在夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙氣閘艙,由中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司五院傾力打造的我國(guó)航天史上首個(gè)電動(dòng)艙門,也是世界航天史中首次在空間站中使用電驅(qū)動(dòng)自動(dòng)開(kāi)關(guān)的密封電動(dòng)艙門,為我國(guó)航天員在軌安裝艙外設(shè)備提供了有力支持。
它的自動(dòng)打開(kāi)功能可為超大貨物的自動(dòng)出艙提供通道,并在此前的貨物出艙任務(wù)中多次開(kāi)啟,為我國(guó)空間站建造任務(wù)添加上濃墨重彩的一筆。
想要制造這樣一個(gè)“個(gè)頭”更大、功能更強(qiáng)的新型艙門并不容易,面對(duì)全新的結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)難題,五院529廠迎難而上、攻堅(jiān)克難,憑借在空間站艙門研制方面豐富的經(jīng)驗(yàn),順利完成了制造任務(wù)。
【資料圖】
化曲為直
攻克加工新難題
夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的電動(dòng)艙門采用全新的結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),是空間站各艙門中研制難度最大、周期最長(zhǎng)的艙門。
不同于圓形、平面密封結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)艙門,電動(dòng)艙門首次采用方形、曲面密封結(jié)構(gòu),這種全新的結(jié)構(gòu)給艙門制造帶來(lái)了大尺寸曲面密封結(jié)構(gòu)的精度要求更高、門體各處的壁厚尺寸差異性更大等一系列加工難題。
面對(duì)這些亟待解決的難題,艙門制造團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了大量技術(shù)攻關(guān)。針對(duì)門體各處的壁厚尺寸差異性的難點(diǎn),設(shè)計(jì)了柔性自適應(yīng)刀具,最終實(shí)現(xiàn)了大尺寸曲面密封結(jié)構(gòu)高精度輪廓加工,攻克了加工過(guò)程的難題。
以柔動(dòng)剛
挑戰(zhàn)裝調(diào)高水平
夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙電動(dòng)艙門里還有一根特殊的“繩子”,別小看這根小小的繩子,作為繩系牽引機(jī)構(gòu),它可是實(shí)現(xiàn)艙門開(kāi)關(guān)的重要部分,電動(dòng)艙門正是通過(guò)這個(gè)繩子進(jìn)行開(kāi)關(guān)門操作的。它是一種具有極高強(qiáng)度的非金屬繩,在相同重量下,它的拉伸強(qiáng)度是生活中普通鋼絲的6倍,真可謂是“以柔動(dòng)剛”。
但是怎么能讓這個(gè)柔軟的繩子在“不緊繃”“不松弛”的狀態(tài)下準(zhǔn)確拉動(dòng)艙門運(yùn)動(dòng)呢?經(jīng)過(guò)多輪迭代修正,團(tuán)隊(duì)最終實(shí)現(xiàn)了雙層聯(lián)動(dòng)繩系的精確控制和安裝,使驅(qū)動(dòng)組件電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)均能對(duì)艙門施加作用力,順利實(shí)現(xiàn)了艙門自動(dòng)開(kāi)閉的功能。
不同于生活中的平面構(gòu)型的門框,電動(dòng)艙門門框是在一個(gè)圓柱面上,要在這種圓柱面上關(guān)門,需要對(duì)關(guān)閉力度掌握得爐火純青,才能夠滿足艙體內(nèi)的密封要求,同時(shí)又確保開(kāi)啟時(shí)的順暢無(wú)卡頓。這就需要嚴(yán)格控制艙門密封圈的壓縮率,保證其受力均勻一致。為此,艙門制造團(tuán)隊(duì)通過(guò)數(shù)據(jù)仿真分析,提出方案解決了難題。
以虛代實(shí)
保證試驗(yàn)更準(zhǔn)確
電動(dòng)艙門在地面上裝配完成后,還需要驗(yàn)證太空中零重力環(huán)境下艙門的開(kāi)關(guān)運(yùn)行情況,那怎么驗(yàn)證它能否滿足太空環(huán)境使用需求呢?
要模擬艙門處于零重力的狀態(tài),就需要將它的重力平衡掉,從而驗(yàn)證太空環(huán)境中的開(kāi)閉狀態(tài)和密封狀態(tài)。為此,需要將電動(dòng)外艙門與氣閘艙聯(lián)合開(kāi)展密封試驗(yàn),工藝人員創(chuàng)新設(shè)計(jì)了空間微重力試驗(yàn)裝置,解決了難題;另外,在試驗(yàn)時(shí),艙體處于封閉狀態(tài)無(wú)法實(shí)時(shí)觀察艙內(nèi)情況,艙門制造團(tuán)隊(duì)提出了無(wú)線傳輸?shù)目梢暬瘷z測(cè)方法,在關(guān)門狀態(tài)下,也可以實(shí)現(xiàn)艙內(nèi)狀態(tài)可視化的監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)連續(xù)傳遞統(tǒng)計(jì)。
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