可增容轨道舱 |
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| 申请号 | CN201610343163.9 | 申请日 | 2016-05-16 | 公开(公告)号 | CN105857648A | 公开(公告)日 | 2016-08-17 |
| 申请人 | 李新亚; | 发明人 | 李新亚; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种可增容轨道舱，包括内舱(1)、中舱(2)、外舱(3)。可增容轨道舱由运载火箭发射升空过程中，内舱(1)和中舱(2)潜藏在外舱(3)内。可增容轨道舱入轨后内舱(1)和中舱(2)从外舱(3)中向外伸出，其上供宇航员生活或工作的空间增大。构建相同规模空间站，相较单舱发射，发射可增容轨道舱可减少发射次数，节省发射经费，节省人 力 物力，能让大量地面科研人员有更多时间从事科研工作。“增容”过程中宇航员无须出舱，操作程序简单，强度不大，时间短、安全可靠。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种可增容轨道舱，其由运载火箭发射到太空与空间站(4)对接后，长期留驻空中，供宇航员生活或工作；其特征在于： |
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| 说明书全文 | 可增容轨道舱技术领域[0001] 本发明涉及一种可增容轨道舱，尤其是其升空与空间站对接后可供宇航员生活或工作的有效容积可增大的可增容轨道舱。 背景技术[0002] 当前由运载火箭发射的与空间站对接的轨道舱只一个舱，一个舱的容积有限，不能供较多宇航员生活和科学实验。为了扩大空间站的规模，须多次发射。多次发射，既不经济，又消耗大批科技人员的大量时间、精力和心血，运载火箭的效益未能最大发挥。 发明内容[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种在太空中有效容积可增大、操作程序简易、火箭发射效益高、安全可靠的可增容轨道舱。 [0004] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案为： [0005] 一种可增容轨道舱，其由运载火箭发射到太空与公知空间站对接后，长期留驻空中，供宇航员生活或工作。 [0006] 可增容轨道舱与空间站对接后，其有效容积可增大，能供较多宇航员生活或工作。该可增容轨道舱有效容积的增大简称为“增容”。 [0007] 可增容轨道舱由内舱、中舱和外舱构成。 [0008] 可增容轨道舱上内舱的公知内舱前锥段、圆筒状的公知内舱中段、内舱环形板为整体且这三构件的轴线重合。该内舱中段的外圆周表面上均匀分布多个相同的凹进的沿轴向的内舱定位槽，该内舱定位槽从该内舱中段的前端直达后端。该内舱中段的前端与该内舱前锥段的后端相接。该内舱前锥段的前端与相应位置的圆盘状公知内舱对接机械装置的后侧向面固紧连接。该内舱中段的后端与该内舱环形板相接，二者内径相等，但该内舱环形板的外径大于该内舱中段的外径。该内舱中段外侧的该内舱环形板上的同一圆周上均匀分布多个相同的沿轴向贯穿该内舱环形板的内舱螺孔，这多个内舱螺孔的轴线都与该内舱中段的轴线平行且等距。该内舱螺孔内的螺纹与带螺帽螺栓的螺纹啮合。 [0009] 可增容轨道舱上的中舱套装于内舱外，其由圆筒状的公知中舱中段、中舱前环形板、中舱后环形板组成为整体，且这三构件的轴线都与该内舱上内舱中段的轴线重合。该中舱中段的外圆周表面上均匀分布多个相同的凹进的沿轴向的中舱定位槽，该中舱定位槽从该中舱的前端直达该中舱中段的后端。该中舱中段的前端与中舱前环形板相接，该中舱中段的后端与该中舱后环形板相接。该中舱前环形板的外径等于该中舱中段的外径，该中舱前环形板的内径小于该中舱中段的内径但等于该内舱中段的外径。该中舱前环形板的内圆周表面上沿径向向内伸出多个中舱定位片，这多个中舱定位片与该内舱上的内舱定位槽数量对应、位置分别一一对应。该中舱定位片位于对应的该内舱定位槽内，其轴向长度等于或小于该中舱前环形板的轴向厚度，其横断面和该内舱定位槽的横断面均为矩形且对应边的边长相等，其内侧向面与相应位置的该内舱定位槽的底面轴向活动接触。该内舱上的内舱环形板，其外径等于该中舱中段的内径，其外弧面与相应位置的该中舱中段的内圆周表面活动接触。圆环状中舱前垫片，其前环面固紧粘合在该中舱前环形板的后环面上，其轴线与该内舱中段的轴线重合，其内径等于该中舱前环形板的内径，其外径等于该中舱中段的内径。多个中舱螺栓，其前端分别通过该中舱前垫片上的对应圆孔后与相应位置的该中舱前环形板的后环面固紧连接，其与该内舱上的内舱螺孔数量对应、轴向位置分别一一对应，每个该中舱螺栓的轴线与对应的该内舱螺孔的轴线重合，其横断面直径略小于该内舱螺孔的内径。该中舱后环形板，其内径小于该内舱中段的内径，其外径大于该中舱中段的外径。多个中舱内孔均匀分布在该内舱中段内侧的该中舱后环形板的同一圆周上，且沿轴向贯穿该中舱后环形板，其轴线与该内舱中段的轴线平行且等距。与该内舱螺孔轴向位置对应的该中舱后环形板上贯穿有中舱中孔，该中舱中孔的轴线与对应的该内舱螺孔的轴线重合且其内径略大于该内舱螺孔的内径。与该中舱中孔位置对应的该中舱后环形板的后环面上有凹进的圆形的中舱螺帽孔，其凹进的深度小于该中舱后环形板的轴向厚度，其内径大于该中舱中孔的内径，其轴线与对应的该中舱中孔的轴线重合。多个中舱外孔匀分布在该中舱中段外侧的该中舱后环形板上的同一圆周上，其沿轴向贯穿该中舱后环形板，其轴线与该内舱中段的轴线平行且等距。圆环状中舱后垫片，其后环面与相应位置的该中舱后环形板的前环面固紧粘合，其轴线与该内舱中段的轴线重合，其外径等于该中舱中段的内径，其内径等于该内舱中段的内径，其上与该中舱中孔对应的位置有贯通圆孔，该圆孔的内径等于该中舱中孔的内径。该内舱中段、该内舱环形板、该中舱后垫片的轴向总长度，等于或大于该中舱中段和该中舱前环形板的轴向总长度。该中舱的上述结构决定其在该内舱上，可以沿轴向相对滑动，但不能沿径向相对移动，也不能相对转动，还不可能分离。 [0010] 可增容轨道舱上的外舱套装于中舱外，其由圆筒状的公知外舱中段、外舱前环形板、外舱后环形板、公知外舱后锥段组成为整体且这四构件的轴线都与内舱上内舱中段的轴线重合。该外舱中段的前端与该外舱前环形板相接，该外舱中段的后端与该外舱后环形板相接，该外舱后锥段的前端与该外舱后环形板相接，该外舱后锥段的后端与相应位置的圆盘状公知外舱对接机械装置的前圆面固紧连接，该外舱对接机械装置的轴线与该内舱中段的轴线重合。该外舱前环形板，其外径等于该外舱中段的外径，其内径小于该外舱中段的内径但等于该中舱上中舱中段的外径。该中舱上的中舱后环形板的外径等于该外舱中段的内径，该中舱后环形板的外圆周表面与相应位置的该外舱中段的内圆周表面活动接触。圆环状外舱前垫片，其前环面与该外舱前环形板的后环面固紧粘合，其轴线与该内舱中段的轴线重合，其内径等于该外舱前环形板的内径，其外径等于该外舱中段的内径。多个外舱前螺栓，其前端分别通过该外舱前垫片上对应圆孔后与相应位置的该外舱前环形板的后环面固紧连接，其与该中舱上的中舱外孔数量对应、轴向位置分别一一对应，每个该外舱前螺栓的轴线与对应的该中舱外孔的轴线重合，其横断面直径等于或略小于该中舱外孔的内径。该外舱前环形板的内圆周表面上沿径向向内伸出多个外舱定位片，这多个外舱定位片与该中舱上的中舱定位槽数量对应、位置分别一一对应；该外舱定位片位于对应的该中舱定位槽内，其轴向长度等于或小于该外舱前环形板的轴向厚度，其横断面和该中舱定位槽的横断面均为矩形且对应边的边长相等，其内侧向面与相应位置的该中舱定位槽的底面轴向活动接触。该外舱后环形板，其内径等于或小于该中舱后环形板的内径，其外径等于该外舱中段的外径。圆环状外舱后垫片，其后环面与相应位置的该外舱后环形板的前环面固紧粘合，其轴线与该内舱中段的轴线重合，其内径等于该中舱后环形板的内径，其外径等于该外舱中段的内径。多个外舱后螺栓，其后端分别通过该外舱后垫片上对应圆孔后与相应位置的该外舱后环形板的前环面固紧连接，其与该中舱上的中舱内孔数量对应、轴向位置分别一一对应，每个该外舱后螺栓的轴线与对应的该中舱内孔的轴线重合，其横断面直径等于或略小于该中舱内孔的内径。该中舱中段、该中舱上的中舱前环形板、该中舱后环形板、该外舱后垫片沿轴向的总长度，等于或大于该外舱中段和该外舱前环形板的轴向总长度。该外舱的上述结构决定其在该中舱上，可以沿轴向相对滑动，但不能沿径向相对移动，也不能相对转动，还不可能分离。 [0011] 可增容轨道舱在用运载火箭发射升空前须完成以下安装：带螺帽螺栓穿过中舱上的中舱中孔后旋进内舱上的内舱螺孔中，将该内舱和该中舱牢固结合为整体，此时该带螺帽螺栓的螺帽潜藏在该中舱上的中舱螺帽孔中。该外舱上的外舱后螺栓穿过该中舱上的中舱内孔后在其上固紧安装螺母，将该外舱和该中舱牢固结合为整体。由于中舱上的中舱后垫片和外舱上的外舱后垫片对空气的阻隔作用，该内舱内空间处于密封状态。将该外舱上的外舱对接机械装置与公知返回舱上的公知返回舱对接机械装置固紧连接。完成上述安装后，宇航员根据需要，可通过该内舱的内舱对接机械装置上的公知舱门进驻该内舱内，还可再从该内舱通过该外舱上的外舱对接机械装置和返回舱上的返回舱对接机械装置之间的公知舱门进驻该返回舱内，这时所述可增容轨道舱便可由运载火箭发射升空了。 [0012] 可增容轨道舱升空入轨后，返回舱后端所接的公知推进舱对该可增容轨道舱进行调姿和助推，使内舱前端的内舱对接机械装置与空间站上的公知空间站对接机械装置完成对接。该内舱中与该可增容轨道舱“增容”无关的宇航员转移到该空间站或该返回舱。留在该内舱内进行“增容”操作的宇航员穿戴好公知宇航服后便可进行第一次“增容”：旋下外舱上外舱后螺栓上的螺母，此过程该内舱内空气泄出。在移动装置的推动下，使该外舱相对该中舱沿轴向向后缓慢滑动，当该外舱上的外舱前螺栓的后端通过该中舱上的中舱外孔向后穿出后，在该外舱前螺栓上固紧安装螺母，将该外舱与该中舱牢固结合为整体。接着进行第二次“增容”：螺栓旋转工具伸进该中舱上的中舱螺帽孔中，将带螺帽螺栓从该内舱上的内舱螺孔中旋出后移开。再借助移动装置的推动，使该中舱相对该内舱沿轴向向后缓慢滑动，当该中舱上的中舱螺栓的后端通过该内舱螺孔向后穿出后，在该中舱螺栓上固紧装上螺母，将该中舱与该内舱牢固结合为整体。此时由于该中舱上的中舱前垫片和该外舱上的外舱前垫片对空气的阻隔作用，该内舱、该中舱、该外舱内空间都处于密封状态，重新注入空气后宇航员便可在其内生活或工作了。 [0013] 上文所述移动装置是返回舱后端连接的推进舱上的公知反推火箭，当该反推火箭点火后，产生的推力克服摩擦阻力，便可实现“增容”。 [0014] 为延长可增容轨道舱的工作寿命，可增容轨道舱上的中舱前垫片、外舱前垫片、中舱后垫片、外舱后垫片在恶劣空间环境中能较长时间不老化。 [0015] 为保障宇航员安全，可增容轨道舱内有宇航员生活或工作的空间中的构件，转角处应采用圆角结构；该可增容轨道舱“增容”后，外舱上的外舱后螺栓应当取下且连同带螺帽螺栓一并收藏，中舱上的中舱螺栓、外舱上的外舱前螺栓都不得从所接螺母中向外伸出；该可增容轨道舱“增容”前，外舱上的外舱后螺栓不得从其上螺母中向外伸出。 [0016] 为使可增容轨道舱“增容”快速、顺利，中舱上的中舱螺栓、外舱上的外舱前螺栓、外舱后螺栓横断面的直径宜相同，螺纹结构也宜相同，在这种情况下与之配合的螺母可以通用。 [0017] 可增容轨道舱“增容”后需要螺母的数量大于“增容”前，宇航员须带够该螺母以供“增容”时用。 [0018] 可增容轨道舱在“增容”过程中为了不损坏，返回舱后端连接的推进舱上的反推火箭点火后产生的推力的大小和点火时间须严格控制，总的原则是这样的： [0019] 第一次“增容”，开始阶段推力略大于中舱作用于外舱的静摩擦力；该外舱相对该中舱向后缓慢滑动时，将推力的大小调节到等于该中舱作用于该外舱的滑动摩擦力；该外舱上的外舱前螺栓快要伸进该中舱上的中舱外孔中时，该反推火箭停止工作，使该外舱因惯性其外舱前螺栓的后端从该中舱外孔的后端露出时，在滑动摩擦力作用下该外舱与该中舱的相对速度减小为零。 [0020] 第二次“增容”，开始阶段推力略大于内舱作用于中舱的静摩擦力；该中舱相对该内舱向后缓慢滑动时，将推力的大小调节到等于该内舱作用于该中舱的滑动摩擦力；该中舱上的中舱螺栓快要伸进该内舱上的内舱螺孔时，该反推火箭停止工作，使该中舱因惯性其中舱螺栓的后端从该内舱螺孔的后端露出时，在滑动摩擦力作用下该中舱与该内舱的相对速度减小为零。 [0021] 由于外舱与中舱或中舱与内舱之间摩擦力的大小不恒定，反推火箭可能需要多次点火且控制好点火的时间，不断进行调节。 [0023] 可增容轨道舱内舱上的内舱定位槽之一与相距最近的中舱上的中舱定位槽，可以在同一径向上，也可以不在同一径向上。 [0024] 采用这样的结构后，可增容轨道舱升空入轨后通过“增容”，其有效容积显著增大，可供较多宇航在其内生活或工作。构建相同规模空间站，相较单舱发射，发射可增容轨道舱可减少发射次数，节省发射经费，节省人力物力，能让大量地面科研人员有更多时间从事科研工作。 [0025] 采用这样的结构后，宇航员在可增容轨道舱内就能完成“增容”，程序简单，强度不大，操作时间不长，需要携带的零件不多，剩余零件少。 [0026] 采用这样的结构后，在“增容”过程中，可增容轨道舱上的外舱前垫片对外舱与中舱的轻微碰撞起缓冲作用，可增容轨道舱上的中舱前垫片对中舱与内舱的轻微碰撞起缓冲作用，加之操作的宇航员无须出舱，“增容”是安全的。 [0028] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。 [0029] 图1是可增容轨道舱在升空过程中的纵向剖面图。 [0030] 图2是沿图1中A-A线的横向剖面图。 [0031] 图3是可增容轨道舱第一次“增容”完成后的纵向剖面图。 [0032] 图4是可增容轨道舱第二次“增容”完成后的纵向剖面图。 具体实施方式[0033] 一种可增容轨道舱，其由运载火箭发射到太空与公知空间站4对接后，长期留驻空中，供宇航员生活或工作。 [0034] 可增容轨道舱与空间站4对接后，其有效容积可增大，能供较多宇航员生活或工作，该可增容轨道舱有效容积的增大简称为“增容”。 [0035] 如图1至图4各图所示，可增容轨道舱由内舱1、中舱2和外舱3构成。 [0036] 如图1至图4各图所示，可增容轨道舱上的内舱1的公知内舱前锥段1e、圆筒状的公知内舱中段1f、内舱环形板1b为整体且这三构件的轴线重合；该内舱中段1f的外圆周表面上均匀分布多个相同的凹进的沿轴向的内舱定位槽1c，该内舱定位槽1c从该内舱中段1f的前端直达后端；该内舱中段1f的前端与该内舱前锥段1e的后端相接，该内舱前锥段1e的前端与相应位置的圆盘状公知内舱对接机械装置1a的后侧向面固紧连接；该内舱中段1f的后端与该内舱环形板1b相接，二者内径相等，但该内舱环形板1b的外径大于该内舱中段1f的外径；该内舱中段1f外侧的该内舱环形板1b上的同一圆周上均匀分布多个相同的沿轴向贯穿该内舱环形板1b的内舱螺孔1d，这多个内舱螺孔1d的轴线都与该内舱中段1f的轴线平行且等距；该内舱螺孔1d内的螺纹与带螺帽螺栓14的螺纹啮合。 [0037] 如图1至图4各图所示，可增容轨道舱上的中舱2套装于内舱1外，其由圆筒状的公知中舱中段2c、中舱前环形板2a、中舱后环形板2b组成为整体，且这三构件的轴线都与该内舱1上内舱中段1f的轴线重合；该中舱中段2c的外圆周表面上均匀分布多个相同的凹进的沿轴向的中舱定位槽2d，该中舱定位槽2d从该中舱2的前端直达该中舱中段2c的后端；该中舱中段2c的前端与中舱前环形板2a相接，该中舱中段2c的后端与该中舱后环形板2b相接；该中舱前环形板2a的外径等于该中舱中段2c的外径，该中舱前环形板2a的内径小于该中舱中段2c的内径但等于该内舱中段1f的外径；该中舱前环形板2a的内圆周表面上沿径向向内伸出多个中舱定位片2h，这多个中舱定位片2h与该内舱1上的内舱定位槽1c数量对应、位置分别一一对应，该中舱定位片2h位于对应的该内舱定位槽1c内，其轴向长度等于或小于该中舱前环形板2a的轴向厚度，其横断面和该内舱定位槽1c的横断面均为矩形且对应边的边长相等，其内侧向面与相应位置的该内舱定位槽1c的底面轴向活动接触；该内舱1上的内舱环形板1b，其外径等于该中舱中段2c的内径，其外弧面与相应位置的该中舱中段2c的内圆周表面活动接触；圆环状中舱前垫片6，其前环面固紧粘合在该中舱前环形板2a的后环面上，其轴线与该内舱中段1f的轴线重合，其内径等于该中舱前环形板2a的内径，其外径等于该中舱中段2c的内径；多个中舱螺栓11，其前端分别通过该中舱前垫片6上的对应圆孔后与相应位置的该中舱前环形板2a的后环面固紧连接，其与该内舱1上的内舱螺孔1d数量对应、轴向位置分别一一对应，每个该中舱螺栓11的轴线与对应的该内舱螺孔1d的轴线重合，其横断面直径略小于该内舱螺孔1d的内径；该中舱后环形板2b，其内径小于该内舱中段1f的内径，其外径大于该中舱中段2c的外径；多个中舱内孔2e均匀分布在该内舱中段1f内侧的该中舱后环形板2b的同一圆周上，且沿轴向贯穿该中舱后环形板2b，其轴线与该内舱中段 1f的轴线平行且等距；与该内舱螺孔1d轴向位置对应的该中舱后环形板2b上贯穿有中舱中孔2f，该中舱中孔2f的轴线与对应的该内舱螺孔1d的轴线重合且其内径略大于该内舱螺孔 1d的内径；与该中舱中孔2f位置对应的该中舱后环形板2b的后环面上有凹进的圆形的中舱螺帽孔2i，其凹进的深度小于该中舱后环形板2b的轴向厚度，其内径大于该中舱中孔2f的内径，其轴线与对应的该中舱中孔2f的轴线重合；多个中舱外孔2g匀分布在该中舱中段2c外侧的该中舱后环形板2b上的同一圆周上，其沿轴向贯穿该中舱后环形板2b，其轴线与该内舱中段1f的轴线平行且等距；圆环状中舱后垫片7，其后环面与相应位置的该中舱后环形板2b的前环面固紧粘合，其轴线与该内舱中段1f的轴线重合，其外径等于该中舱中段2c的内径，其内径等于该内舱中段1f的内径，其上与该中舱中孔2f对应的位置有贯通圆孔，该圆孔的内径等于该中舱中孔2f的内径；该内舱中段1f、该内舱环形板1b、该中舱后垫片7的轴向总长度，等于或大于该中舱中段2c和该中舱前环形板2a的轴向总长度；该中舱2的上述结构决定其在该内舱1上，可以沿轴向相对滑动，但不能沿径向相对移动，也不能相对转动，还不可能分离。 [0038] 如图1至图4各图所示，可增容轨道舱上的外舱3套装于中舱2外，其由圆筒状的公知外舱中段3f、外舱前环形板3b、外舱后环形板3c、外舱后锥段3e组成为整体且这四构件的轴线都与内舱1上内舱中段1f的轴线重合；该外舱中段3f的前端与该外舱前环形板3b相接，该外舱中段3f的后端与该外舱后环形板3c相接，该外舱后锥段3e的前端与该外舱后环形板3c相接，该外舱后锥段3e的后端与相应位置的圆盘状公知外舱对接机械装置3a的前圆面固紧连接，该外舱对接机械装置3a的轴线与该内舱中段1f的轴线重合；该外舱前环形板3b，其外径等于该外舱中段3f的外径，其内径小于该外舱中段3f的内径但等于该中舱2上中舱中段2c的外径；该中舱2上的中舱后环形板2b的外径等于该外舱中段3f的内径，该中舱后环形板2b的外圆周表面与相应位置的该外舱中段3f的内圆周表面活动接触；圆环状外舱前垫片 8，其前环面与该外舱前环形板3b的后环面固紧粘合，其轴线与该内舱中段1f的轴线重合，其内径等于该外舱前环形板3b的内径，其外径等于该外舱中段3f的内径；多个外舱前螺栓 12，其前端分别通过该外舱前垫片8上对应圆孔后与相应位置的该外舱前环形板3b的后环面固紧连接，其与该中舱2上的中舱外孔2g数量对应、轴向位置分别一一对应，每个该外舱前螺栓12的轴线与对应的该中舱外孔2g的轴线重合，其横断面直径等于或略小于该中舱外孔2g的内径；该外舱前环形板3b的内圆周表面上沿径向向内伸出多个外舱定位片3d，这多个外舱定位片3d与该中舱2上的中舱定位槽2d数量对应、位置分别一一对应；该外舱定位片 3d位于对应的该中舱定位槽2d内，其轴向长度等于或小于该外舱前环形板3b的轴向厚度，其横断面和该中舱定位槽2d的横断均为矩形且对应边的边长相等，其内侧向面与相应位置的该中舱定位槽2d的底面轴向活动接触；该外舱后环形板3c，其内径等于或小于该中舱后环形板2b的内径，其外径等于该外舱中段3f的外径；圆环状外舱后垫片9，其后环面与相应位置的该外舱后环形板3c的前环面固紧粘合，其轴线与该内舱中段1f的轴线重合，其内径等于该中舱后环形板2b的内径，其外径等于该外舱中段3f的内径；多个外舱后螺栓13，其后端分别通过该外舱后垫片9上对应圆孔后与相应位置的该外舱后环形板3c的前环面固紧连接，其与该中舱2上的中舱内孔2e数量对应、轴向位置分别一一对应，每个该外舱后螺栓13的轴线与对应的该中舱内孔2e的轴线重合，其横断面直径等于或略小于该中舱内孔2e的内径；该中舱中段2c、该中舱2上的中舱前环形板2a、该中舱后环形板2b、该外舱后垫片9沿轴向的总长度，等于或大于该外舱中段3f和该外舱前环形板3b的轴向总长度；该外舱3的上述结构决定其在该中舱2上，可以沿轴向相对滑动，但不能沿径向相对移动，也不能相对转动，还不可能分离。 [0039] 如图1所示，可增容轨道舱在用运载火箭发射升空前须完成以下安装：带螺帽螺栓14穿过中舱2上的中舱中孔2f后旋进内舱1上的内舱螺孔1d中，将该内舱1和该中舱2牢固结合为整体，此时该带螺帽螺栓14的螺帽潜藏在该中舱2上的中舱螺帽孔2i中；该外舱3上的外舱后螺栓13穿过该中舱2上的中舱内孔2e后在其上固紧安装螺母10，将该外舱3和该中舱 2牢固结合为整体；由于中舱2上的中舱后垫片7和外舱3上的外舱后垫片9对空气的阻隔作用，该内舱1内空间处于密封状态；将该外舱3上的外舱对接机械装置3a与公知返回舱5上的公知返回舱对接机械装置5a固紧连接；完成上述安装后，宇航员根据需要，可通过该内舱1的内舱对接机械装置1a上的公知舱门进驻该内舱1内，还可再从该内舱1通过该外舱3上的外舱对接机械装置3a和该返回舱5上的返回舱对接机械装置5a之间的公知舱门进驻该返回舱5内，这时所述可增容轨道舱便可由运载火箭发射升空了。 [0040] 如图1、图3、图4所示，可增容轨道舱升空入轨后，返回舱5后端所接的公知推进舱对该可增容轨道舱进行调姿和助推，使内舱1前端的内舱对接机械装置1a与空间站4上的公知空间站对接机械装置4a完成对接；该内舱1中的与该可增容轨道舱“增容”无关的宇航员转移到该空间站4或该返回舱5；留在该内舱1内进行“增容”操作的宇航员穿戴好公知宇航服后便可进行第一次“增容”：旋下外舱3上外舱后螺栓13上的螺母10，此过程该内舱1内空气泄出；在移动装置的推动下，使该外舱3相对该中舱2沿轴向向后缓慢滑动，当该外舱3上的外舱前螺栓12的后端通过该中舱2上的中舱外孔2g向后穿出后，在该外舱前螺栓12上固紧安装螺母10，将该外舱3与该中舱2牢固结合为整体；接着进行第二次“增容”：螺栓旋转工具伸进该中舱2上的中舱螺帽孔2i中，将带螺帽螺栓14从该内舱1上的内舱螺孔1d中旋出后移开；再借助移动装置的推动，使该中舱2相对该内舱1沿轴向向后缓慢滑动，当该中舱2上的中舱螺栓11的后端通过该内舱螺孔1d向后穿出后，在该中舱螺栓11上固紧装上螺母10，将该中舱2与该内舱1牢固结合为整体；此时由于该中舱2上的中舱前垫片6和该外舱3上的外舱前垫片8对空气的阻隔作用，该内舱1、该中舱2、该外舱3内空间都处于密封状态，重新注入空气后宇航员便可在其内生活或工作了。 [0041] 上文所述移动装置是返回舱5后端连接的推进舱上的公知反推火箭，当该反推火箭点火后，产生的推力克服摩擦阻力，便可实现“增容”。 [0042] 如图1、图3、图4所示，为延长可增容轨道舱的工作寿命，可增容轨道舱上的中舱前垫片6、外舱前垫片8、中舱后垫片7、外舱后垫片9在恶劣空间环境中能较长时间不老化。 [0043] 如图1、图3、图4所示，为保障宇航员安全，可增容轨道舱内有宇航员生活或工作的空间中的构件，转角处应采用圆角结构；该可增容轨道舱“增容”后，外舱3上的外舱后螺栓13应当取下且连同带螺帽螺栓14一并收藏，中舱2上的中舱螺栓11、外舱3上的外舱前螺栓 12都不得从所接螺母10中向外伸出；该可增容轨道舱“增容”前，外舱3上的外舱后螺栓13不得从其上螺母10中向外伸出。 [0044] 如图1、图3、图4所示，为使可增容轨道舱“增容”快速、顺利，中舱2上的中舱螺栓11、外舱3上的外舱前螺栓12和外舱后螺栓13横断面的直径宜相同，螺纹结构也宜相同，在这种情况下与之配合的螺母10可以通用。 [0045] 如图1、图3、图4所示，可增容轨道舱“增容”后需要螺母10的数量大于“增容”前，宇航员须带够该螺母10以供“增容”时用。 [0046] 如图1、图3、图4所示，可增容轨道舱在“增容”过程中为了不损坏，返回舱5后端连接的推进舱上的反推火箭点火后产生的推力的大小和点火时间须严格控制，总的原则是这样的： [0047] 第一次“增容”，开始阶段推力略大于中舱2作用于外舱3的静摩擦力；该外舱3相对中舱2向后缓慢滑动时，将推力的大小调节到等于该中舱2作用于该外舱3的滑动摩擦力；该外舱3上的外舱前螺栓12快要伸进该中舱2上的中舱外孔2g中时，该反推火箭停止工作，使该外舱3因惯性其外舱前螺栓12的后端从该中舱外孔2g的后端露出时，在滑动摩擦力作用下该外舱3与该中舱2的相对速度减小为零。 [0048] 第二次“增容”，开始阶段推力略大于内舱1作用于该中舱2的静摩擦力；该中舱2相对该内舱1向后缓慢滑动时，将推力的大小调节到等于该内舱1作用于该中舱2的滑动摩擦力；该中舱2上的中舱螺栓11快要伸进该内舱1上的内舱螺孔1d中时，该反推火箭停止工作，使该中舱2因惯性其中舱螺栓11的后端从该内舱螺孔1d的后端露出时，在滑动摩擦力作用下该中舱2与该内舱1的相对速度减小为零。 [0049] 由于外舱3与中舱2或中舱2与内舱1之间摩擦力的大小不恒定，反推火箭可能需要多次点火且控制好点火的时间，不断进行调节。 [0051] 如图2所示，可增容轨道舱内舱1上的内舱定位槽1c之一与相距最近的中舱2上的中舱定位槽2d，可以在同一径向上，也可以不在同一径向上。 [0052] 说明： [0053] 中舱2上的中舱定位片2h与内舱1上的内舱定位槽1c的结构精度，以及外舱3上的外舱定位片3d与中舱2上的中舱定位槽2d的结构精度，是顺利可靠实现“增容”的关键。只有非常高的结构精度，相互配合才能协同，在“增容”过程中，该外舱3上的外舱前螺栓12才能精准自动伸进中舱2上的中舱外孔2g中，该中舱2上的中舱螺栓11才能精准自动伸进内舱1上的内舱螺孔1d中。 [0054] 在第一次“增容”过程中，让可增容轨道舱内空气向外泄出是必要的。如果空气不泄出，取下带螺帽螺栓14后，由于舱外是真空，外舱3在舱内空气压力作用下便会相对中舱2快速向后运动，接着与该中舱2发生剧烈碰撞。空气泄出可排除这种难以控制的破坏。但由于舱内没有空气，操作“增容”工作的宇航员必须穿戴宇航服，宇航服上的生命保障系统可保障其安全。 [0055] 可增容轨道舱上起密封作用的中舱前垫片6、外舱前垫片8、中舱后垫片7、外舱后垫片9的性能和质量，决定了该可增容轨道舱的工作寿命和宇航员的安全。所谓性能指富有弹性，所谓质量指长期不老化。该可增容轨道舱与空间站4对接后成为空间站的一部分，长期留驻高空，其工作寿命十年左右，加之空间环境恶劣，因而对这些垫片的性能和质量的要求须高度重视。 [0056] 下面根据当前科技水平谈谈可增容轨道舱的“增容”效果。 [0057] 设外舱3上外舱前环形板3b的前环面与外舱后环形板3c的后环面之间的轴向距离为5.6m，外舱中段3f的外径为4.4m，外舱中段3f、中舱中段2c、内舱中段1f的径向厚度均为0.15m，外舱中段3f的内圆周表面与中舱中段2c的外圆周表面的径向距离为0.2m，中舱中段 2c的内圆周表面与内舱中段1f的外圆周表面的径向距离为0.2m，外舱前环形板3b、外舱后环形板3c、中舱前环形板2a、中舱后环形板2b、内舱环形板1b的轴向厚度均为0.15m，中舱前垫片6、外舱前垫片8、中舱后垫片7、外舱后垫片9的轴向厚度均为0.01m。 [0058] 外舱3内空间的高度为5.13m、直径为4.1m，其空间的容积约为67.7m3。 [0059] 中舱2内空间的高度为4.98m、直径为3.4m，其空间的容积约为45.2m3。 [0060] 内舱1内空间的高度为5.29m、直径为2.7m，其空间的容积约为30.3m3。 [0061] 内舱1、中舱2、外舱3内空间的总容积为143.2m3，是外舱3内空间容积的2.1倍。也就是说，为增大空间站的规模，一次发射可增容轨道舱，可抵当两次发射只有一个舱的轨道舱。上面的数据表明，可增容轨道舱具有现实实用价值。 [0062] 当然，根据可增容轨道舱的工作原理，可以由更多舱或较少舱组成。还可以不用返回舱5，将外舱3的外舱对接机械装置3a改与推进舱的对接机械装置对接。还可以将外舱3的外舱对接机械装置3a改与空间站4的空间站对接机械装置4a对接，内舱1的内舱对接机械装置1a改与返回舱5的返回舱对接机械装置5a或推进舱的对接机械装置对接。这样的变换均落在本发明的保护范围之内。 |
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