作者:杨晶 陈袁 王天明 来源:中国航天科技集团 发布时间:2023/4/20 17:11:35
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揭秘!我国航天史上首个电动舱门

 

在梦天实验舱气闸舱,由中国航天科技集团有限公司五院倾力打造的我国航天史上首个电动舱门,也是世界航天史中首次在空间站中使用电驱动自动开关的密封电动舱门,为我国航天员在轨安装舱外设备提供了有力支持。

它的自动打开功能可为超大货物的自动出舱提供通道,并在此前的货物出舱任务中多次开启,为我国空间站建造任务添加上浓墨重彩的一笔。

想要制造这样一个“个头”更大、功能更强的新型舱门并不容易,面对全新的结构和机构设计难题,五院529厂迎难而上、攻坚克难,凭借在空间站舱门研制方面丰富的经验,顺利完成了制造任务。

化曲为直

攻克加工新难题

梦天实验舱的电动舱门采用全新的结构和机构设计,是空间站各舱门中研制难度最大、周期最长的舱门。

不同于圆形、平面密封结构的传统舱门,电动舱门首次采用方形、曲面密封结构,这种全新的结构给舱门制造带来了大尺寸曲面密封结构的精度要求更高、门体各处的壁厚尺寸差异性更大等一系列加工难题。

面对这些亟待解决的难题,舱门制造团队进行了大量技术攻关。针对门体各处的壁厚尺寸差异性的难点,设计了柔性自适应刀具,最终实现了大尺寸曲面密封结构高精度轮廓加工,攻克了加工过程的难题。

以柔动刚

挑战装调高水平

梦天实验舱电动舱门里还有一根特殊的“绳子”,别小看这根小小的绳子,作为绳系牵引机构,它可是实现舱门开关的重要部分,电动舱门正是通过这个绳子进行开关门操作的。它是一种具有极高强度的非金属绳,在相同重量下,它的拉伸强度是生活中普通钢丝的6倍,真可谓是“以柔动刚”。

但是怎么能让这个柔软的绳子在“不紧绷”“不松弛”的状态下准确拉动舱门运动呢?经过多轮迭代修正,团队最终实现了双层联动绳系的精确控制和安装,使驱动组件电机的正转、反转均能对舱门施加作用力,顺利实现了舱门自动开闭的功能。

不同于生活中的平面构型的门框,电动舱门门框是在一个圆柱面上,要在这种圆柱面上关门,需要对关闭力度掌握得炉火纯青,才能够满足舱体内的密封要求,同时又确保开启时的顺畅无卡顿。这就需要严格控制舱门密封圈的压缩率,保证其受力均匀一致。为此,舱门制造团队通过数据仿真分析,提出方案解决了难题。

以虚代实

保证试验更准确

电动舱门在地面上装配完成后,还需要验证太空中零重力环境下舱门的开关运行情况,那怎么验证它能否满足太空环境使用需求呢?

要模拟舱门处于零重力的状态,就需要将它的重力平衡掉,从而验证太空环境中的开闭状态和密封状态。为此,需要将电动外舱门与气闸舱联合开展密封试验,工艺人员创新设计了空间微重力试验装置,解决了难题;另外,在试验时,舱体处于封闭状态无法实时观察舱内情况,舱门制造团队提出了无线传输的可视化检测方法,在关门状态下,也可以实现舱内状态可视化的监测和数据连续传递统计。

 
 
 
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