[发明专利]可增容轨道舱

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。

主权项

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：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和工作；所述可增容轨道舱有效容积的增大简称为“增容”；可增容轨道舱由内舱(1)、中舱(2)和外舱(3)构成；可增容轨道舱上的内舱(1)的内舱前锥段(1e)、圆筒状的内舱中段(1f)、内舱环形板(1b)为整体且这三构件的轴线重合；所述内舱中段(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)，所述内舱定位槽(1c)从所述内舱中段(1f)的前端直达后端；所述内舱中段(1f)的前端与所述内舱前锥段(1e)的后端相接；所述内舱前锥段(1e)的前端与相应位置的圆盘状的内舱对接机械装置(1a)的后侧向面固紧连接；所述内舱中段(1f)的后端与所述内舱环形板(1b)相接，二者内径相等，但所述内舱环形板(1b)的外径大于所述内舱中段(1f)的外径；所述内舱中段(1f)外侧的所述内舱环形板(1b)上的同一圆周上均匀分布多个相同的沿轴向贯穿所述内舱环形板(1b)的内舱螺孔(1d)，这多个内舱螺孔(1d)的轴线都与所述内舱中段(1f)的轴线平行且等距；所述内舱螺孔(1d)内的螺纹与带螺帽螺栓(14)的螺纹啮合；可增容轨道舱上的中舱(2)套装于内舱(1)外，其由圆筒状的中舱中段(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所述内舱(1)上内舱中段(1f)的轴线重合；所述中舱中段(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)，所述中舱定位槽(2d)从所述中舱(2)的前端直达所述中舱中段(2c)的后端；所述中舱中段(2c)的前端与中舱前环形板(2a)相接，所述中舱中段(2c)的后端与所述中舱后环形板(2b)相接；所述中舱前环形板(2a)的外径等于所述中舱中段(2c)的外径，所述中舱前环形板(2a)的内径小于所述中舱中段(2c)的内径但等于所述内舱中段(1f)的外径；所述中舱前环形板(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)与所述内舱(1)上的内舱定位槽(1c)数量对应、位置分别一一对应；所述中舱定位片(2h)位于对应的所述内舱定位槽(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，其横断面和所述内舱定位槽(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所述内舱定位槽(1c)的底面轴向活动接触；所述内舱(1)上的内舱环形板(1b)，其外径等于所述中舱中段(2c)的内径，其外弧面与相应位置的所述中舱中段(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所述中舱前环形板(2a)的后环面上，其轴线与所述内舱中段(1f)的轴线重合，其内径等于所述中舱前环形板(2a)的内径，其外径等于所述中舱中段(2c)的内径；多个中舱螺栓(11)，其前端分别通过所述中舱前垫片(6)上的对应圆孔后与相应位置的所述中舱前环形板(2a)的后环面固紧连接，其与所述内舱(1)上的内舱螺孔(1d)数量对应、轴向位置分别一一对应，每个所述中舱螺栓(11)的轴线与对应的所述内舱螺孔(1d)的轴线重合，其横断面直径小于所述内舱螺孔(1d)的内径；所述中舱后环形板(2b)，其内径小于所述内舱中段(1f)的内径，其外径大于所述中舱中段(2c)的外径；多个中舱内孔(2e)均匀分布在所述内舱中段(1f)内侧的所述中舱后环形板(2b)的同一圆周上，且沿轴向贯穿所述中舱后环形板(2b)，其轴线与所述内舱中段(1f)的轴线平行且等距；与所述内舱螺孔(1d)轴向位置对应的所述中舱后环形板(2b)上贯穿有中舱中孔(2f)，所述中舱中孔(2f)的轴线与对应的所述内舱螺孔(1d)的轴线重合且其内径大于该内舱螺孔(1d)的内径；与所述中舱中孔(2f)位置对应的所述中舱后环形板(2b)的后环面上有凹进的圆形的中舱螺帽孔(2i)，其凹进的深度小于所述中舱后环形板(2b)的轴向厚度，其内径大于所述中舱中孔(2f)的内径，其轴线与对应的所述中舱中孔(2f)的轴线重合；多个中舱外孔(2g)均匀分布在所述中舱中段(2c)外侧的所述中舱后环形板(2b)上的同一圆周上，其沿轴向贯穿所述中舱后环形板(2b)，其轴线与所述内舱中段(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所述中舱后环形板(2b)的前环面固紧粘合，其轴线与所述内舱中段(1f)的轴线重合，其外径等于所述中舱中段(2c)的内径，其内径等于所述内舱中段(1f)的内径，其上与所述中舱中孔(2f)对应的位置有贯通圆孔，该圆孔的内径等于所述中舱中孔(2f)的内径；所述内舱中段(1f)、所述内舱环形板(1b)、所述中舱后垫片(7)的轴向总长度，等于或大于所述中舱中段(2c)和所述中舱前环形板(2a)的轴向总长度；所述中舱(2)的上述结构决定其在所述内舱(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；可增容轨道舱上的外舱(3)套装于中舱(2)外，其由圆筒状的外舱中段(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；所述外舱中段(3f)的前端与所述外舱前环形板(3b)相接，所述外舱中段(3f)的后端与所述外舱后环形板(3c)相接，所述外舱后锥段(3e)的前端与所述外舱后环形板(3c)相接；所述外舱后锥段(3e)的后端与相应位置的圆盘状外舱对接机械装置(3a)的前圆面固紧连接，所述外舱对接机械装置(3a)的轴线与所述内舱中段(1f)的轴线重合；所述外舱前环形板(3b)，其外径等于所述外舱中段(3f)的外径，其内径小于所述外舱中段(3f)的内径但等于所述中舱(2)上中舱中段(2c)的外径；所述中舱(2)上的中舱后环形板(2b)的外径等于所述外舱中段(3f)的内径，所述中舱后环形板(2b)的外圆周表面与所述外舱中段(3f)的内圆表面活动接触；圆环状外舱前垫片(8)，其前环面与所述外舱前环形板(3b)的后环面固紧粘合，其轴线与所述内舱中段(1f)的轴线重合，其内径等于所述外舱前环形板(3b)的内径，其外径等于所述外舱中段(3f)的内径；多个外舱前螺栓(12)，其前端分别通过所述外舱前垫片(8)上对应圆孔后与相应位置的所述外舱前环形板(3b)的后环面固紧连接，其与所述中舱(2)上的中舱外孔(2g)数量对应、轴向位置分别一一对应，每个所述外舱前螺栓(12)的轴线与对应的所述中舱外孔(2g)的轴线重合，其横断面直径等于或小于所述中舱外孔(2g)的内径；所述外舱前环形板(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)与所述中舱(2)上的中舱定位槽(2d)数量对应、位置分别一一对应；所述外舱定位片(3d)位于对应的所述中舱定位槽(2d)内，其轴向长度等于或小于所述外舱前环形板(3b)的轴向厚度，其横断面和所述中舱定位槽(2d)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所述中舱定位槽(2d)的底面轴向活动接触；所述外舱后环形板(3c)，其内径等于或小于所述中舱后环形板(2b)的内径，其外径等于所述外舱中段(3f)的外径；圆环状外舱后垫片(9)，其后环面与相应位置的所述外舱后环形板(3c)的前环面固紧粘合，其轴线与所述内舱中段(1f)的轴线重合，其内径等于所述中舱后环形板(2b)的内径，其外径等于所述外舱中段(3f)的内径；多个外舱后螺栓(13)，其后端分别通过所述外舱后垫片(9)上对应圆孔后与相应位置的所述外舱后环形板(3c)的前环面固紧连接，其与所述中舱(2)上的中舱内孔(2e)数量对应、轴向位置分别一一对应，每个所述外舱后螺栓(13)的轴线与对应的所述中舱内孔(2e)的轴线重合，其横断面直径等于或小于所述中舱内孔(2e)的内径；所述中舱中段(2c)、所述中舱(2)上的中舱前环形板(2a)、所述中舱后环形板(2b)、所述外舱后垫片(9)沿轴向的总长度，等于或大于所述外舱中段(3f)和所述外舱前环形板(3b)的轴向总长度；所述外舱(3)的上述结构决定其在所述中舱(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；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，将所述内舱(1)和所述中舱(2)牢固结合为整体，此时所述带螺帽螺栓(14)的螺帽潜藏在所述中舱(2)上的中舱螺帽孔(2i)中；所述外舱(3)上的外舱后螺栓(13)穿过所述中舱(2)上的中舱内孔(2e)后在其上固紧安装螺母(10)，将所述外舱(3)和所述中舱(2)牢固结合为整体；由于所述中舱(2)上的中舱后垫片(7)和所述外舱(3)上的外舱后垫片(9)对空气的阻隔作用，所述内舱(1)内空间处于密封状态；将所述外舱(3)上的外舱对接机械装置(3a)与返回舱(5)上的返回舱对接机械装置(5a)固紧连接；完成上述安装后，宇航员可通过内舱(1)的内舱对接机械装置(1a)上的舱门进驻所述内舱(1)内，还可从所述内舱(1)通过所述外舱(3)上的外舱对接机械装置(3a)和返回舱(5)上的返回舱对接机械装置(5a)之间的舱门进驻所述返回舱(5)内；这时所述可增容轨道舱便可由运载火箭发射升空了；可增容轨道舱升空入轨后，返回舱(5)后端所接的推进舱对所述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)上的空间站对接机械装置(4a)完成对接；所述内舱(1)中的与所述可增容轨道舱“增容”无关的宇航员转移到所述空间站(4)或所述返回舱(5)，留在所述内舱(1)内进行“增容”操作的宇航员穿戴好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)，此过程所述内舱(1)内空气泄出；在移动装置的推动下，使所述外舱(3)相对中舱(2)沿轴向向后缓慢滑动，当所述外舱(3)上的外舱前螺栓(12)的后端通过所述中舱(2)上的中舱外孔(2g)向后穿出后，在所述外舱前螺栓(12)上固紧安装螺母(10)，将所述外舱(3)与所述中舱(2)牢固结合为整体；接着进行第二次“增容”：螺栓旋转工具伸进所述中舱(2)上的中舱螺帽孔(2i)中，将带螺帽螺栓(14)从所述内舱(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)上的中舱螺栓(11)的后端通过所述内舱螺孔(1d)向后穿出后，在所述中舱螺栓(11)上固紧装上螺母(10)，将所述中舱(2)与所述内舱(1)牢固结合为整体；此时由于所述中舱(2)上的中舱前垫片(6)和所述外舱(3)上的外舱前垫片(8)对空气的阻隔作用，所述内舱(1)、所述中舱(2)、所述外舱(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；上文所述移动装置是返回舱(5)后端连接的推进舱上的反推火箭，当所述反推火箭点火后，产生的推力克服摩擦阻力，便可实现“增容”。