可伸缩轨道舱

摘要

本发明涉及一种可伸缩轨道舱，包括内舱(1)、中舱(2)、外舱(3)。其由运载火箭发射升空过程中，该可伸缩轨道舱处于收缩状态，其体积大致等于外舱(3)的体积。入轨后该可伸缩轨道舱向外伸展，供宇航员生活或工作的空间显著增大；采用多重密封措施，能确保舱内宇航员的安全。构建相同规模空间站，发射可伸缩轨道舱可减少发射次数，节省发射经费，节省人力物力。该可伸缩轨道舱向外伸展过程中，宇航员无须出舱，操作程序简单，强度小，时间短，无须携带配件，需要携带的工具少。

主权项

一种可伸缩轨道舱，其由运载火箭发射到太空与空间站对接后，长期留驻空中，供宇航员生活或工作；其特征在于：可伸缩轨道舱由内舱(1)、中舱(2)、外舱(3)构成；可伸缩轨道舱的内舱(1)由内舱中段(1a)、内舱前锥段(6)、内舱对接机械装置(7)固紧结合为整体，且这三构件的轴线重合；所述内舱中段(1a)的外圆周表面的同一圆周上均匀分布有n个内舱螺栓孔(1d)，所述内舱螺栓孔(1d)接近所述内舱中段(1a)的后端，其沿径向贯穿所述内舱中段(1a)的筒壁；所述n为大于2的整数，下同；所述内舱螺栓孔(1d)与内侧的内舱螺帽孔(1e)相通，所述内舱螺帽孔(1e)从所述内舱中段(1a)的内圆周表面上沿径向向外凹进所述内舱中段(1a)的筒壁中，其轴线与对应的所述内舱螺栓孔(1d)的轴线重合，其内径大于所述内舱螺栓孔(1d)的内径；带螺帽螺栓(9)，其直径等于或略小于所述内舱螺栓孔(1d)的内径，其外端从内向外穿过所述内舱螺栓孔(1d)后从所述内舱中段(1a)的外圆周表面露出且其内端的螺帽可以潜藏于所述内舱螺帽孔(1e)中；环形内舱密封胆槽(1b)，其从所述内舱中段(1a)的外圆周表面沿径向向内凹进所述内舱中段(1a)筒壁中，其圆环状槽底面的轴线与所述内舱中段(1a)的轴线重合，其纵向断面为矩形；所述内舱中段(1a)上有多个内舱密封胆槽(1b)，最后面一个所述内舱密封胆槽(1b)位于所述内舱螺栓孔(1d)的前方且接近所述内舱螺栓孔(1d)，相邻两个所述内舱密封胆槽(1b)的轴向距离尽量小但须满足下文相关要求；每个所述内舱密封胆槽(1b)上有一个内舱气管孔(1k)，所述内舱气管孔(1k)从所述内舱密封胆槽(1b)的槽底沿径向贯穿所述内舱中段(1a)的筒壁，所述内舱中段(1a)上的全部所述内舱气管孔(1k)均位于同一个所述内舱螺栓孔(1d)的正前方；所述内舱气管孔(1k)与内侧的内舱气管螺母孔(1c)相通，所述内舱气管螺母孔(1c)从所述内舱中段(1a)的内圆周表面沿径向凹进所述内舱中段(1a)筒壁中，其轴线与所述内舱气管孔(1k)的轴线重合，其内径大于所述内舱气管孔(1k)的内径；每个所述内舱密封胆槽(1b)内有一个由弹性柔软材料制作的内舱密封胆(8)，所述内舱密封胆(8)的结构与自行车轮胎内胆的结构相同，其环绕在所述内舱密封胆槽(1b)的槽底面上，其内圆周表面与所述内舱密封胆槽(1b)的槽底面紧密接触，其内圆周表面沿径向向内伸出一个内舱密封胆气管(8a)；所述内舱密封胆气管(8a)的内腔与所述内舱密封胆(8)的胆腔相通，其开口端通过所述内舱气管孔(1k)后露出在所述内舱气管螺母孔(1c)中，位于所述内舱气管螺母孔(1c)中的内舱气管螺母(8b)将所述内舱密封胆气管(8a)固定在所述内舱气管孔(1k)中；气门嘴的出气端从所述内舱密封胆气管(8a)的开口端伸进所述内舱密封胆气管(8a)中，气门嘴螺母将所述气门嘴压紧固定在所述内舱密封胆气管(8a)上，但所述气门嘴的进气端不会从所述内舱中段(1a)的内圆周表面露出；打气机与所述气门嘴的进气端连接，通过所述气门嘴向所述内舱密封胆(8)打入气体后所述内舱密封胆(8)的体积膨胀，打入的气体不会泄出，但若将所述气门嘴螺母旋松，打入的气体便会通过所述内舱密封胆气管(8a)自动泄出；所述内舱中段(1a)的外圆周表面上均匀分布有n个沿轴向的内舱定位直槽(1g)，所述内舱定位直槽(1g)沿径向向内凹进所述内舱中段(1a)的筒壁中，其横断面为矩形，其后端面为圆弧面且接近在前的所述内舱密封胆槽(1b)，其前端面为圆弧面且接近所述内舱中段(1a)的前端；可伸缩轨道舱上中舱(2)的中舱中段(2a)为圆筒状，其套装于内舱(1)上内舱中段(1a)外，其轴线与所述内舱中段(1a)的轴线重合，其内圆周表面与所述内舱中段(1a)的外圆周表面活动接触，其轴向长度等于所述内舱中段(1a)的轴向长度；所述中舱中段(2a)的外圆周表面的同一圆周上均匀分布有n个中舱螺栓孔(2d)，所述中舱螺栓孔(2d)接近所述中舱中段(2a)的后端，其沿径向贯穿所述中舱中段(2a)的筒壁；所述中舱螺栓孔(2d)与内侧的中舱螺帽孔(2e)相通，所述中舱螺帽孔(2e)从所述中舱中段(2a)的内圆周表面上沿径向凹进所述中舱中段(2a)的筒壁中，其轴线与对应的所述中舱螺栓孔(2d)的轴线重合，其内径大于所述中舱螺栓孔(2d)的内径；带螺帽螺栓(9)，其直径等于或略小于所述中舱螺栓孔(2d)的内径，其外端从内向外穿过所述中舱螺栓孔(2d)后从所述中舱中段(2a)的外圆周表面露出且其内端的螺帽可以潜藏于所述中舱螺帽孔(2e)中；环形中舱密封胆槽(2b)，其从所述中舱中段(2a)的外圆周表面沿径向向内凹进所述中舱中段(2a)筒壁中，其圆环状槽底面的轴线与所述内舱中段(1a)的轴线重合，其纵向断面为矩形；所述中舱中段(2a)上有多个中舱密封胆槽(2b)，最后面一个所述中舱密封胆槽(2b)位于所述中舱螺栓孔(2d)的前方且接近所述中舱螺栓孔(2d)，相邻两个所述中舱密封胆槽(2b)的轴向距离尽量小但须满足下文相关要求；每个所述中舱密封胆槽(2b)上有一个中舱气管孔(2k)，所述中舱气管孔(2k)从所述中舱密封胆槽(2b)的槽底沿径向贯穿所述中舱中段(2a)的筒壁，所述中舱中段(2a)上的全部所述中舱气管孔(2k)均位于同一个所述中舱螺栓孔(2d)的正前方；所述中舱气管孔(2k)与内侧的中舱气管螺母孔(2c)相通，所述中舱气管螺母孔(2c)从所述中舱中段(2a)的内圆周表面沿径向凹进所述中舱中段(2a)的筒壁中，其轴线与所述中舱气管孔(2k)的轴线重合，其内径大于所述中舱气管孔(2k)的内径；每个所述中舱密封胆槽(2b)内有一个由弹性柔软材料制作的中舱密封胆(12)，所述中舱密封胆(12)的结构与自行车轮胎内胆的结构相同，其环绕在所述中舱密封胆槽(2b)的槽底面上，其内圆周表面与所述中舱密封胆槽(2b)的槽底面紧密接触，其内圆周表面上沿径向向内伸出一个中舱密封胆气管(12a)；所述中舱密封胆气管(12a)的内腔与所述中舱密封胆(12)的胆腔相通，其开口端通过所述中舱气管孔(2k)后露出在所述中舱气管螺母孔(2c)中，位于所述中舱气管螺母孔(2c)中的中舱气管螺母(12b)将所述中舱密封胆气管(12a)固定在所述中舱气管孔(2k)中；气门嘴的出气端从所述中舱密封胆气管(12a)的开口端伸进所述中舱密封胆气管(12a)中，气门嘴螺母将所述气门嘴压紧固定在所述中舱密封胆气管(12a)上，但所述气门嘴的进气端不会从所述中舱中段(2a)的内圆周表面露出；打气机与所述气门嘴的进气端连接并通过所述气门嘴向所述中舱密封胆(12)打入气体后所述中舱密封胆(12)的体积膨胀，打入的气体不会泄出，但若将所述气门嘴螺母旋松，打入的气体便会通过所述中舱密封胆气管(12a)自动泄出；所述中舱中段(2a)的外圆周表面上均匀分布有n个沿轴向的中舱定位直槽(2g)；所述中舱定位直槽(2g)，其沿径向向内凹进所述中舱中段(2a)的筒壁中，其横断面为矩形，其后端面为圆弧面且接近在前的所述中舱密封胆槽(2b)，其前端面为圆弧面且接近所述中舱中段(2a)的前端；所述中舱中段(2a)的内圆周表面的同一圆周上均匀分布有n个中舱前螺纹孔(2h)，所述中舱前螺纹孔(2h)位于所述中舱中段(2a)的腰部与前端之间，其沿径向向外深入所述中舱中段(2a)的筒壁中，但没有贯穿所述中舱中段(2a)的筒壁；所述中舱前螺纹孔(2h)内有螺纹，该螺纹与带螺帽螺栓(9)上的螺纹啮合；所述中舱中段(2a)的内圆周表面的同一圆周上均匀分布有n个中舱后螺纹孔(2i)，所述中舱后螺纹孔(2i)接近所述中舱中段(2a)的后端，其沿径向向外深入所述中舱中段(2a)的筒壁中，但没有贯穿所述中舱中段(2a)的筒壁；所述中舱后螺纹孔(2i)内有螺纹，该螺纹与带螺帽螺栓(9)上的螺纹啮合；n个所述中舱前螺纹孔(2h)之一与n个所述中舱后螺纹孔(2i)之一在所述可伸缩轨道舱横断面上的投影重叠且与所述内舱(1)上n个内舱螺栓孔(1d)之一的投影在同一径向上；所述中舱中段(2a)的外圆周表面的同一圆周上均匀分布有n个中舱定位螺纹孔(2f)，所述中舱定位螺纹孔(2f)沿径向贯穿所述中舱中段(2a)的筒壁，其接近所述中舱中段(2a)的前端；无螺帽的中舱定位螺栓(14)由外向部分和内向部分组成，所述外向部分的螺纹与所述中舱定位螺纹孔(2f)内的螺纹啮合，所述外向部分固紧安装在该中舱定位螺纹孔(2f)中，所述内向部分为无螺纹圆柱体，所述无螺纹圆柱体的直径等于所述内舱(1)上内舱定位直槽(1g)的宽度，所述无螺纹圆柱体位于所述内舱定位直槽(1g)中且其端面与所述内舱定位直槽(1g)的槽底面活动接触；所述中舱定位螺纹孔(2f)、所述中舱螺栓孔(2d)、所述内舱螺栓孔(1d)在所述可伸缩轨道舱横断面上的投影不在同一径向上；所述内舱中段(1a)充分收缩在所述中舱中段(2a)中时，所述内舱中段(1a)的前端面与所述中舱中段(2a)的前端面齐平，所述内舱定位直槽(1g)的前端面与相应位置的所述中舱定位螺栓(14)的无螺纹圆柱体的圆柱面吻合接触，所述内舱螺栓孔(1d)的轴线与对应的所述中舱后螺纹孔(2i)的轴线刚好重合；所述内舱中段(1a)从所述中舱中段(2a)中向前充分伸出时，所述内舱定位直槽(1g)的后端面与相应位置的所述中舱定位螺栓(14)的无螺纹圆柱体的圆柱面吻合接触，所述内舱螺栓孔(1d)的轴线与对应的所述中舱前螺纹孔(2h)的轴线刚好重合；上文所述“相邻两个所述内舱密封胆槽(1b)的轴向距离尽量小但须满足下文相关要求”，以及所述“相邻两个所述中舱密封胆槽(2b)的轴向距离尽量小但须满足下文相关要求”，所述“下文相关要求”是指：当内舱(1)上的内舱中段(1a)充分收缩在中舱(2)上的中舱中段(2a)中时，与所述中舱密封胆槽(2b)相通的中舱气管螺母孔(2c)的轴向位置须与所述内舱(1)上的内舱密封胆槽(1b)的轴向位置相互错开；可伸缩轨道舱的外舱(3)由外舱中段(3a)、外舱后锥段(4)、外舱对接机械装置(5)固紧结合为整体，且这三构件的轴线重合；所述外舱中段(3a)套装于中舱(2)上中舱中段(2a)外，其轴线与所述中舱中段(2a)的轴线重合，其内圆周表面与所述中舱中段(2a)的外圆周表面活动接触，其轴向长度等于所述中舱中段(2a)的轴向长度；所述外舱中段(3a)的内圆周表面的同一圆周上均匀分布n个外舱前螺纹孔(3d)，所述外舱前螺纹孔(3d)位于所述外舱中段(3a)的腰部与前端之间，其沿径向向外深入所述外舱中段(3a)的筒壁中，但没有贯穿所述外舱中段(3a)的筒壁；所述外舱前螺纹孔(3d)内有螺纹，该螺纹与带螺帽螺栓(9)上的螺纹啮合；所述外舱中段(3a)的内圆周表面的同一圆周上均匀分布有n个外舱后螺纹孔(3e)，所述外舱后螺纹孔(3e)接近所述外舱中段(3a)的后端，其沿径向向外深入所述外舱中段(3a)的筒壁中，但没有贯穿所述外舱中段(3a)的筒壁；所述外舱后螺纹孔(3e)内有螺纹，该螺纹与带螺帽螺栓(9)上的螺纹啮合；n个所述外舱前螺纹孔(3d)之一与n个所述外舱后螺纹孔(3e)之一在所述可伸缩轨道舱横断面上的投影重叠且与所述中舱(2)上n个中舱螺栓孔(2d)之一的投影在同一径向上；所述外舱中段(3a)的外圆周表面的同一圆周上均匀分布有n个外舱定位螺纹孔(3f)，所述外舱定位螺纹孔(3f)沿径向贯穿所述外舱中段(3a)的筒壁，其接近所述外舱中段(3a)的前端；无螺帽的外舱定位螺栓(13)由外向部分和内向部分组成，所述外向部分的螺纹与所述外舱定位螺纹孔(3f)内的螺纹啮合，所述外向部分固紧安装在该外舱定位螺纹孔(3f)中，所述内向部分为无螺纹圆柱体，所述无螺纹圆柱体的直径等于所述中舱(2)上中舱定位直槽(2g)的宽度，所述无螺纹圆柱体位于所述中舱定位直槽(2g)中且其端面与所述中舱定位直槽(2g)的槽底面活动接触；所述外舱定位螺纹孔(3f)、所述中舱(2)上的中舱定位螺纹孔(2f)、所述中舱(2)上的中舱螺栓孔(2d)、所述内舱(1)上的内舱螺栓孔(1d)，在所述可伸缩轨道舱横断面上的投影不在同一径向上；所述中舱中段(2a)充分收缩在所述外舱中段(3a)内时，所述中舱中段(2a)的前端面与所述外舱中段(3a)的前端面齐平，所述中舱定位直槽(2g)的前端面与相应位置的所述外舱定位螺栓(13)的无螺纹圆柱体的圆柱面吻合接触，所述中舱螺栓孔(2d)的轴线与对应的所述外舱后螺纹孔(3e)的轴线刚好重合；所述中舱中段(2a)从所述外舱中段(3a)中向前充分伸出时，所述中舱定位直槽(2g)的后端面与相应位置的所述外舱定位螺栓(13)的无螺纹圆柱体的圆柱面吻合接触，所述中舱螺栓孔(2d)的轴线与对应的所述外舱前螺纹孔(3d)的轴线刚好重合；可伸缩轨道舱的组装程序是这样的：第一步，将内舱(1)上内舱中段(1a)插入中舱(2)上中舱中段(2a)的内腔中，使所述中舱(2)上的中舱定位螺纹孔(2f)对准所述内舱中段(1a)上的内舱定位直槽(1g)，然后向所述中舱定位螺纹孔(2f)中旋入中舱定位螺栓(14)，当所述中舱定位螺栓(14)的无螺纹圆柱体的端面与所述内舱定位直槽(1g)的槽底面轻微接触时，将所述中舱定位螺栓(14)与所述中舱定位螺纹孔(2f)固紧结合，此时所述中舱定位螺栓(14)不从所述中舱中段(2a)的外圆周表面露出；第二步，将中舱(2)上中舱中段(2a)插入外舱(3)上外舱中段(3a)的内腔中，使所述外舱(3)上的外舱定位螺纹孔(3f)对准所述中舱中段(2a)上的中舱定位直槽(2g)，然后向所述外舱定位螺纹孔(3f)中旋入外舱定位螺栓(13)，当所述外舱定位螺栓(13)的无螺纹圆柱体的端面与所述中舱定位直槽(2g)的槽底面轻微接触时，将所述外舱定位螺栓(13)与所述外舱定位螺纹孔(3f)固紧结合，此时所述外舱定位螺栓(13)不从所述外舱中段(3a)的外圆周表面露出；第三步，中舱(2)上中舱中段(2a)的后端面与外舱(3)上外舱中段(3a)的后端面对齐，内舱(1)上的内舱中段(1a)向前移开，n个带螺帽螺栓(9)之一的外端穿过所述中舱(2)上的中舱螺栓孔(2d)后旋入所述外舱(3)上的外舱后螺纹孔(3e)中，将所述中舱(2)与所述外舱(3)固紧结合为整体；打气机与所述中舱(2)上的气门嘴的进气端连接并通过所述气门嘴向所述中舱(2)上中舱密封胆(12)打入气体，所述中舱密封胆(12)的体积膨胀后将所述中舱(2)密封在所述外舱(3)中；第四步，内舱(1)上内舱中段(1a)的后端面与中舱(2)上中舱中段(2a)的后端面对齐，另n个带螺帽螺栓(9)之一的外端穿过所述内舱(1)上的内舱螺栓孔(1d)后旋入所述中舱(2)上的中舱后螺纹孔(2i)中，将所述内舱(1)与所述中舱(2)固紧结合为整体；打气机与所述内舱(1)上的气门嘴的进气端连接并通过所述气门嘴向所述内舱(1)上的内舱密封胆(8)打入气体，所述内舱密封胆(8)的体积膨胀后将所述内舱(1)密封在所述中舱(2)中；第五步，将外舱(3)上的外舱对接机械装置(5)与推进舱(10)上的推进舱对接机械装置(11)对接；完成上述安装后，宇航员可通过内舱(1)上内舱对接机械装置(7)上的舱门进驻所述内舱(1)内，然后关闭所述舱门；这时所述可伸缩轨道舱便可由运载火箭发射升空了；可伸缩轨道舱入轨后推进舱(10)上的相关火箭点火，对所述可伸缩轨道舱进行调姿或助推，使内舱(1)上的内舱对接机械装置(7)与空间站上的空间站对接机械装置对接；接着便是伸展所述可伸缩轨道舱使之舱内空间增大，操作程序分为伸展准备、第一次伸展、第二次伸展、构建生活或工作环境等程序；伸展准备：内舱(1)内与可伸缩轨道舱伸展无关的宇航员，通过所述内舱(1)上内舱对接机械装置(7)上的舱门转移到空间站，然后关闭所述舱门；留在所述内舱(1)内进行伸展操作的宇航员穿戴好宇航服；第一次伸展：旋松内舱(1)上的气门嘴螺母，将内舱密封胆(8)内气体放出，与此同时可伸缩轨道舱内空气也随之泄出；将所述内舱(1)上的带螺帽螺栓(9)从中舱(2)上的中舱后螺纹孔(2i)中旋出后再从所述内舱(1)上的内舱螺栓孔(1d)中退出；在移动装置的推动下，所述中舱(2)相对所述内舱(1)沿轴向向后缓慢滑动，当所述中舱(2)上的中舱定位螺栓(14)的无螺纹圆柱体与所述内舱(1)上的内舱定位直槽(1g)的后端面接触时，将所述带螺帽螺栓(9)的外端通过所述内舱(1)上的内舱螺栓孔(1d)，然后旋入所述中舱(2)上的中舱前螺纹孔(2h)中，将所述内舱(1)与所述中舱(2)重新固紧结合为整体；打气机与所述内舱(1)上的气门嘴的进气端连接并通过所述气门嘴向所述内舱密封胆(8)重新打入气体，所述内舱密封胆(8)的体积膨胀后又将所述内舱(1)密封在所述中舱(2)中；第二次伸展：旋松中舱(2)上的气门嘴螺母，将所述中舱(2)上中舱密封胆(12)内气体放出；将所述中舱(2)上的带螺帽螺栓(9)从外舱(3)上的外舱后螺纹孔(3e)中旋出后再从所述中舱(2)上的中舱螺栓孔(2d)中退出；在移动装置的推动下，所述外舱(3)相对所述中舱(2)沿轴向向后缓慢滑动，当所述外舱(3)上的外舱定位螺栓(13)的无螺纹圆柱体与所述中舱(2)上的中舱定位直槽(2g)的后端面接触时，将所述带螺帽螺栓(9)的外端通过所述中舱(2)上的中舱螺栓孔(2d)，然后旋入所述外舱(3)上的外舱前螺纹孔(3d)中，将所述中舱(2)与所述外舱(3)重新固紧结合为整体；打气机与所述中舱(2)上的气门嘴的进气端连接并通过所述气门嘴向所述中舱密封胆(12)重新打入气体，所述中舱密封胆(12)的体积膨胀后又将所述中舱(2)密封在所述外舱(3)中；构建生活或工作环境：重新向可伸缩轨道舱内注入空气；此后宇航员便可在可伸缩轨道舱内生活或工作了，但其内空间已扩大了许多；上文所述移动装置是推进舱(10)上的反推火箭，当所述反推火箭点火后，产生的推力克服摩擦阻力，可使外舱(3)相对中舱(2)向后滑动，或使中舱(2)相对内舱(1)向后滑动。