用于载人航天器密封舱压力应急的救生系统设计方法

摘要

本发明涉及一种用于载人航天器密封舱压力应急的救生系统设计方法，包括：S1.获取载人航天器的密封舱的舱内结构方案，以及所述密封舱的舱内布局方案；S2.基于所述舱内结构方案生成可在所述密封舱内展开和收纳的救生系统的救生系统结构方案，以及结合所述舱内布局方案和所述救生系统结构方案生成所述救生系统的接口设计方案；S3.基于所述救生系统结构方案和所述接口设计方案生成用于所述救生系统展开和收纳的使用模式方案。解决了载人航天器压力应急状态下的压力应急处置，有效保证了航天员的生命安全。此外，还进行了正常任务与压力应急设备或物资的复用设计原则，可最大限度降低整器资源代价且有较高的安全性水平。

说明书

技术领域

本发明涉及航天领域，尤其涉及一种用于载人航天器密封舱压力应急的救生系统设计方法。

背景技术

随着我国载人航天技术不断进步，空间站研制任务全面开展，我国载人航天器的发射数量将显著提高，载人深空探测也必然成为趋势。其中载人航天器在太空飞行时刻面临空间碎片、微流星撞击等引起的密封舱失压的风险，如何在密封舱失压情况下尽可能长时间保证航天员的安全直至返回，是载人航天器应急救生系统研究设计的重要内容之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于载人航天器密封舱压力应急的救生系统设计方法，用于航天器密封舱的应急救生。

为实现上述发明目的，本发明提供用于载人航天器密封舱压力应急的救生系统设计方法，包括：

S1.获取载人航天器的密封舱的舱内结构方案，以及所述密封舱的舱内布局方案；

S2.基于所述舱内结构方案生成可在所述密封舱内展开和收纳的救生系统的救生系统结构方案，以及结合所述舱内布局方案和所述救生系统结构方案生成所述救生系统的接口设计方案；

S3.基于所述救生系统结构方案和所述接口设计方案生成用于所述救生系统展开和收纳的使用模式方案。

根据本发明的一个方面，在所述救生系统结构方案中，将所述救生系统设置为可拆分和组装的柔性囊结构，用于实现在所述密封舱内的展开和收纳。

根据本发明的一个方面，基于所述舱内结构方案生成可在所述密封舱内展开和收纳的救生系统的救生系统结构方案的步骤中，包括：

选取所述救生系统的成型材料；

将所述救生系统设置为与所述密封舱的内部形状和大小相匹配的可赋形柔性囊结构；

将所述柔性囊结构拆分为多个可相互拆卸连接的瓣状组件；

设置所述瓣状组件的连接结构。

根据本发明的一个方面，所述连接结构为密封拉链。

根据本发明的一个方面，结合所述舱内布局方案和所述救生系统结构方案生成所述救生系统的接口设计方案的步骤中，包括：

生成正常任务与应急状态下航天器中设备或物资的复用方案；

基于所述舱内布局方案、所述救生系统结构方案和所述复用方案，进行所述瓣状组件在所述密封舱内安装的安装接口设计；

对所述瓣状组件的折叠方式和展开方式进行设计。

根据本发明的一个方面，基于所述舱内布局方案、所述救生系统结构方案和所述复用方案，进行所述瓣状组件在所述密封舱内安装的安装接口设计的步骤中，对所述密封舱进行碰撞风险分析，并根据碰撞风险分析结果，将瓣状组件折叠好并设置在碰撞风险超过预设条件的舱壁的四周。

根据本发明的一个方面，所述瓣状组件采用密封条或机械固定的形式与所述舱壁相连接。

根据本发明的一个方面，所述使用模式方案包括压力应急准备子方案、救生系统展开及状态设置子方案、返回前救生系统撤收及状态设置子方案；其中，

压力应急准备子方案中，在轨判定压力应急后，将密封舱内非承压设备进行应急设置；

救生系统展开及状态设置子方案中，展开所述救生系统，并保压检漏直至所述救生系统可维持正常；

返回前救生系统撤收及状态设置子方案中，将所述救生系统收纳固定，以及将密封舱内设备进行返回前状态设置。

根据本发明的一种方案，解决了载人航天器压力应急状态下的压力应急处置，有效保证了航天员的生命安全。此外，还进行了正常任务与压力应急设备或物资的复用设计原则，可最大限度降低整器资源代价且有较高的安全性水平。

根据本发明的一种方案，通过设置与密封舱内部接口相适配的可赋形柔性囊，保证了该应急救生系统的收纳和展开。同时，将该柔性囊与舱内其它设备之间进行接口设计，进而实现以较小的资源代价解决载人航天器密封舱在轨压力应急问题，尤其是深空探测载人航天器压力应急时应急返回时间较长的情况。

根据本发明的一种方案，通过将救生系统拆分为多片瓣状结构，有效的解决了救生系统在狭小空间内的空间占用，对提高整个密封舱内空间的利用率有益。

根据本发明的一种方案，通过采用密封拉链进行救生系统的组装连接，其连接方便快速，对应急状态下的救生系统的快速布置有利。

根据本发明的一种方案，将拆分的救生系统的瓣状组件在易于被撞击的位置四周布置，这样能够保证在发生危险时，及时被找到其布置位置，进而对及时完成整个救生系统的布置有利。

附图说明

图1是示意性表示根据本发明的一种实施方式的救生系统设计方法的步骤框图；

图2是示意性表示根据本发明的一种实施方式的救生系统的在轨使用模式示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。

结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，本发明的一种用于载人航天器密封舱压力应急的救生系统设计方法，包括：

S1.获取载人航天器的密封舱的舱内结构方案，以及密封舱的舱内布局方案；

S2.基于舱内结构方案生成可在密封舱内展开和收纳的救生系统的救生系统结构方案，以及结合舱内布局方案和救生系统结构方案生成救生系统的接口设计方案；

S3.基于救生系统结构方案和接口设计方案生成用于救生系统展开和收纳的使用模式方案。

根据本发明的一种实施方式，在救生系统结构方案中，将救生系统设置为可拆分和组装的柔性囊结构，用于实现在密封舱内的展开和收纳。

根据本发明的一种实施方式，基于舱内结构方案生成可在密封舱内展开和收纳的救生系统的救生系统结构方案的步骤中，包括：

选取救生系统的成型材料。在本实施方式中，选用如210牛津布等气密性高、赋性好的材料。

将救生系统设置为与所述密封舱的内部形状和大小相匹配的可赋形柔性囊结构；在本实施方式中，根据载人航天器密封舱内结构形式和大小，将该救生系统设计成为可在密封舱内赋形的柔性囊。

将柔性囊结构拆分为多个可相互拆卸连接的瓣状组件。在本实施方式中，根据设计好的救生系统按照其形状结构将其拆分成多片瓣状组件。在本实施方式中，可将救生系统拆分成2到3片。在本实施方式中，瓣状组件可以为花瓣状结构。

设置瓣状组件的连接结构。在本实施方式中，将相邻的瓣状组件在连接位置设置成密封拉链的结构实现密封连接，该密封拉链的操作力需要满足工效学要求。

根据本发明的一种实施方式，结合舱内布局方案和救生系统结构方案生成救生系统的接口设计方案的步骤中，包括：

生成正常任务与应急状态下航天器中设备或物资的复用方案；在本实施方式中，需要进行正常任务与压力应急设备或物资的复用设计。结合载人航天器舱内布局方案设计，同步开展柔性囊与航天器接口设计，确保救生系统在轨展开使用时，能够与密封舱内壁较好的赋形，尽可能将仪表、照明、生活用品等包裹在救生系统内，保持飞船原有的功能和设计状态。同时配合舱内压力服，设计进出救生系统搬运物品功能，满足突发性的物品搬运需求。

基于舱内布局方案、救生系统结构方案和复用方案，进行瓣状组件在密封舱内安装的安装接口设计。在本实施方式中，对密封舱进行碰撞风险分析，并根据碰撞风险分析结果，将瓣状组件折叠好并设置在碰撞风险超过预设条件的舱壁的四周。安装位置应便于航天员操作，满足工效学要求。

对所述瓣状组件的折叠方式和展开方式进行设计。在本实施方式中，通过救生系统折叠与展开设计消除长期折叠后产生的折痕对材料性能影响，确保航天员在轨展开时间满足要求。相关操作应满足工效学要求。

根据本发明的一种实施方式，瓣状组件采用密封条或机械固定的形式与舱壁相连接。

根据本发明的一种实施方式，使用模式方案包括压力应急准备子方案、救生系统展开及状态设置子方案、返回前救生系统撤收及状态设置子方案；其中，压力应急准备子方案中，在轨判定压力应急后，航天员立即将舱内非承压设备进行应急设置，穿好舱内压力服。参见图2所示，在本实施方式中，压力应急准备需要在10分钟内完成。将舱内非承压设备进行应急设置的步骤中具体包括：泄压阀置于泄压档；关闭供气、供氧阀；关闭风机；关闭冷凝水贮箱；穿好压力服并检漏。

救生系统展开及状态设置子方案中，展开救生系统，并保压检漏直至救生系统可维持正常。在本实施方式中，按照清单转移需要在救生系统内工作和生活使用的物品，展开柔性囊，闭合拉链，建立起独立的密闭环境，然后供空气至航天员可生活压力，保压检漏合格后证明柔性囊可工作正常。航天员脱去舱内压力服，在柔性囊内工作、生活。参见图2所示，在本实施方式中，救生系统展开及状态设置需要在60分钟内完成。其具体包括：物品转移；解锁柔性舱内囊，将包装固定好；展开柔性囊与搭扣粘接；将柔性馕与飞船的供电、通信接口连接到位；闭合拉链，用3M胶带进行粘接；状态设置、供气保压；漏率等状态确认。

返回前救生系统撤收及状态设置子方案中，将救生系统收纳固定，以及将密封舱内设备进行返回前状态设置。在本实施方式中，返回前需将柔性囊进行解锁、收纳、固定，将舱内设备进行返回前状态设置。航天员在舱内座椅就位，按照地面要求，等待返回。参见图2所示，在本实施方式中，其具体包括：撤收应急综显、手控指令板等，做好饮食包等固定；同样按照“压力应急准备”的步骤进行舱内设备的状态设置；按步骤撤收柔性舱内囊并固定好；航天员在舱内座椅就位，按照地面要求，等待返回。

上述内容仅为本发明的具体方案的例子，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。

以上所述仅为本发明的一个方案而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。