一种用于航天器的缓冲气囊系统的制作方法

1.本发明涉及一种用于航天器的缓冲气囊系统，属于载人航天飞行器无损回收技术领域。


背景技术：

2.缓冲气囊是继着陆腿、反推发动机之外，另一种行之有效的着陆缓冲方式，此种方式是通过降落伞将航天器稳降速度控制在7m/s到10m/s之间，缓冲气囊在航天器稳降后进行充气并在着陆前充满，在着陆瞬间，通过气囊内气体压缩变形排气吸收着陆能量，衰减航天器的机械能，降低其着陆过程的过载和最终着陆速度，有效保护航天员的生命安全，同时对航天器结构、舱内仪器设备等进行有效保护，保证航天器的无损回收，达到重复使用的目的。
3.缓冲气囊由柔性织物制成，安装在航天器的着陆面内部，通常在安装前需对缓冲气囊按照一定的方式进行折叠，良好的折叠方式不仅可以提高折叠效率，减少缓冲气囊占用航天器的有效体积，还能保证缓冲气囊在充气时顺序展开，避免出现钩挂和局部应力集中的现象产生。
4.在折叠状态的缓冲气囊安装到航天器上后，通常还需要通过包布和封包绳等将其包装约束在一定的安装空间内，防止其在发射和在轨时与舱内其他产品接触出现干扰，同时通过一定强度的封包，还可以用包布和封包绳承担气囊内部残存气体的真空膨胀力，避免膨胀力施加给航天器的大底或舱盖，造成意外。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，解决了缓冲气囊的折叠与封包问题。
6.本发明目的通过以下技术方案予以实现：
7.一种用于航天器的缓冲气囊系统，包括缓冲气囊和封包装置；
8.缓冲气囊上设置放气口或通过充气口能够将囊内气体排出，封包装置包括四块包布、若干根压条、两根抽紧绳和一根封包绳；包布形状和尺寸根据在航天器上的安装形式确定，保证将气囊完全包裹后紧致不松弛，包布上设置若干个扣襻用于穿抽紧绳，封包绳的强度弱于抽紧绳强度；在航天器上缓冲气囊的安装区域打相应的安装孔用于安装包布及压条；
9.缓冲气囊折叠时找到充气口位置，将充气口位置放到最下面，以充气口为中心，沿缓冲气囊的长度方向从两边各进行“z”字型对称折叠，每一层折叠宽度相同，折叠宽度应与缓冲气囊在航天器上安装区域的宽度一致，长度方向折叠完毕后再沿缓冲气囊宽度方向进行相同方式的“z”字型折叠；缓冲气囊整体折叠完毕后，其长宽形状尺寸与安装区域的尺寸一致；通过缓冲气囊进气口或放气口将气囊内部的气体抽除干净并堵上堵头。
10.优选的，四块包布上打安装孔，孔位与航天器上的安装孔位置相对应，通过压条和
螺钉与航天器固定。
11.优选的，封包绳先与包布上中间位置的扣襻打抽紧结固定；缓冲气囊按照设计与航天器连接固定后，将四块包布从四周收拢，两根收紧绳不带环扣的一端分别与侧边包布1和包布2上的扣襻暂时打结固定，然后从两边向中间顺序穿过包布3和包布4上的扣襻，到包布3中间扣襻上的封包绳的位置后，用封包绳的一端分别穿过两根抽紧端部的环扣，将封包绳的两端头收紧打两个平结固定，最后把封包绳结头通过胶带与包布3上中间扣襻缠绕粘接在一起。解开两根抽紧绳与包布1和2的固定端，从此端拉动抽紧绳使其抽紧，当抽紧绳基本拉直后再次与包布1和2上的扣襻打平结固定，剪掉多余的抽紧绳，整理包布后完成封包。
12.优选的，缓冲气囊充气时，通过自身充气膨胀力将封包绳崩断，两根抽紧绳从封包绳中脱出后再分别从包布3和4上的扣襻中抽脱，四块包布散开，气囊出包布后随着充气量的增加，z字型折叠依次展开，直至缓冲气囊完成充气成型。
13.优选的，封包绳先与包布上扣襻通过抽紧结连接固定，封包绳一端穿过两根抽紧绳的环扣后与另一端打结固定，接头部位不能留在两个抽紧绳环扣之间。
14.本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
15.(1)气囊着陆缓冲是航天器无损回收的主要着陆缓冲方案之一，气囊着陆前充气展开并达到预定的充气压力是保证其着陆缓冲的首要前提，因此必须通过合理的折叠方式保证其展开过程顺利，z字折叠能够实现气囊的顺利展开。z型折叠能够使气囊按照有序的方式层层叠放在一起，可以有效地减小占用空间，对航天器空间利用十分有利。
16.(2)缓冲气囊为柔性结构，通过包布和封包绳等约束固定，可以避免其在发射过程中受随机振动和冲击过载的影响发生偏移和运动，消除其与相邻设备和仪器干扰钩挂的可能。同时可以通过包布和封包绳承担其真空膨胀力，避免施加给航天器大底造成意外发生。
附图说明
17.图1为封包装置组成示意图。
18.图2为封包形式示意图。
19.图3为缓冲气囊的z字型折叠方式。
20.图4为气囊的封包绳的与抽紧绳的连接方式。
21.图5为包布示意图。
22.图6为抽紧绳示意图。
23.图7为包布与航天器的固定方式.
具体实施方式
24.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。
25.本发明针对航天器着陆舱无损回收用缓冲气囊，提出了一种用于航天器的缓冲气囊系统，主要涉及折叠与封包技术。所述的缓冲气囊上需设置放气口或通过充气口能够将囊内气体排出，封包装置包括四块包布、若干根压条、两根抽紧绳和一根封包绳。包布形状和尺寸根据在航天器上的安装形式设计，保证将气囊完全包裹后紧致不松弛，包布上设置若干个扣襻用于穿抽紧绳，封包绳的强度需弱于抽紧绳强度。需预先在航天器上缓冲气囊
的安装区域打相应的安装孔用于安装包布及压条。
26.缓冲气囊折叠时找到充气口位置，将充气口位置放到最下面，以充气口为中心，沿气囊的长度方向从两边各进行“z”字型对称折叠，每一层折叠宽度相同，折叠宽度应与气囊在航天器上安装区域的宽度一致，长度方向折叠完毕后再沿气囊宽度方向进行相同方式的“z”字型折叠。气囊整体折叠完毕后，其长宽形状尺寸应尽可能与安装区域的尺寸一致。通过气囊进气口或放气口将气囊内部的气体抽除干净并堵上堵头。
27.封包方式见图1、图2。四块包布上打安装孔，孔位与航天器上的安装孔位置相对应，通过压条和螺钉与航天器固定。封包绳先与包布3上中间位置的扣襻打抽紧结固定。缓冲气囊按照设计与航天器连接固定后，将四块包布从四周收拢，两根收紧绳不带环扣的一端分别与侧边包布1和包布2上的扣襻暂时打结固定，然后从两边向中间顺序穿过包布3和包布4上的扣襻，到包布3中间扣襻上的封包绳的位置后，用封包绳的一端分别穿过两根抽紧端部的环扣，将封包绳的两端头收紧打两个平结固定，最后把封包绳结头通过胶带与包布3上中间扣襻缠绕粘接在一起。解开两根抽紧绳与包布1和2的固定端，从此端拉动抽紧绳使其尽可能抽紧，但不能将封包绳拉断，当抽紧绳基本拉直后再次与包布1和2上的扣襻打平结固定，剪掉多余的抽紧绳，整理包布后完成封包。
28.气囊充气时，通过自身充气膨胀力将封包绳崩断，两根抽紧绳从封包绳中脱出后再分别从包布3和4上的扣襻中抽脱，四块包布散开，气囊出包布后随着充气量的增加，z字型折叠依次展开，直至气囊完成充气成型。
29.缓冲气囊的z字型折叠方式见图3，以充气口位置开始沿长度方向按照(3a)方式进行z型折叠。折叠宽度d应与航天器安装区域宽度相同，折叠完成后如果宽度方向尺寸大于安装区域尺寸，再按照(3b)的方式折叠。最后气囊的折叠尺寸应与安装区域尺寸一致。
30.气囊的封包绳的与抽紧绳的连接方式见图4，封包绳先与包布上扣襻通过抽紧结连接固定，封包绳一端穿过两根抽紧绳的环扣后与另一端打结固定，接头部位不能留在两个抽紧绳环扣之间。
31.包布见图5，压条为金属结构，上面开安装孔，空位与航天器上的安装孔位和包布上的安装孔位要互相对应。抽紧绳见图6，一端应设置环扣。包布与航天器的固定方式见图7。通过压条和螺钉与航天器固定。
32.实施例：
33.一种用于航天器的缓冲气囊系统，缓冲气囊采用“z”字型折叠，封包装置包括四块包布、若干根压条、两根抽紧绳和一根封包绳。
34.需预先在航天器缓冲气囊的安装区域打相应的安装孔用于安装包布及压条。安照缓冲气囊在航天器上的安装形式设计加工包布，包布尺寸保证将气囊完全包裹后紧致不松弛，包布上设置若干个扣襻用于穿抽紧绳，封包绳的强度需弱于抽紧绳强度。
35.缓冲气囊安装前，按照“z”字型方式折叠，折叠完成后尺寸应与安装尺寸一致，通过充气口将气囊内部气体抽除干净并堵上堵头。
36.包布通过压条和螺钉与航天器固定。封包绳先与包布3上中间位置的扣襻打抽紧结固定。缓冲气囊按照设计与航天器连接固定后，将四块包布从四周收拢，两根收紧绳不带环扣的一端分别与侧边包布1和包布2上的扣襻暂时打结固定，然后从两边向中间顺序穿过包布3和包布4上的扣襻，到包布3中间扣襻上的封包绳的位置后，用封包绳的一端分别穿过
两根抽紧端部的环扣，将封包绳的两端头收紧打两个平结固定，最后把封包绳结头通过胶带与包布3上中间扣襻缠绕粘接在一起。解开两根抽紧绳与包布1和2的固定端，从此端拉动抽紧绳使其尽可能抽紧，但不能将封包绳拉断，当抽紧绳基本拉直后再次与包布1和2上的扣襻打平结固定，剪掉多余的抽紧绳，整理包布后完成封包。
37.本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
38.本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

技术特征：
1.一种用于航天器的缓冲气囊系统，其特征在于，包括缓冲气囊和封包装置；缓冲气囊上设置放气口或通过充气口能够将囊内气体排出，封包装置包括四块包布、若干根压条、两根抽紧绳和一根封包绳；包布形状和尺寸根据在航天器上的安装形式确定，保证将气囊完全包裹后紧致不松弛，包布上设置若干个扣襻用于穿抽紧绳，封包绳的强度弱于抽紧绳强度；在航天器上缓冲气囊的安装区域打相应的安装孔用于安装包布及压条；缓冲气囊折叠时找到充气口位置，将充气口位置放到最下面，以充气口为中心，沿缓冲气囊的长度方向从两边各进行“z”字型对称折叠，每一层折叠宽度相同，折叠宽度应与缓冲气囊在航天器上安装区域的宽度一致，长度方向折叠完毕后再沿缓冲气囊宽度方向进行相同方式的“z”字型折叠；缓冲气囊整体折叠完毕后，其长宽形状尺寸与安装区域的尺寸一致；通过缓冲气囊进气口或放气口将气囊内部的气体抽除干净并堵上堵头。2.根据权利要求1所述的缓冲气囊系统，其特征在于，四块包布上打安装孔，孔位与航天器上的安装孔位置相对应，通过压条和螺钉与航天器固定。3.根据权利要求1所述的缓冲气囊系统，其特征在于，封包绳先与包布上中间位置的扣襻打抽紧结固定；缓冲气囊按照设计与航天器连接固定后，将四块包布从四周收拢，两根收紧绳不带环扣的一端分别与侧边包布1和包布2上的扣襻暂时打结固定，然后从两边向中间顺序穿过包布3和包布4上的扣襻，到包布3中间扣襻上的封包绳的位置后，用封包绳的一端分别穿过两根抽紧端部的环扣，将封包绳的两端头收紧打两个平结固定，最后把封包绳结头通过胶带与包布3上中间扣襻缠绕粘接在一起。解开两根抽紧绳与包布1和2的固定端，从此端拉动抽紧绳使其抽紧，当抽紧绳基本拉直后再次与包布1和2上的扣襻打平结固定，剪掉多余的抽紧绳，整理包布后完成封包。4.根据权利要求3所述的缓冲气囊系统，其特征在于，缓冲气囊充气时，通过自身充气膨胀力将封包绳崩断，两根抽紧绳从封包绳中脱出后再分别从包布3和4上的扣襻中抽脱，四块包布散开，气囊出包布后随着充气量的增加，z字型折叠依次展开，直至缓冲气囊完成充气成型。5.根据权利要求3所述的缓冲气囊系统，其特征在于，封包绳先与包布上扣襻通过抽紧结连接固定，封包绳一端穿过两根抽紧绳的环扣后与另一端打结固定，接头部位不能留在两个抽紧绳环扣之间。6.根据权利要求1至5中任一项所述的缓冲气囊系统，其特征在于，缓冲气囊为柔性结构，通过包布和封包绳等约束固定，避免其在发射过程中受随机振动和冲击过载的影响发生偏移和运动。7.根据权利要求1至5中任一项所述的缓冲气囊系统，其特征在于，包布通过压条和螺钉与航天器固定。8.根据权利要求1至5中任一项所述的缓冲气囊系统，其特征在于，抽紧绳的一端应设置环扣。9.根据权利要求1至5中任一项所述的缓冲气囊系统，其特征在于，压条为金属结构，上面开安装孔，孔位与航天器上的安装孔位和包布上的安装孔位互相对应。10.根据权利要求1至5中任一项所述的缓冲气囊系统，其特征在于，缓冲气囊系统用于航天器无损回收时进行着陆缓冲。

技术总结
一种用于航天器的缓冲气囊系统，缓冲气囊采用“Z”字型折叠，包布通过压条和螺钉与航天器固定。封包绳先与包布上中间位置的扣襻打抽紧结固定。缓冲气囊与航天器连接固定后，将四块包布从四周收拢，两根收紧绳不带环扣的一端分别与侧边包布和包布上的扣襻暂时打结固定，然后穿过包布和包布上的扣襻，到包布中间扣襻上的封包绳的位置后，用封包绳的一端分别穿过两根抽紧端部的环扣后收紧打两个平结固定，最后把封包绳结头与包布上中间扣襻缠绕粘接在一起。解开两根抽紧绳与包布和的固定端，从此端拉动抽紧绳使其尽可能抽紧，但不能将封包绳拉断，当抽紧绳基本拉直后再次与包布和上的扣襻打平结固定，剪掉多余的抽紧绳，整理包布后完成封包。完成封包。完成封包。


技术研发人员：竺梅芳 王国庆 甄铎 廖航 何青松 王景龙 王振
受保护的技术使用者：北京空间机电研究所
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/4/25