仿竹填充展开支撑管构件

本发明涉及一种仿竹填充展开支撑管构件及其应用，属于新型支撑结构。

背景技术：

1、充气式支撑结构主要应用于帐篷充气骨架、临时建筑的支撑结构以及太空飞行器的支撑结构等场景，其功能为通过注入填充物，填充展开管展开并形成稳定结构形态，有效承受外部荷载，具有可收折，收放方便的特点。

2、现有的充气式支撑管技术存在承载力不足、刚度不足等缺点。如申请号为cn201620991434.7的中国专利申请公开的一种帐篷用充气立柱，采用设有充气嘴的内胆用以填充气体，内胆充气后呈柱状，这种采用单层充气结构的充气立柱支撑刚度不高，在户外承受较大外力后容易发生压缩变形。

3、又如申请号为cn 201920697765.3的中国专利申请公开的一种可折叠加筋自刚化空间充气展开管，用于太空空间飞行器的机械连接结构，其在在柔性充气管的内壁沿柔性充气管的轴向粘贴有柔性加强筋，柔性充气管通过充气压力发生塑性变形即可完成刚化，同时通过内壁的柔性加强筋展开二次刚化，利用柔性加强筋提高了整个充气管的刚度，但是这种柔性加强筋与柔性充气管采用不同材质，且柔性充气管利用的是充气后的气压将充气管管体刚化，而柔性加强筋则是通过自身材料的记忆变形实现整个充气管管体的刚化，两种发生变形的原理不一致，那么在发生变形过程中的速率也存在差异，且柔性加强筋为具有一定硬度，两者在刚性变形控制不一致时，柔性加强筋直接作用在柔性充气管上，容易造成管体疲劳损坏。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：针对现有的充气支撑管结构因刚度不足存在承载力下降的问题，提供一种新型的仿竹填充展开支撑管构件。

2、本采用如下技术方案实现：

3、仿竹填充展开支撑管构件，包括中心管100以及分布在中心管100外圆周的若干小管200，所述中心管100和小管200均具有柔性管壁并相互固定连接，所述中心管100的管腔内壁沿管轴向设有若干横隔12，所述中心管100和小管200内部填充介质至整个支撑管管体展开成具有支撑强度的杆件。

4、在本发明仿竹填充展开支撑管构件中，进一步的，所述小管200的外侧包覆外层管壁31，所述外层管壁31为柔性管壁并与小管200的柔性管壁固定连接。

5、作为本发明仿竹填充展开支撑管构件的一种优选方案，所述横隔12为柔性壁围成的中空结构，所述小管和中心管重叠的管壁上设有连通小管200和中心管100的第一通孔111，以及连通小管200和横隔中空结构的第二通孔121，将整个支撑管管体内部小管、中心管以及横隔中空结构连通成整体。

6、上述方案的仿竹填充展开支撑管构件中，进一步的，根据权利要求3所述的仿竹填充展开支撑管构件，其特征在于：还包括位于支撑管管体两端的端头，所述端头内侧设有中心封板403和外环42，所述中心封板403覆盖中心管100横截面，将中心管100端部封闭，所述外环42与中心封板403围成的环形阀腔402与小管200所在的环形空腔对接，所述环形阀腔402上设置外环阀门52，通过外环阀门实现支撑管管体内部介质的填充和抽出。

7、作为本发明仿竹填充展开支撑管构件的又一种优选方案，所述横隔12上设有连通两侧中心管管腔的第三通孔122，将中心孔内横隔分隔的多个管腔连通成整体。

8、上述方案的仿竹填充展开支撑管构件中，进一步的，还包括位于支撑管管体两端的端头，所述端头内侧设有中心环41和外环42，所述中心环41与中心管100固定对接，对应的端头区域上设置具有中心阀门51的中心阀腔401，所述外环42与中心环41围成的环形阀腔402与小管200所在的环形空腔对接，所述环形阀腔402上设置外环阀门52，通过中心阀门和外环阀门分别实现支撑管管体内中心管和小管内部介质的填充和抽出。

9、在本发明仿竹填充展开支撑管构件中，进一步的，所述端头的外侧部设有接头结构，所述接头结构采用相互插嵌的插头和插槽，或者相互螺接的螺柱和螺孔，实现支撑管管体之间的拼接、固定以及加载末端执行模块。

10、在本发明仿竹填充展开支撑管构件中，进一步的，所述端头分为拼接端头和固定端头，所述拼接端头用于支撑管管体之间的相互拼接固定，所述固定端头用于将支撑管管体与固定座对接固定。

11、在本发明仿竹填充展开支撑管构件中，优选的，所述中心管壁11、小管壁21和外层管壁31采用柔性的聚氨酯膜，所述横隔12采用聚氨酯膜或碳纤维。

12、在本发明仿竹填充展开支撑管构件中，具体的，所述介质采用气体、液体、胶体或颗粒状固体。

13、本发明采用上述技术方案具有如下有益效果：

14、本发明的仿竹填充展开支撑管构件的主体中心管仿自竹结构的内部中空管，由薄膜材料制成中心管壁，具有高强度、高刚度和优良的耐久性，以确保构件在填充展开后有效承受外部荷载并保持稳定形态。中心管内设置若干横隔，与中心管壁内侧紧密相连，形态和排列方式类似于天然竹节，可增强支撑管管体的韧性和稳定性，使其更好地抵抗外部荷载和变形，防止支撑管管体因外部压力而产生过度变形或屈曲，确保在支撑管管体填充介质展开后保持稳定的形状，减少因变形而导致的结构破坏风险。另外，仿竹节结构的横隔结构不仅可提高支撑管管体的强度和刚度，使其更具有承载外部荷载的能力，还使本发明支撑管构件更加耐用以及适应各种环境条件。

15、所述仿竹填充展开薄膜支撑管构件包括若干小管，仿自天然竹结构中的维管束，环绕在中心管外周，并由外层管壁包裹。小管由薄膜材料制成，起到对支撑管管体主体中心管的支撑和加固作用，所有的小管在中心管外侧形成一个环状结构，通过增加中心管外部支撑点，有效减少中心管的变形和屈曲，使得支撑管管体整体能更好地保持稳定的形状，增加本发明支撑管构件整体的刚度和稳定性，进一步增强了构件的承载力。

16、外层管壁包裹在中心管外侧的若干小管上，使其成为整体结构，增强了构件的整体性和稳定性，减少构件各部件之间的松动和位移，并使得构件的支撑和承载能力更为均衡和有效，提高了结构整体的抗压能力和稳定性。

17、本发明的仿竹填充展开支撑管构件通过向中心管与小管内填充介质进行展开，从而形成稳定的杆件结构形态，可有效承受外部荷载，支撑管构件使用完毕，通过端头设置的阀门将构件内部填充的介质释放，使中心管和小管恢复到非工作状态，中心管和小管均采用柔性管壁，可将支撑管构件进行折叠或压缩收放，减小非工作状态支撑管构件占用空间。注入中心管与小管内的介质可以是气体、液体、胶体或颗粒状固体等形式，不同形式的填充介质可为构件带来不同的特性和功能，另外，本发明的支撑管管体通过端头可以进行长度拼接，满足不同长度的构件要求，也可以通过端头将支撑管管体固定后通过远程遥控控制支撑管管体的展开和收放控制，满足多样化的应用场景和需求。

18、本发明的仿竹填充展开支撑管适用于帐篷充气骨架、临时建筑的支撑结构以及太空飞行器的支撑臂等场景，支撑管构件由柔性薄膜材料制成，具有轻量化的特点，可减轻结构整体重量，具有折叠性强的特点，处于非工作状态时可进行折叠收放，便于收纳与携带，从而减小存储和运输空间，降低运载要求。

19、综上所述，本发明公开的仿竹填充展开支撑管构件采用仿竹结构填充介质展开的方式，在满足轻量化的同时，具有竹结构的韧性和稳定性，提高了支撑管构件承受外部载荷的强度，可在临时建筑支撑骨架和太空飞行器支撑臂等场景进行推广应用。

20、以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。