开建筑模块，其特征在于：它包括折展支架以及充气膜，其中所述折展支架包括三个推拉舱门(1)、三组顶部滑轨(2)、三组底部滑轨(3)及上下正对布置的正六边形顶板(4)与正六边形底板(5)，其中正六边形顶板(4)的周向均布三个顶部侧板(6)，且三个顶部侧板(6)对应与正六边形顶板(4)的三个侧面铰接，正六边形底板(5)的周向均布三个底部侧板(7)，且三组底部滑轨(3)与三个底部侧板(7)交错布置且对应与正六边形底板(5)的六个侧面铰接；

建筑模块折叠状态下，顶部侧板(6)、底部侧板(7)、推拉舱门(1)、顶部滑轨(2)及底部滑轨(3)均竖向布置，三个推拉舱门(1)对应位于三个顶部侧板(6)的正下方且推拉舱门(1)与顶部侧板(6)之间对应通过顶部滑轨(2)连接，顶部滑轨(2)的一端部与顶部侧板(6)之间、顶部滑轨(2)的另一端部与推拉舱门(1)的顶部之间以及推拉舱门(1)的底部与底部滑轨(3)之间均为滑动连接；

建筑模块展开状态下，正六边形底板(5)、三个底部侧板(7)以及三组底部滑轨(3)均位于同一水平面，三个推拉舱门(1)滑动至底部滑轨(3)的另一端，充气膜充气展开且展开后的充气膜横截面呈六边形结构。

2.根据权利要求1所述的一种应用于月球建筑的六边形充气展开建筑模块，其特征在于：正六边形底板(5)的底部安装有若干第一定位杆(8)，推拉舱门(1)的门框底部安装有至少两个第二定位杆(9)，第一定位杆(8)及第二定位杆(9)均为轴向伸缩杆。

3.根据权利要求2所述的一种应用于月球建筑的六边形充气展开建筑模块，其特征在于：每个定位杆在竖直状态下，其靠近月壤的一端设置有伸缩式限位爪(10)。

4.根据权利要求2或3所述的一种应用于月球建筑的六边形充气展开建筑模块，其特征在于：若干第一定位杆(8)沿正六边形底板(5)的周向均布。

5.根据权利要求1所述的一种应用于月球建筑的六边形充气展开建筑模块，其特征在于：充气膜的顶部及底部分别对应与正六边形顶板(4)及正六边形底板(5)密封连接，充气膜的侧面与三个推拉舱门(1)密封连接。

6.根据权利要求1、2、3或5所述的一种应用于月球建筑的六边形充气展开建筑模块，其特征在于：底部滑轨(3)展开状态下呈H形结构。

7.根据权利要求6所述的一种应用于月球建筑的六边形充气展开建筑模块，其特征在于：推拉舱门(1)与顶部滑轨(2)之间以及推拉舱门(1)与底部滑轨(3)之间分别通过滑轮连接。

8.根据权利要求1所述的一种应用于月球建筑的六边形充气展开建筑模块，其特征在于：推拉舱门(1)为矩形结构。

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