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CN111502008A - 一种适用于太空基地的膜-壳组成结构及施工方法 - Google Patents

一种适用于太空基地的膜-壳组成结构及施工方法 Download PDF

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CN111502008A CN202010377510.6A CN202010377510A CN111502008A CN 111502008 A CN111502008 A CN 111502008A CN 202010377510 A CN202010377510 A CN 202010377510A CN 111502008 A CN111502008 A CN 111502008A
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Abstract

本发明公开了一种适用于太空基地的膜‑壳组成结构及施工方法，结构包括：铝合金基座、建筑薄膜、铝合金单层网壳和屋面板，所述建筑薄膜与铝合金基座气密连接，所述建筑薄膜外表面与铝合金单层网壳连接，所述铝合金单层网壳外表面设有屋面板。该方法包括：通过测量工具寻找平坦的地表面；在地表面上固定铝合金基座；在铝合金基座上安装铝合金单层网壳；在铝合金单层网壳外表面安装屋面板；将建筑薄膜安装在铝合金单层网壳内部并通过液压空气瓶对建筑薄膜充气。通过使用本发明，能够抵挡太空的各种环境灾害。本发明作为一种适用于太空基地的膜‑壳组成结构及施工方法，可广泛应用于太空基地建筑结构领域。

Description

一种适用于太空基地的膜-壳组成结构及施工方法
技术领域
本发明涉及太空基地建筑结构领域，尤其涉及一种适用于太空基地的膜-壳组成结构及施工方法。
背景技术
作为人类走出地球、进入深空的重要途径是建立起有人月球和火星基地，为了能将人类的活动区域扩展到月球和火星，进而开发和利用月球和火星资源，服务于人类社会的可持续发展，设计一种能够在太空中使用的建筑结构是必须的，由于月球和火星的环境与地球不一致，在火星和月球上的建筑需要针对各种各样的环境灾害来进行设计，目前为止尚未有切实可行的月球和火星基地建造方法。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种适用于太空基地的膜-壳组成结构及施工方法，能够抵挡太空的各种环境灾害。
本发明所采用的第一技术方案是：一种适用于太空基地的膜-壳组成结构，包括：包括铝合金基座、建筑薄膜、铝合金单层网壳和屋面板，所述建筑薄膜与铝合金基座气密连接，所述建筑薄膜外表面与铝合金单层网壳连接，所述铝合金单层网壳外表面设有屋面板
进一步，所述铝合金基座采用可折叠结构的底座。
进一步，所述屋面板采用防辐射、抗撞击的材料制成。
进一步，所述铝合金单层网壳采用凯威特网壳结构。
进一步，所述铝合金单层网壳设有径肋，所述径肋将球面分成等面积的扇形面，所述扇形面内设有环杆和斜杆，所述环杆和斜杆将扇形面分成大小均匀的三角网格。
进一步，所述径肋采用铝合金材料制成，所述环杆采用铝合金材料制成，所述斜杆采用铝合金材料制成。
进一步，所述铝合金单层网壳的形状为半球形。
进一步，所述铝合金单层网壳跨度与高度之比为3～7。
本发明所采用的第二技术方案是：一种适用于太空基地的膜-壳组成结构的施工方法，包括以下步骤：
通过测量工具寻找平坦的地表面；
在地表面上固定铝合金基座；
在铝合金基座上安装铝合金单层网壳；
在铝合金单层网壳外表面安装屋面板；
将建筑薄膜安装在铝合金单层网壳内部并通过液压空气瓶对建筑薄膜充气。
进一步，所述建筑薄膜充气后紧贴铝合金单层网壳内表面，所述建筑薄膜充气后紧贴铝合金基座。
本发明的有益效果是：采用自重极轻的膜结构与铝合金单层网壳结构可以有效降低运输成本新型结构体系，通过铝合金单层网壳结构来抵御流星体等较大型的撞击物，而铝合金单层网壳结构内的建筑薄膜则可以提供密闭的生存环境。
附图说明
图1是本发明一种适用于太空基地的膜-壳组成结构的示意图；
图2是本发明一种适用于太空基地的膜-壳组成结构的施工方法流程图；
图3是本发明铝合金单层网壳示意图；
图4是本发明铝合金单层网壳及屋面板的示意图；
图5是本发明建筑薄膜的示意图；
图6是本发明铝合金基座的示意图。
附图标记：1、铝合金基座；2、建筑薄膜；3、铝合金单层网壳及屋面板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本公开中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本公开各组成部分的相互位置关系来说的。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
月球和火星与地球相距5500万公里，从地球运送物资到月球和火星成本高昂，本发明采用自重极轻的膜结构与铝合金单层网壳结构组成，可以有效降低运输成本新型结构体系；而且，月球和火星建筑脱离地球磁场的自然保护，虽然避免了如地磁捕获辐射等威胁的影响，但由于其长期停留在近地以远的深空环境，遭受太阳粒子事件、银河宇宙射线、流星体等各种空间威胁的概率大大提高，基于这一问题，本发明采用铝合金单层网壳结构抵御流星体等较大型的撞击物，并在网壳表面覆盖具有防辐射、防微型流星撞击的屋面板，另外，本结构中的建筑薄膜结构可以提供人类一个密闭的生存环境。
如图1所示，本发明提供了一种适用于太空基地的膜-壳组成结构，包括：铝合金基座、建筑薄膜、铝合金单层网壳和屋面板，所述建筑薄膜与铝合金基座气密连接，所述建筑薄膜外表面与铝合金单层网壳连接，所述铝合金单层网壳外表面设有屋面板。
具体地，所述膜-壳结构中的膜结构用于提供一个密闭的生存环境，参照图5，所述膜-壳结构中的壳结构用于提供一个保护壳以抵挡环境灾害，所述气密连接还包括进行气密性检查，防止安装过程出现纰漏存在漏洞。
进一步作为本发明的优选实施例，所述铝合金基座采用可折叠结构的底座。
具体地，采用可折叠结构的底座可以减少运输时的占用空间，针对太空的远距离运输作出的改进点，参照图6。
进一步作为本发明的优选实施例，所述屋面板采用防辐射、抗撞击的材料制成。
具体地，所述屋面板将铝合金单层网壳完全覆盖，所述屋面板采用防辐射、抗撞击材料为了针对来自太空中的辐射以及微型微型流星撞击的威胁。
进一步作为本发明的优选实施例，所述铝合金单层网壳采用凯威特网壳结构。
具体地，采用凯威特网壳结构有助于进一步增加建筑整体刚度及抵御流星体撞击的能力，使本发明适用于太空环境。
进一步作为本发明的优选实施例，所述铝合金单层网壳设有径肋，所述径肋将铝合金单层网壳分成等面积的扇形面，所述扇形面内设有环杆和斜杆，所述环杆和斜杆将扇形面分成大小均匀的三角网格。
具体地，所述径肋数量为n(n＝6,8,12……)，径肋、环杆、斜杆配合将铝合金单层网壳划分为多个大小均匀的三角网格，具体参照图3和图4。
进一步作为本发明的优选实施例，所述径肋采用铝合金材料制成，所述环杆采用铝合金材料制成，所述斜杆采用铝合金材料制成。
具体地，铝合金材料强度高，能够承受一定的撞击不易变形，并且重量较轻，方便长远距离的运输，本发明结构中的材料大部分采用铝合金材料有助于使本发明更加适用于在太空环境中。
进一步作为本发明的优选实施例，所述铝合金单层网壳的形状为半球形。
具体地，半球形可以进一步提高抗撞击能力，以及有助于提高结构整体的连接性，。
进一步作为本发明的优选实施例，所述铝合金单层网壳跨度与高度之比为3～7。
具体地，所述铝合金单层网壳跨度即与铝合金基座连接的圆面的直径。
本发明的具体实施例如下：
一种适用于太空基地的膜-壳组合结构，适用于月球和火星的建筑结构体系，包括铝合金基座、建筑薄膜、铝合金单层网壳和屋面板，铝合金基座与月球或火星表面固定，建筑薄膜与铝合金基座气密连接，建筑薄膜最外层采用铝合金单层网壳增加建筑整体刚度及抵御流星体撞击，所述铝合金单层网壳层网壳设有径肋、环杆和斜杆，所述径肋、环杆和斜杆将铝合金单层网壳分成大小均匀的三角网格，所述铝合金单层网壳表面装有用于防辐射、防微型流星撞击的屋面板。
如图2所示，一种适用于太空基地的膜-壳组成结构的施工方法，包括：
通过测量工具寻找平坦的地表面；
在地表面上固定铝合金基座；
在铝合金基座上安装铝合金单层网壳；
在铝合金单层网壳外表面安装屋面板；
将建筑薄膜安装在铝合金单层网壳内部并通过液压空气瓶对建筑薄膜充气。
进一步作为本方法的优选实施例，所述建筑薄膜充气后紧贴铝合金单层网壳内表面，所述建筑薄膜充气后紧贴铝合金基座。
具体地，所述寻找平坦的地表面可以通过移动机器人手持测量工具对地表面进行探测，也可以是由宇航员手持测量工具对地表面进行探测，所述测量工具可以是激光测量仪，通过激光测量仪测量地面的平整度。
进一步作为本方法的优选实施例，所述将建筑薄膜安装在铝合金单层网壳内部并通过液压空气瓶对建筑薄膜充气还包括气密性检查。
上述方法实施例中的内容均适用于本系统实施例中，本系统实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
在本发明所提供的实施方式中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

Claims (10)

1.一种适用于太空基地的膜-壳组成结构，其特征在于，包括铝合金基座、建筑薄膜、铝合金单层网壳和屋面板，所述建筑薄膜与铝合金基座气密连接，所述建筑薄膜外表面与铝合金单层网壳连接，所述铝合金单层网壳外表面设有屋面板。
2.根据权利要求1所述一种适用于太空基地的膜-壳组成结构，其特征在于，所述铝合金基座采用可折叠结构的底座。
3.根据权利要求1所述一种适用于太空基地的膜-壳组成结构，其特征在于，所述屋面板采用防辐射、抗撞击的材料制成。
4.根据权利要求1所述一种适用于太空基地的膜-壳组成结构，其特征在于，所述铝合金单层网壳采用凯威特网壳结构。
5.根据权利要求4所述一种适用于太空基地的膜-壳组成结构，其特征在于，所述铝合金单层网壳设有径肋，所述径肋将铝合金单层网壳分成等面积的扇形面，所述扇形面内设有环杆和斜杆，所述环杆和斜杆将扇形面分成大小均匀的三角网格。
6.根据权利要求5所述一种适用于太空基地的膜-壳组成结构，其特征在于，所述径肋采用铝合金材料制成，所述环杆采用铝合金材料制成，所述斜杆采用铝合金材料制成。
7.根据权利要求6所述一种适用于太空基地的膜-壳组成结构，其特征在于，所述铝合金单层网壳的形状为半球形。
8.根据权利要求7所述一种适用于太空基地的膜-壳组成结构，其特征在于，所述铝合金单层网壳跨度与高度之比为3～7。
9.一种适用于太空基地的膜-壳组成结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过测量工具寻找平坦的地表面；
在地表面上固定铝合金基座；
在铝合金基座上安装铝合金单层网壳；
在铝合金单层网壳外表面安装屋面板；
将建筑薄膜安装在铝合金单层网壳内部并通过液压空气瓶对建筑薄膜充气。
10.根据权利要求9一种适用于太空基地的膜-壳组成结构的施工方法，其特征在于，所述建筑薄膜充气后紧贴铝合金单层网壳内表面，所述建筑薄膜充气后紧贴铝合金基座。
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