[发明专利]一种具有可折叠刚性外壳的充气展开可刚化的月壤填充砖

说明书

一种具有可折叠刚性外壳的充气展开可刚化的月壤填充砖，属于航天器结构技术领域。它为可折叠结构，发射体积小，成型后强度高，可以在月球进行月壤砖的原位制造。它包括可折叠的刚性外壳及柔性月壤袋；所述柔性月壤袋设置在刚性外壳内部，刚性外壳及柔性月壤袋可折叠发射，柔性月壤袋上设置有连接管，利用充气泵并通过连接管向柔性月壤袋内充气，实现柔性月壤袋的充气展开，展开后的柔性月壤袋加热刚化，刚化后的柔性月壤袋内部通过充沙泵自动充满月壤。该月壤填充砖质量轻、结构刚度高、稳定性好、承压性能好、辐射防护性能好，可充分利用月壤资源，降低月面建筑材料运输成本。

技术领域

本发明属于航天器结构技术领域，特别是涉及一种具有可折叠刚性外壳的充气展开可刚化的月壤填充砖。

背景技术

月球基地是探月宇航员驻月工作、生活的主要场所，为降低月面建筑材料的运输成本，原位资源建造技术(ISRU)将成为主要的建造方案。月壤是月面最主要的原位资源，用于建筑表面覆盖可用于建筑物的保温、辐射防护及微流星体撞击防护。

目前，基于月壤的月壤砖建造技术主要包括月壤混凝土3D打印技术、月壤烧结技术、月壤粘接技术、月壤袋约束技术等。其中，月壤混凝土3D打印技术的主要难点为混凝土月面水化问题；月壤烧结技术的难点包括难度大、耗能高、强度低；月壤粘接技术的难点包括胶结剂用量较大、建造成本高、速度慢、易板结、难以大规模建造等；而月壤袋约束技术具有建造耗能低、发射质量轻等优势，但尚存在抗压强度低、且难以自动化制造等缺点。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的当前月壤砖耗能高、强度低、制造流程复杂、建造速度慢、难以大规模建造等问题，本发明提出一种具有可折叠刚性外壳的充气展开可刚化的月壤填充砖，其刚性外壳能够折叠展开，发射体积小，成型后的月壤砖强度高，可以在月球进行月壤砖的原位制造。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：一种具有可折叠刚性外壳的充气展开可刚化的月壤填充砖，包括可折叠的刚性外壳及柔性月壤袋；所述柔性月壤袋设置在刚性外壳内部，刚性外壳及柔性月壤袋可折叠发射，柔性月壤袋上设置有连接管，利用充气泵并通过连接管向柔性月壤袋内充气，实现柔性月壤袋的充气展开，展开后的柔性月壤袋加热刚化，刚化后的柔性月壤袋内部通过充沙泵自动充满月壤。

所述刚性外壳包括两块端部盖板、多块周向刚性板、多块刚性挡板及多条柔性连接带；每块周向刚性板的两端都固定连接有一块刚性挡板，相邻两个周向刚性板之间均通过柔性连接带连接进而形成可折叠的围合壳体，所述围合壳体的两端的一条边分别通过柔性连接带与相应端部盖板的对应边连接，两个端部盖板向围合壳体内折叠，展开时，端部盖板在内部柔性月壤袋的充气压力作用下展开，其自由边受周向刚性板端部设置的刚性挡板约束固定，从而形成封闭的刚性空间。

所述柔性连接带为可刚化连接带，采用可刚化柔性纤维复合材料制成，柔性连接带在刚性外壳整体展开成型后加热刚化。

所述柔性月壤袋内部设有柔性的拉线，所述拉线的两端分别与柔性月壤袋的内侧面连接。

各所述周向刚性板、刚性挡板、与端部盖板均采用刚性的金属板或碳纤维板。

所述柔性月壤袋由多层可刚化柔性复合材料制成，由内至外依次为气密层、电热层、刚化层。

所述柔性月壤袋的气密层采用气体阻隔薄膜材料制成；所述柔性月壤袋的电热层采用电热丝制成，用于对刚化层进行加热，使其刚化；所述柔性月壤袋的刚化层采用可刚化柔性纤维复合材料制成，可在充气展开成型后加热刚化。

本发明的有益效果：

本发明提出的一种具有可折叠刚性外壳的充气展开可刚化的月壤填充砖，主要包括可折叠的刚性外壳和柔性月壤袋。

1、该月壤填充砖外壳为采用柔性连接带连接的刚性外壳，具有足够的结构刚度和强度，可在内部充满月壤的情况下，形成具有足够承压能力的刚性月壤砖。