神九與天宮對(duì)接密封圈 “嚴(yán)絲合縫”可承受零下75度
發(fā)布時(shí)間:2012-06-20 發(fā)布人:
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當(dāng)神九與天宮完美對(duì)接的那一刻,上海航天技術(shù)研究院805所報(bào)告廳里的歡呼聲響成一片,作為對(duì)接機(jī)構(gòu)的研制單位,每個(gè)人臉上都洋溢著自豪的笑容。33歲的耿海峰是對(duì)接機(jī)構(gòu)副主任設(shè)計(jì)師,他向記者講述了神九與天宮對(duì)接得“天衣無縫”的秘密——密封圈。
“當(dāng)神舟九號(hào)與天宮一號(hào)對(duì)接成功后,通道被打開,兩個(gè)連接體將形成一個(gè)大的密封艙。為了保證航天員在艙內(nèi)的安全,整個(gè)密封艙的密封性至關(guān)重要。如何保證百分之百的密封性,密封圈是其中的關(guān)鍵點(diǎn)。”耿海峰說。
密封圈被安放在神舟九號(hào)主動(dòng)對(duì)接結(jié)構(gòu)的對(duì)接面凹槽里。與人們生活中常見的“O型”密封圈不同,神九對(duì)接機(jī)構(gòu)上的密封圈呈“T型”,被卡在凹槽里,在空間不受力的情況下,不會(huì)自動(dòng)脫落。
當(dāng)兩個(gè)飛行器鏈接后,其密閉性如何將直接關(guān)系到航天員的生命安全。而天宮和神九交會(huì)對(duì)接機(jī)構(gòu)的密封圈更是被稱為航天員的“生命之圈”。
據(jù)介紹,普通橡膠在溫度降至-80℃以下時(shí)就會(huì)變得像玻璃一樣脆,完全喪失了彈性,同時(shí)也無法實(shí)現(xiàn)密封的功能,而“天宮”和“神九”交會(huì)對(duì)接機(jī)構(gòu)密封圈要在-100℃以下的條件下完成對(duì)接的“嚴(yán)絲合縫”,科研技術(shù)難度之大可想而知。
密封一旦失效,艙內(nèi)與太空環(huán)境直接聯(lián)通,會(huì)使艙內(nèi)氣壓降至接近真空,絕大部分儀器設(shè)備將因帶點(diǎn)粒子輻射完全喪失功能,同時(shí)也將危及航天員的生命。因此,密封圈是確保航天員生命安全和交會(huì)對(duì)接任務(wù)順利完成的“生命之圈”。技術(shù)人員介紹說,與以往不同的是,開展交會(huì)對(duì)接任務(wù)時(shí),密封圈前端面直接裸露在空間環(huán)境中,因此,所承受的高真空、原子氧、紫外、高低溫交變和各種形式的輻照作用更強(qiáng),并且“天宮”不再是太空的匆匆過客,而是我國航天員長期駐守的“空中家園”,惡劣環(huán)境的長期考驗(yàn)會(huì)使密封材料降解甚至斷裂。
我國的科研人員通過7年集智攻關(guān),突破了多項(xiàng)技術(shù)難題,研制出全面符合各項(xiàng)指標(biāo)要求的直徑達(dá)1.5米、采用環(huán)保特種材料制成的對(duì)接機(jī)構(gòu)密封圈。這個(gè)空間密封圈中的巨無霸能夠在-110℃的條件下仍舊保持良好的柔性和彈性,還具備強(qiáng)大的耐真空和輻射的性能,既可以在微小的壓緊力狀態(tài)下保持良好的密封性,又具有較低的黏著力不會(huì)妨礙飛船分離。
為了研究抗脆的特殊密封圈材料,耿海峰帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)從2002年開始,前后進(jìn)行了長達(dá)6年的科技攻關(guān)。2008年單件產(chǎn)品成功研制后,又與整機(jī)一起進(jìn)行了各種驗(yàn)證試驗(yàn),克服的困難數(shù)不勝數(shù)。
“去年,神舟八號(hào)與天宮一號(hào)成功對(duì)接后,我們對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析和總結(jié),兩個(gè)航天器密封性能十分安全可靠,與當(dāng)初的設(shè)計(jì)完全吻合。與去年相比,今年的心情已經(jīng)不再那么緊張了?!惫⒑7逭f。
神九與天宮對(duì)接后,航天員從直徑80公分的圓形通道進(jìn)入天宮一號(hào)。為了確保航天員順利通過通道,805所設(shè)計(jì)師在地面上曾進(jìn)行了各類模擬試驗(yàn)。其中一項(xiàng)就是請(qǐng)一位身高1.8米、體重165斤的飛船工程師,多次進(jìn)行現(xiàn)場穿越試驗(yàn),一次次驗(yàn)證通道的科學(xué)合理性。
神九與天宮的對(duì)接機(jī)構(gòu)由上海航天技術(shù)研究院149廠總裝和調(diào)試。據(jù)對(duì)接機(jī)構(gòu)總裝組組長、特級(jí)技師王曙群介紹,為了確保密封面的質(zhì)量,149廠在生產(chǎn)、加工和總裝過程中,都制定了嚴(yán)格的全過程保護(hù)措施。
對(duì)接框零件狀態(tài)密封面加工完成后,采用單面膠保護(hù)膜進(jìn)行貼膜保護(hù);周轉(zhuǎn)期間有專用的包裝箱,交付總裝時(shí),對(duì)接框有專用保護(hù)墊;在飛船進(jìn)行綜合測試過程中,對(duì)接框也有專用的工裝保護(hù),直至火箭整流罩扣罩前才拆下。環(huán)環(huán)相扣,精細(xì)操作,確保不留一絲隱患。
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