本發(fā)明屬于返回式衛(wèi)星技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具備在軌彈拋功能的艙外輻射器防護罩系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

實踐十號科學(xué)實驗衛(wèi)星是專門用于“微重力科學(xué)和空間生命科學(xué)”空間實驗研究的返回式衛(wèi)星。衛(wèi)星發(fā)射時無整流罩，輻射器安裝在衛(wèi)星密封艙外側(cè)，為避免衛(wèi)星主動段氣流沖刷和氣動加熱對輻射器的不利影響，需設(shè)計輻射器防護罩，以對輻射器進行有效防護，入軌后防護罩需與星體安全分離。在航天領(lǐng)域，很多航天器設(shè)備都需要防護罩進行保護，如遙感衛(wèi)星為了保護相機，需要采用相機防護罩；某些衛(wèi)星為了降低發(fā)動機喉部輻射到承力筒附近的熱流密度，也需要設(shè)計防護罩進行防護；還有衛(wèi)星熱控風機進風口設(shè)置防護罩進行保護。但是這些防護罩普遍面積較小，且連接邊界多為周向固支，連接邊界較好。像實踐十號這樣設(shè)計同時具備承受主動段過載和具備在軌彈拋功能且面積達到2m²以上的輻射器防護罩在國內(nèi)尚屬首次。如何實現(xiàn)防護罩與艙體的分離可靠性與主動段剛度和強度兩者統(tǒng)一是需要解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種具備在軌彈拋功能的艙外輻射器防護罩系統(tǒng)，采用防護罩與密封艙多個單邊約束的方案，結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便，且在保證具備承受主動段載荷剛度和強度下，實現(xiàn)了防護罩與密封艙的可靠分離。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種具備在軌彈拋功能的艙外輻射器防護罩系統(tǒng)，包括：防護罩、封口硅橡膠、解鎖器、中間支座、擋塊及側(cè)部硅橡膠；

其外圍設(shè)備為密封艙的艙體本體，輻射器安裝在艙體本體內(nèi)；

所述防護罩包括防護罩本體和擋條組件；

其中，所述防護罩本體為由內(nèi)蒙皮、外蒙皮及芯板組成的弧狀夾層結(jié)構(gòu)，所述芯板由兩片鋁箔包裹蜂窩板而組成；防護罩本體的一端中部填充有發(fā)泡子彈；

所述擋條組件包括斜擋條、端擋條及兩個側(cè)擋條；兩個側(cè)擋條分別固定在防護罩本體的兩側(cè)；斜擋條和端擋條分別固定在防護罩本體的兩端，斜擋條、端擋條和兩個側(cè)擋條組成封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)；其中，斜擋條位于防護罩本體上設(shè)有發(fā)泡子彈的一端；

所述解鎖器用于防護罩與艙體本體的連接及解鎖；

防護罩的擋條組件抵觸在艙體本體上；兩個擋塊分別固定在艙體本體上，并抵觸在防護罩的端擋條上；解鎖器的一端安裝在艙體本體上，另一端安裝在防護罩的防護罩本體的發(fā)泡子彈處；兩個中間支座的一端分別固定在艙體本體上，另一端抵觸在防護罩的防護罩本體上，且在中間支座與防護罩本體的接觸面粘貼有硅橡膠墊；其中，兩個中間支座分別位于解鎖器與兩個擋塊之間。

進一步的，所述防護罩本體的母線方向尺寸為1900mm～2100mm，防護罩本體對應(yīng)的圓心角為52°～62°；所述內(nèi)蒙皮和外蒙皮的厚度均為0.4mm～0.6mm，材料均為2A12CZ，所述芯板的厚度為9mm～11mm，芯板的材料為LF2Y0.04×4。

進一步的，在防護罩本體的兩個相對側(cè)邊中部處分別設(shè)有兩個預(yù)埋件，預(yù)埋件上包裹兩層發(fā)泡膠帶。

進一步的，所述防護罩本體上的發(fā)泡子彈直徑為70mm～80mm。

進一步的，所述斜擋條、端擋條和兩個側(cè)擋條的對接處分別涂有硅橡膠。

進一步的，所述斜擋條與防護罩本體的端面所在面的夾角大于0°并小于90°，端擋條與防護罩本體的端面所在面的夾角為0°。

進一步的，所述擋塊為楔形擋塊。

進一步的，所述防護罩的防護罩本體表面與艙體本體表面的間隙為35mm～45mm。

進一步的，所述斜擋條和端擋條與艙體本體的接觸處分別安裝有封口硅橡膠，兩個側(cè)擋條與艙體本體的接觸處分別安裝有側(cè)部硅橡膠。

進一步的，在有限元建摸過程中，只在兩個擋塊的位置建立約束，而不考慮擋條組件及中間支座的約束。

有益效果：(1)本發(fā)明的防護罩與密封艙的連接由于只有解鎖器一點固連，其他點均為單邊約束，分離可靠性好，可實現(xiàn)有效分離，防護罩質(zhì)心相對星體的分離速度不小于1m/s；分離10s后，防護罩與密封艙的最近相對距離不大于10m，分離過程及分離后防護罩不與密封艙及密封艙上設(shè)備發(fā)生干涉。

(2)本發(fā)明利用多個單邊約束環(huán)節(jié)對位移的約束，保證防護罩具備承受主動段熱載荷、慣性載荷的功能，輻射器防護罩可承受主動段氣動加熱；

附圖說明

圖1為本發(fā)明的剖面圖

圖2為本發(fā)明與艙體本體的安裝的俯視圖

圖3為有限元分析簡化原理圖

圖4為本發(fā)明防護罩本體的結(jié)構(gòu)圖

其中，1-防護罩本體，2-擋條組件，3-預(yù)埋件，4-封口硅橡膠，5-解鎖器，6-中間支座，7-艙體本體，8-擋塊，9-側(cè)部硅橡膠，10-發(fā)泡子彈。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。

本發(fā)明提供了一種具備在軌彈拋功能的艙外輻射器防護罩系統(tǒng)，參見附圖1和2，包括：防護罩、封口硅橡膠4、解鎖器5、中間支座6、擋塊8及側(cè)部硅橡膠9；

其外圍設(shè)備為密封艙的艙體本體7，輻射器安裝在艙體本體7內(nèi)；

所述防護罩包括防護罩本體1和擋條組件2。

其中，參見附圖3和4，所述防護罩本體1為由內(nèi)蒙皮、外蒙皮及芯板組成的弧狀夾層結(jié)構(gòu)，所述芯板位于內(nèi)蒙皮和外蒙皮之間；防護罩本體1的母線方向尺寸為2000mm，對應(yīng)的圓心角為57°；弧狀夾層結(jié)構(gòu)的厚度為11mm，內(nèi)、外蒙皮的厚度均為0.5mm，材料均為2A12CZ，所述芯板由兩片鋁箔包裹蜂窩板而組成，芯板的厚度為10mm，芯板的材料為LF2Y0.04×4(LF2Y表示鋁箔型號，0.04表示蜂窩板厚度，4表示蜂窩板上的蜂窩孔的外接圓直徑)；在防護罩本體1的兩個相對側(cè)邊中部處分別設(shè)有兩個預(yù)埋件3，預(yù)埋件3上包裹兩層發(fā)泡膠帶，工作時，預(yù)埋件3與艙體本體7上設(shè)有的預(yù)緊螺釘相抵觸；防護罩本體1的一端中部填充有直徑為75mm的發(fā)泡子彈10。

所述擋條組件2包括斜擋條、端擋條及兩個側(cè)擋條；兩個側(cè)擋條分別固定在防護罩本體1的兩側(cè)；斜擋條和端擋條分別固定在防護罩本體1的兩端，斜擋條、端擋條和兩個側(cè)擋條組成封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，斜擋條、端擋條和兩個側(cè)擋條的對接處分別涂有用于密封的硅橡膠，防止外熱流沖刷；其中，斜擋條位于防護罩本體1上設(shè)有發(fā)泡子彈10的一端，斜擋條與防護罩本體1的端面所在面的夾角大于0°并小于90°，端擋條與防護罩本體1的端面所在面的夾角為0°；擋條組件2與防護罩本體1合圍形成只有一端開放的盒狀的防護罩，用于安裝熱控產(chǎn)品。

所述擋塊8為楔形擋塊。

所述解鎖器5用于在部裝和總裝期間，將防護罩安裝固定在艙體本體7上，在艙體本體7入軌后，解鎖器5點火工作，為防護罩提供沖量，保證防護罩和艙體本體7的可靠分離，實現(xiàn)防護罩的拋蓋動作。

整體連接關(guān)系如下：防護罩的擋條組件2抵觸在艙體本體7上，防護罩的防護罩本體1表面與艙體本體7表面的間隙為40mm；其中，斜擋條和端擋條與艙體本體7的接觸處分別安裝有封口硅橡膠4，兩個側(cè)擋條與艙體本體7的接觸處分別安裝有側(cè)部硅橡膠9，所述封口硅橡膠4和側(cè)部硅橡膠9用于防止外熱流對輻射器的沖刷，同時起到限位作用；

兩個擋塊8的大端分別固定在艙體本體7上，兩個擋塊8的小端抵觸在防護罩的端擋條上，用于對防護罩的卡緊和限位；解鎖器5的一端安裝在艙體本體7上，另一端安裝在防護罩的防護罩本體1的發(fā)泡子彈10處，實現(xiàn)防護罩與艙體本體7的連接和解鎖；兩個中間支座6的一端分別固定在艙體本體7上，另一端抵觸在防護罩的防護罩本體1上，且在中間支座6與防護罩本體1的接觸面粘貼有硅橡膠墊，用于給防護罩提供橫向支撐，并限制艙體本體7的位移；其中，兩個中間支座6分別位于解鎖器5與兩個擋塊8之間。

工作原理：防護罩通過解鎖器5連接到艙體本體7上，防護罩下端用艙體本體7上的兩個擋塊8限位，防護罩背面用兩個中間支座6支撐，因此，防護罩與艙體本體7共有五點接觸，其中，解鎖器5處為固定約束，其余四點為限位約束，即為單邊約束；

在現(xiàn)有的有限元分析方法中，是不能對非線性單邊約束進行頻響分析的；因此，本發(fā)明在有限元建摸過程中進行了合理的簡化；根據(jù)防護罩在振動試驗時的振動狀況：當防護罩向里振動擺動時，防護罩的擋條組件2受力，剛度較好；當防護罩向外擺動時，兩個擋塊8的位置受力；因此，有限元模型建立只在兩個擋塊8的位置建立約束，而不考慮擋條組件2及中間支座6的約束；即在整星坐標系(整星的長度方向為縱軸，與縱軸垂直的方向為橫軸)下只約束與縱軸垂直方向的位移，不考慮整星坐標系下的縱向位移和轉(zhuǎn)角；經(jīng)試驗驗證，三個方向激勵作用下防護罩的各部分加速度響應(yīng)計算結(jié)果都與整星試驗結(jié)果重合良好，此種建模方式可以作為有限元建模的表征。

工作時，在解鎖器5點火后，給防護罩向遠離艙體本體7的方向的推力，防護罩下端繞兩個擋塊8轉(zhuǎn)動，同時向遠離艙體本體7的方向平動，實現(xiàn)防護罩的彈拋，并與艙體本體7分離。

綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。