10月31日,梦天实验舱发射任务取得圆满成功。在梦天实验舱舱体上,航天科技集团五院529厂制造了个头更大、功能更强的电动外舱门,这是我国空间飞行器历史上首个 “自动门”,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舱门,它的自动打开功能将为超大货物的自动出舱提供通道。
“电动门”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,电动外舱门首次采用方形、曲面密封结构,这为舱门加工带来了多个加工难题: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、绳槽内的表面质量要求更严。
舱门制造团队为舱门的金属主体选用了新型的工艺方案,这种工艺方法不同于以往的舱门加工和成形模式,需要对大厚度铝板进行滚弯。为了保证外弧面的轮廓度,技术人员通过仿真技术优化回弹系数,经过多轮迭代确定成形参数,对成形变形和回弹情况进行了准确控制。针对门体各处的壁厚尺寸差异性的难点,设计柔性自适应刀具,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。
具有极高强度的非金属绳,成为了实现舱门开关的重要组成部分——绳系牵引机构的重要部件。在同等重量情况下,这条绳子的拉伸强度是普通钢丝的6倍。用绳子开门,“以柔动刚”的设计确实很特别,但如何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,是一个全新的挑战。舱门制造团队在装配前,详细计算驱动门开闭的绳系中各个缠绕轮的运动距离,获得绳系的张紧力变化曲线,同时设计专用牵引绳系的工装,先在舱外开展试装,检测合格后,再整体转移到舱内安装。经过多轮迭代修正,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。
在梦天实验舱的圆柱面上关门,对力度的掌握必须“炉火纯青”。要既能够满足舱体内的密封要求,又确保开启时的顺畅无卡顿,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。通过对曲面密封状态进行数据仿真分析,技术人员提出了舱体上门框与门体密封面匹配的方案;为避免上、下导轨错位而出现的机构卡死状况,提出了上导轨随动门体沿下导轨运行的轨迹来确定具体位置。
为了保证“电动门”在太空中能关好关严不漏风、打开关闭不卡顿,在地面上就要做好测试验证。在试验周期的35天里,试验团队对舱体进行反复地充、泄压及舱门开、关操作,共计450个循环,目的就是为了模拟在太空环境下,验证电动外舱门的密封性能,确保了“电动门”在太空家园里用得好、用得放心。
(原标题:太方便!梦天实验舱装上了“电动门”)
来源:北京日报客户端 记者刘苏雅
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