一种多外形适应性的外开式载人航天器舱门装置的制作方法

本发明属于载人航天器舱门，具体涉及一种多外形适应性的外开式载人航天器舱门装置。

背景技术：

1、舱门是载人航天器密封舱的重要部件，用于开启和密封航天员进出密封舱的通道或太空出舱口。载人航天器上舱门的位置多种多样，开启时机也不同，有的舱门在两个航天器对接后开启，有的舱门在地面人员进入航天器时开启，有的舱门则在太空出舱时开启。

2、目前国际上的载人航天器舱门多为向舱内打开，一方面是因为功能和布局的限制决定，另一方面是因为向舱内打开的舱门在太空的真空环境下，承受舱内气压载荷的是门体而不是门闩，密封设计的可靠性更高。但舱门向舱内打开时不可避免地占用了一定的舱内空间，而向外打开的舱门则对舱内空间的利用率更高。在某些特殊需求下，舱门需要被设计为向外打开，例如美国的“阿波罗”飞船，人员在地面进入飞船的舱门最初设计是向内打开的，但是“阿波罗”1号飞船地面测试时引发火灾，导致舱内气压大于舱外，使3名美国宇航员不能快速打开舱门而丧生。事故发生后，此舱门被重新设计为向外打开。

3、因此，在某些特殊要求下的舱门需要被设计为向舱外一侧打开，此时，如果航天器舱体的外部形状不规则，则航天器舱门的外形设计也需要与航天器舱体的外形相协调，而且航天器舱门上的锁紧装置也要与航天器舱门的形状协调。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种多外形适应性的外开式载人航天器舱门装置，采用空间连杆机构，能够适应不同外部形状的航天器舱体。

2、本发明采用以下技术方案：

3、一种多外形适应性的外开式载人航天器舱门装置，包括门框结构、门体结构、门轴铰链机构以及重复锁紧机构；

4、所述门框结构设置在舱体的外圆周面上，且所述门框结构设置有用作舱门通道的开口；

5、所述门体结构通过所述门轴铰链机构铰接于所述门框结构，且所述门体结构的内表面边缘设置有弹性密封件；所述门体结构能够通过绕所述门轴铰链机构转动与所述开口配合实现所述门体结构相对所述门框结构向内关闭和向外打开；

6、所述重复锁紧机构为通过支座设置于所述门体结构内表面的单驱动多闩销联动的空间连杆机构；在所述门体结构相对所述门框结构向内关闭后，所述重复锁紧机构中的多个闩销能够一起抵接于所述门框结构的内表面，且所述门体结构能够压缩所述弹性密封件实现所述门框结构与所述门体结构接触处的密封。

7、进一步地，所述重复锁紧机构包括一个驱动源、两个空间连杆传动机构和多个闩销；

8、所述驱动源设置于所述门体结构内表面，具有两个动力输出端；

9、两个所述空间连杆传动机构分别与所述驱动源的两个动力输出端相连；

10、每个所述空间连杆传动机构包括一个主传动段、两个分传动段和两个执行段；所述主传动段的一端与一个所述动力输出端通过球形铰链铰接，另一端与两个所述分传动段的一端通过球形铰链铰接，两个所述分传动段的另一端分别与一个所述执行段通过球形铰链铰接；所述执行段沿所述门体结构的周边设置，所述执行段上间隔设置多个锁紧单元，每个所述锁紧单元上设置有一个所述闩销；

11、所述门体结构相对所述门框结构向内关闭时，在所述驱动源的驱动下，多个所述闩销能够一起抵接于所述门框结构的内表面上。

12、进一步地，所述驱动源为设置于所述门体结构内表面的齿轮传动机构，包括一个用作动力输入端的手柄和两个相对设置的动力输出端。

13、进一步地，所述锁紧单元为曲柄滑块机构；

14、当所述门体结构相对所述门框结构向内关闭后，所述闩销处于所述曲柄滑块机构的死点位置。

15、进一步地，所述门体结构的内表面设置有与所述闩销一一对应的凸起块，所述凸起块设置有直通孔，所述闩销穿设于所述直通孔。

16、进一步地，所述门框结构的内表面上设置有与所述闩销一一对应的闩销座，所述闩销座设置有相对的上凸轮曲面和下凸轮曲面；

17、所述门体结构相对所述门框结构向内关闭时，所述闩销能够一起从所述直通孔伸出并沿所述上凸轮曲面爬升至行程终点；

18、所述门体结构相对所述门框结构向外打开时，所述闩销能够一起沿所述下凸轮曲面退出所述闩销座，使所述门体结构相对所述门框结构向外被抬起。

19、进一步地，所述闩销的端部设置有滚轮。

20、进一步地，所述门体结构向外打开时，所述门轴铰链机构能够使所述门体结构先相对所述门框结构法向向外平移设定距离，再旋转开启至设定角度。

21、进一步地，所述门轴铰链机构包括门轴第一连接板、门轴第二连接板、门框连接座、门体连接座、门轴第一连杆、门轴第二连杆、门轴第三连杆和门轴第四连杆；

22、所述门轴第一连接板与所述门轴第二连接板铰接；所述门框连接座固结于所述门框结构的内表面；所述门体连接座固结于所述门体结构的内表面；

23、所述门轴第一连杆和所述门轴第二连杆铰接后形成第一连杆组；所述门轴第三连杆和所述门轴第四连杆铰接后形成第二连杆组；所述第一连杆组和所述第二连杆组对称设置于所述门轴第一连接板与所述门轴第二连接板的两侧，且所述第一连杆组和所述第二连杆组的一端均与所述门框连接座铰接，另一端均与所述门体连接座铰接，且所述门轴第二连接板的两侧分别与位于所述门轴第一连接板两侧的所述门轴第一连杆、所述门轴第三连杆铰接。

24、进一步地，所述门体结构的外轮廓为梯形，内表面为凹状。

25、有益效果：

26、1、本发明的舱门装置中的重复锁紧机构为通过支座设置于门体结构内表面的单驱动多闩销联动的空间连杆机构；在门体结构相对门框结构向内关闭后，多个闩销能够一起抵接于门框结构的内表面，且门体结构能够压缩弹性密封件实现门框结构与门体结构接触处的密封。

27、如此，采用空间连杆机构能够使重复锁紧机构在三维空间布置以及在三维空间运动，能够适应不同外形的航天器舱门；而且多个闩销一起抵接于门框结构的内表面，进而舱内气压能够对闩销施加一个垂直门框内表面的压力，使锁紧更加可靠。

28、2、重复锁紧机构包括一个驱动源、两个空间连杆传动机构和多个闩销；驱动源为设置于门体结构内表面的齿轮传动机构，包括一个用作动力输入端的手柄和两个动力输出端，两个空间连杆传动机构呈树形结构；每个空间连杆机构包括一个主传动段、两个分传动段和两个执行段；主传动段的一端与动力输出端连接，另一端与两个分传动段的一端通过球形铰链铰接，两个分传动段的另一端分别与一个执行段通过球形铰链铰接；执行段沿门体结构的周边设置，且串连有多个锁紧单元，每个锁紧单元上设置有一个闩销。

29、如此，与各压紧点首尾串联的机构形式相比，本发明在有限连杆数量下实现各压紧点传力路径长度接近，从而使各压紧点传动效率接近，有利于锁紧载荷的均匀施加，另外解锁和锁定操作简单便利，利于短时间内打开舱门。

30、3、锁紧单元为曲柄滑块机构，当门体结构相对门框结构向内关闭后，闩销处于曲柄滑块机构的死点位置。如此，在该死点位置理论上不管对闩销施加多大的轴向作用力，作为驱动源的齿轮传动机构不会反转，这使得即使载入航天器处于剧烈的振动工况，该舱门装置也能实现稳定可靠的锁定。

31、4、门体结构相对门框结构向内关闭时，沿闭锁方向转动手柄，多个闩销能够一起从直通孔伸出并沿上凸轮曲面爬升至行程终点，使门体结构相对门框结构向内压紧并压缩弹性密封件，使得该舱门装置锁紧时密封性能更加可靠；

32、门体结构相对门框结构向外打开时，沿解锁方向转动手柄，弹性密封件释放压紧力，多个闩销能够一起沿下凸轮曲面退出闩销座并缩回至直通孔，使门体结构相对门框结构向外被抬起，使得弹性密封结构与门框结构之间出现缝隙，从而在舱外气压大于舱内气压的环境下，使舱门可快速平衡舱门两侧的气压，使后续推开舱门的动作易于完成。

33、5、闩销的端部设置有滚轮，能够使闩销的运动更加顺畅，并降低磨损，提高使用寿命。

34、6、门体结构向外打开时，门轴铰链机构能够使门体结构先相对门框结构法向向外平移设定距离，再旋转开启至设定角度，如此，能够使门体结构顺利避让航天器舱体的壁厚，并留出足够的进出舱通道。