一種航天器十字支撐主結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種航天器十字支撐主結(jié)構(gòu)，包括對接環(huán)、底板、隔板、上框架、斜側(cè)板、兩個氣瓶固定側(cè)板、頂板、三個第一側(cè)板、以及一個第二側(cè)板。由對接環(huán)提供接口，允許了占航天器大部分重量的大容量貯箱安裝在對接環(huán)上，最大限度地降低了航天器的質(zhì)心高度，極大減小了主承力結(jié)構(gòu)所需承受的發(fā)射載荷，在著陸器結(jié)構(gòu)應用中極大提高了著陸器的著陸穩(wěn)定性，極大地減輕了航天器結(jié)構(gòu)重量。使用埋有矩形梁的蜂窩板結(jié)構(gòu)的隔板作為主承力元件形成航天器結(jié)構(gòu)，使航天器具備桁架式集中承載的特點；同時作為蜂窩板組成結(jié)構(gòu)，航天器又具有安裝便利性和較大的設備管路安裝面積的特點。
【專利說明】一種航天器十字支撐主結(jié)構(gòu)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于航天結(jié)構(gòu)【技術領域】，涉及一種航天器十字支撐主結(jié)構(gòu)構(gòu)形，適用于月球著陸器等需要安裝多個大容量貯箱的航天器主結(jié)構(gòu)。

【背景技術】
[0002]嫦娥三號著陸器結(jié)構(gòu)除了承受發(fā)射載荷外，還將承受著陸載荷，而著陸載荷通過著陸緩沖機構(gòu)作用在結(jié)構(gòu)上的集中點，這就要求著陸器結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的衛(wèi)星和飛船的結(jié)構(gòu)形式上很大不同。傳統(tǒng)衛(wèi)星箱板式結(jié)構(gòu)無法滿足集中承載需求，且國外同類桁架式著陸器結(jié)構(gòu)效率較低，無法滿足重量需求。
[0003]為提高著陸穩(wěn)定性，著陸器宜采用扁平的結(jié)構(gòu)構(gòu)型以滿足降低探測器重心的需求。為了變軌和減速，著陸器攜帶了大量推進劑，推進劑重量約占整器發(fā)射重量的2/3，比例很大，因此整器需要安裝大型貯箱；與此同時，著陸器還配置了與大型貯箱相適應的7500N發(fā)動機，其相應占用空間很大。傳統(tǒng)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)無法滿足貯箱布置扁平化的需求，桁架式航天器結(jié)構(gòu)采用推進劑貯箱并聯(lián)扁平布置的同時帶來了結(jié)構(gòu)裝配較為復雜的情況。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種航天器十字支撐主結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)構(gòu)形適用于著陸器結(jié)構(gòu)類航天器結(jié)構(gòu)，解決了將大容量貯箱扁平化布置安裝以降低質(zhì)心高度問題，解決了著陸器結(jié)構(gòu)類航天器結(jié)構(gòu)任務過程中大容量貯箱慣性載荷、著陸載荷等主要各種集中大載荷的承載問題，解決了桁架式結(jié)構(gòu)裝配工藝性復雜問題，并解決航天器重量資源緊張問題。
[0005]本發(fā)明的技術方案包括:
[0006]一種航天器十字支撐主結(jié)構(gòu)，包括對接環(huán)、底板、隔板、上框架、斜側(cè)板、兩個氣瓶固定側(cè)板、頂板、三個第一側(cè)板、以及一個第二側(cè)板，其中，對接環(huán)的截面呈“工”字形，并且“工”字形的上翼板的長度大于下翼板的長度；底板位于對接環(huán)的外圍，并且附接至對接環(huán)的上翼板的下表面，底板的外輪廓為正方形切四角之后形成的八邊形；斜側(cè)板的數(shù)量為四個，斜側(cè)板為矩形板結(jié)構(gòu)，每個斜側(cè)板的下端固定在底板的一個切角邊上；上框架的輪廓與底板的外輪廓相同，并且上框架支撐固定在四個斜側(cè)板的頂部；三個第一側(cè)板固定在底板的三個側(cè)邊上，并且每個第一側(cè)板的兩側(cè)分別與一個對應的斜側(cè)板固定連接，頂部與上框架連接；第二側(cè)板和兩個氣瓶固定側(cè)板固定在底板的第四個側(cè)邊上，兩個氣瓶固定側(cè)板分別連接在第二側(cè)板兩側(cè)，并且兩個氣瓶固定側(cè)板還分別與一個相應的斜側(cè)板連接；隔板的數(shù)量為四個，隔板的輪廓為直角三角形的兩個銳角切邊后形成，兩個切邊分別與對應的直角邊垂直；在隔板的斜邊內(nèi)布置有矩形截面的加強梁；四個隔板沿著對接環(huán)的圓周均勻地布置，并且當安裝到位時，四個隔板的四個上切邊連同隔板內(nèi)加強梁端部通過中心接頭連接在一起，四個斜邊彼此相向，并且每個隔板的下切邊固定連接在對接環(huán)的上翼板和底板上，并且四個隔板的彼此平行的直角邊分別與三個第一側(cè)板和一個第二側(cè)板連接；在對接環(huán)上的上翼板由隔板分開的四個區(qū)域中部提供推進劑貯箱連接接口 ；頂板固定在上框架和四個隔板上。
[0007]進一步地，中心接頭包括四個角片式連接件，每個角片式連接件包括彼此垂直連接的兩個側(cè)翼板以及連接在兩個側(cè)翼板之間、且平行布置的第一連接耳板、第二連接耳板和第三連接耳板，其中，第一連接耳板和第二連接耳板上設置有同軸的銷孔，用于連接貯箱的貯箱連桿的第一端連接在貯箱上，第二端插設在第一連接耳板和第二連接耳板之間，并通過穿設于第一連接耳板和第二連接耳板上的銷孔以及貯箱連桿第二端的銷釘連接；第三連接耳板上具有兩個通孔，兩個通孔的位置與發(fā)動機連接法蘭上的對應方向的連接孔對應，發(fā)動機連接法蘭通過穿設于第三連接耳板上的通孔、以及連接法蘭上的連接孔中的螺栓固定連接至四個第三連接耳板上。
[0008]進一步地，所述航天器十字支撐主結(jié)構(gòu)還包括盒形側(cè)艙，所述盒形側(cè)艙附接在第一側(cè)板或第二側(cè)板的外表面，并且在盒形側(cè)艙與第一側(cè)板或第二側(cè)板的外表面之間形成容置空間，并且盒形側(cè)艙上至少一個側(cè)板是可拆卸的。
[0009]進一步地，隔板斜邊預埋加強梁，加強梁采用高模碳纖維纏繞，形成高剛度承載梁，面板采用高強纖維材料，加強梁外側(cè)粘貼碳纖維包裹布，加強梁截面形狀為矩形，也可以使用多根矩形梁組合。
[0010]進一步地，所述隔板的斜邊中預埋有加強梁，所述加強梁的截面形狀為矩形，所述加強梁采用高模碳纖維纏繞形成高剛度的承載梁，加強梁外側(cè)粘貼碳纖維包裹布，所述隔板的面板采用高強纖維材料。
[0011]進一步地，所述隔板的斜邊中預埋有加強梁，所述加強梁的截面形狀為矩形，所述加強梁采用高模碳纖維纏繞形成高剛度的承載梁，加強梁外側(cè)粘貼碳纖維包裹布，所述隔板的面板采用高強纖維材料。
[0012]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的航天器十字支撐主結(jié)構(gòu)具有以下有益效果:
[0013]1、由對接環(huán)提供接口，允許了占航天器大部分重量的大容量貯箱安裝在對接環(huán)上，最大限度地降低了航天器的質(zhì)心高度，極大減小了主承力結(jié)構(gòu)所需承受的發(fā)射載荷，在著陸器結(jié)構(gòu)應用中極大提高了著陸器的著陸穩(wěn)定性。
[0014]2、使用隔板作為主承力元件形成航天器結(jié)構(gòu)，使航天器具備桁架式集中承載的特點；同時作為蜂窩板組成結(jié)構(gòu)，航天器又具有安裝便利性和較大的設備管路安裝面積的特點。
[0015]3、使用中心接頭提供的耳片為貯箱提供了橫向支撐，中心接頭與隔板內(nèi)埋梁端部固連，使得貯箱橫向慣性載荷連接簡單可靠，減輕了航天器結(jié)構(gòu)重量。
[0016]4、使用盒形側(cè)艙擴展了航天器結(jié)構(gòu)的安裝設備空間，同時側(cè)艙與中心主結(jié)構(gòu)可以在結(jié)構(gòu)組裝和總裝階段并行工作，提高了航天器操作工藝性，提高了航天器交付效率。
[0017]5、上述綜合特點極大地減輕了結(jié)構(gòu)重量。本發(fā)明的航天器主結(jié)構(gòu)能夠具備桁架式集中承載特點，能夠?qū)⒋罅客七M劑及發(fā)動機扁平放置獲得較低質(zhì)心高度，具有較高的結(jié)構(gòu)效率與較好的裝配工藝性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的航天器十字支撐主結(jié)構(gòu)在安裝大容量貯箱等載荷后的一個應用實例；
[0019]圖2為本發(fā)明的航天器十字支撐主結(jié)構(gòu)的組成分解圖示意圖；
[0020]圖3為本發(fā)明的對接環(huán)的構(gòu)形示意圖；
[0021]圖4a為本發(fā)明的對接環(huán)的截面示意圖；圖4b為圖4a中的對接環(huán)下翼板的局部放大示意圖；
[0022]圖5為本發(fā)明的隔板的拼裝構(gòu)形示意圖；
[0023]圖6為本發(fā)明的隔板預埋加強梁部分的局部剖面示意圖；
[0024]圖7為本發(fā)明的中心接頭的構(gòu)形示意圖；
[0025]圖8為本發(fā)明的側(cè)板附接側(cè)艙示意圖。

【具體實施方式】
[0026]下面將結(jié)合附圖和具體實施例對根據(jù)本發(fā)明的航天器十字支撐主結(jié)構(gòu)做進一步詳細的說明。
[0027]如圖1所示，在航天器結(jié)構(gòu)中，本發(fā)明提供的航天器十字支撐主結(jié)構(gòu)需要承載貯箱A和氣瓶B。四個貯箱A均與地布置在十字支撐主結(jié)構(gòu)中的四個隔板空間中，兩個氣瓶B分別固定兩個氣瓶B固定側(cè)板6。本發(fā)明的航天器十字支撐主結(jié)構(gòu)能夠滿足扁平布置大容量推進劑貯箱A的要求，具備桁架式集中承載的特點，又能滿足較好裝配工藝性和較高結(jié)構(gòu)效率的要求。
[0028]如圖2所示，本發(fā)明的航天器十字支撐主結(jié)構(gòu)包括對接環(huán)1、底板2、隔板3、上框架4、斜側(cè)板5、兩個氣瓶固定側(cè)板6、頂板7、三個第一側(cè)板8、以及一個第二側(cè)板9。其中，對接環(huán)I的截面呈“工”字形，并且“工”字形的上翼板的長度大于下翼板的長度。底板2位于對接環(huán)I的外圍，并且附接至對接環(huán)I的上翼板101的下表面，底板2的外輪廓為正方形切四角之后形成的八邊形，對接環(huán)I的下翼板作為與運載連接的連接接口，對接環(huán)截面如圖4a和圖4b所示。對接環(huán)I的上翼板101與隔板3連接的區(qū)域以及與推進器貯箱A連接的區(qū)域可以根據(jù)需要設置加筋103進行加強。此外，為了便于與下游的運載適配連接，在對接環(huán)的下翼板的下表面上設置有與運載相適配的凹槽，如圖4b所示。
[0029]斜側(cè)板5的數(shù)量為四個,斜側(cè)板5為矩形板結(jié)構(gòu),每個斜側(cè)板5的下端固定在底板2的一個切角邊上。上框架4的輪廓與底板2的外輪廓相同，并且上框架4支撐固定在四個斜側(cè)板5的頂部。
[0030]三個第一側(cè)板8固定在底板2的三個側(cè)邊上，并且每個第一側(cè)板8的兩側(cè)分別與一個對應的斜側(cè)板5固定連接，頂部與上框架4連接。第二側(cè)板9和兩個氣瓶固定側(cè)板6固定在底板2的第四個側(cè)邊上，兩個氣瓶固定側(cè)板6分別連接在第二側(cè)板9兩側(cè)，并且兩個氣瓶固定側(cè)板6還分別與一個相應的斜側(cè)板5連接；隔板3的數(shù)量為四個，隔板3的輪廓為直角三角形的兩個銳角切邊后形成，兩個切邊分別與對應的直角邊垂直。
[0031]如圖2、圖5和圖6所示，在隔板3的斜邊內(nèi)布置有矩形截面的加強梁；四個隔板3沿著對接環(huán)I的圓周均勻地布置，并且當安裝到位時，四個隔板3的四個上切邊通過中心接頭連接在一起，四個斜邊彼此相向，并且每個隔板3的下切邊固定連接在對接環(huán)I的上翼板101和底板2上。四個隔板3的彼此平行的直角邊分別與三個第一側(cè)板8和一個第二側(cè)板9連接。
[0032]如圖6所示，隔板3的斜邊預埋有加強梁，加強梁采用高模碳纖維纏繞，形成高剛度的承載梁，加強梁外側(cè)粘貼碳纖維包裹布32，加強梁的截面形狀為矩形，也可以使用多根矩形梁組合。隔板3的面板33采用高強纖維材料。頂板7固定在上框架4和四個隔板3上。
[0033]如圖7所示，中心接頭包括四個角片式連接件10，每個角片式連接件10包括彼此垂直連接的兩個側(cè)翼板1001、1001以及連接在兩個側(cè)翼板1001、1001之間、且平行布置的第一連接耳板1002、第二連接耳板1003和第三連接耳板1004，其中，第一連接耳板1002和第二連接耳板1003上設置有同軸的銷孔，貯箱A的貯箱連桿的第一端連接在貯箱A上，第二端插設在第一連接耳板1002和第二連接耳板1003之間，并通過穿設于第一連接耳板1002和第二連接耳板1003上的銷孔以及貯箱連桿第二端的銷釘連接；第三連接耳板1004上具有兩個通孔，兩個通孔的位置與發(fā)動機連接法蘭上的對應方向的連接孔對應，發(fā)動機連接法蘭通過穿設于第三連接耳板1004上的通孔、以及連接法蘭上的連接孔中的螺栓固定連接至四個第三連接耳板1004上。
[0034]如圖8所示，所述航天器十字支撐主結(jié)構(gòu)還包括盒形側(cè)艙11，所述盒形側(cè)艙11附接在第一側(cè)板8或第二側(cè)板9的外表面，并且在盒形側(cè)艙11與第一側(cè)板8或第二側(cè)板9的外表面之間形成容置空間，并且盒形側(cè)艙11上至少一個側(cè)板是可拆卸的。
[0035]在此，需要說明的是，本說明書中未詳細描述的內(nèi)容，是本領域技術人員通過本說明書中的描述以及現(xiàn)有技術能夠?qū)崿F(xiàn)的，因此，不做贅述。
[0036]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非用來限制本發(fā)明的保護范圍。對于本領域的技術人員來說，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，可以對本發(fā)明做出若干的修改和替換，所有這些修改和替換都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種航天器十字支撐主結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括對接環(huán)(I)、底板(2)、隔板(3)、上框架(4)、斜側(cè)板(5)、兩個氣瓶固定側(cè)板(6)、頂板(7)、三個第一側(cè)板(8)、以及一個第二側(cè)板(9)，其中， 對接環(huán)(I)的截面呈“工”字形，并且“工”字形的上翼板的長度大于下翼板的長度；底板(2)位于對接環(huán)(I)的外圍，并且附接至對接環(huán)(I)的上翼板(101)的下表面，底板(2)的外輪廓為正方形切四角之后形成的八邊形；對接環(huán)(I)的下翼板(102)作為與運載連接的連接接口； 斜側(cè)板(5)的數(shù)量為四個，斜側(cè)板(5)為矩形板結(jié)構(gòu)，每個斜側(cè)板(5)的下端固定在底板(2)的一個切角邊上； 上框架(4)的輪廓與底板(2)的外輪廓相同，并且上框架(4)支撐固定在四個斜側(cè)板(5)的頂部； 三個第一側(cè)板(8)固定在底板(2)的三個側(cè)邊上，并且每個第一側(cè)板(8)的兩側(cè)分別與一個對應的斜側(cè)板(5)固定連接，頂部與上框架(4)連接；第二側(cè)板(9)和兩個氣瓶固定側(cè)板(6)固定在底板(2)的第四個側(cè)邊上，兩個氣瓶固定側(cè)板(6)分別連接在第二側(cè)板(9)兩側(cè)，并且兩個氣瓶固定側(cè)板(6)還分別與一個相應的斜側(cè)板(5)連接； 隔板(3)的數(shù)量為四個，隔板(3)的輪廓為直角三角形的兩個銳角切邊后形成，兩個切邊分別與對應的直角邊垂直；在隔板(3)的斜邊內(nèi)布置有矩形截面的加強梁；四個隔板(3)沿著對接環(huán)(I)的圓周均勻地布置，并且當安裝到位時，四個隔板(3)的四個上切邊通過中心接頭連接在一起，四個斜邊彼此相向，并且每個隔板(3)的下切邊固定連接在對接環(huán)(I)的上翼板(101)和底板(2)上，并且四個隔板(3)的彼此平行的直角邊分別與三個第一側(cè)板(8)和一個第二側(cè)板(9)連接； 在對接環(huán)(I)上的上翼板(101)由隔板(3)分開的四個區(qū)域中部提供推進劑貯箱連接接口 ； 隔板頂板(7)固定在上框架⑷和四個隔板⑶上。
2.根據(jù)權利要求1所述的航天器十字支撐主結(jié)構(gòu)，其特征在于，中心接頭包括四個角片式連接件(10)，每個角片式連接件(10)包括彼此垂直連接的兩個側(cè)翼板(1001,1001)以及連接在兩個側(cè)翼板(1001,1001)之間、且平行布置的第一連接耳板(1002)、第二連接耳板(1003)和第三連接耳板(1004)，其中， 第一連接耳板(1002)和第二連接耳板(1003)上設置有同軸的銷孔，用于連接貯箱(A)的貯箱連桿的第一端連接在貯箱(A)上，第二端插設在第一連接耳板(1002)和第二連接耳板(1003)之間，并通過穿設于第一連接耳板(1002)和第二連接耳板(1003)上的銷孔以及貯箱連桿第二端的銷釘連接； 第三連接耳板(1004)上具有兩個通孔，兩個通孔的位置與發(fā)動機連接法蘭上的對應方向的連接孔對應，發(fā)動機連接法蘭通過穿設于第三連接耳板(1004)上的通孔、以及連接法蘭上的連接孔中的螺栓固定連接至四個第三連接耳板(1004)上。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的航天器十字支撐主結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述航天器十字支撐主結(jié)構(gòu)還包括盒形側(cè)艙(11)，所述盒形側(cè)艙(11)附接在第一側(cè)板(8)或第二側(cè)板(9)的外表面，并且在盒形側(cè)艙(11)與第一側(cè)板(8)或第二側(cè)板(9)的外表面之間形成容置空間，并且盒形側(cè)艙(11)上至少一個側(cè)板是可拆卸的。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的航天器十字支撐主結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述隔板(3)的斜邊中預埋有加強梁，所述加強梁的截面形狀為矩形，所述加強梁采用高模碳纖維纏繞形成高剛度的承載梁，加強梁外側(cè)粘貼碳纖維包裹布(32)，所述隔板(3)的面板(33)采用高強纖維材料。
5.根據(jù)權利要求3所述的航天器十字支撐主結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述隔板(3)的斜邊中預埋有加強梁，所述加強梁的截面形狀為矩形，所述加強梁采用高模碳纖維纏繞形成高剛度的承載梁，加強梁外側(cè)粘貼碳纖維包裹布，所述隔板(3)的面板采用高強纖維材料。
【文檔編號】B64G1/62GK104401508SQ201410584787
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權日:2014年10月27日
【發(fā)明者】柴洪友, 陳天智, 鄧宇華, 盛聰, 曾惠忠 申請人:北京空間飛行器總體設計部