一種用于火箭艙體的外環(huán)框的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種航天運(yùn)載器艙段結(jié)構(gòu)，特別是一種外環(huán)框。
【背景技術(shù)】
[0002]航天運(yùn)載器艙段結(jié)構(gòu)一般采用薄壁鉚接的半硬殼式結(jié)構(gòu)，主要由縱向構(gòu)件、橫向構(gòu)件、蒙皮、儀器電纜支架組成。其中橫向構(gòu)件主要是環(huán)框結(jié)構(gòu)，對縱向構(gòu)件提供環(huán)向支撐作用，并用作部分儀器電纜支架的安裝基礎(chǔ)?？紤]到氣動載荷的影響，現(xiàn)有型號的航天運(yùn)載器艙段的環(huán)框結(jié)構(gòu)均位于艙段內(nèi)部，內(nèi)置環(huán)框具有剖面簡單、易于成形和裝配工藝成熟的優(yōu)點(diǎn)。新型火箭采用的新型發(fā)動機(jī)裝置對艙段內(nèi)部包絡(luò)空間要求大，在1420mm長度范圍內(nèi)不允許設(shè)置內(nèi)部環(huán)框結(jié)構(gòu)。如果簡單的把艙段內(nèi)部的環(huán)框結(jié)構(gòu)形式挪到艙段外部來，又會帶來火箭氣動外形不好、結(jié)構(gòu)裝配困難、主承力梁桁上支撐剛度不足、非主承力桁條上支撐剛度富裕而導(dǎo)致的不優(yōu)化的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題是:提供一種外置環(huán)框結(jié)構(gòu)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中內(nèi)置環(huán)框占用運(yùn)載器艙段內(nèi)部空間的問題。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:一種用于火箭艙體的外環(huán)框，安裝于艙體外圍，包括第一框段和第二框段，所述第一框段靠近艙體的一側(cè)開有若干個缺口與所述艙體的外型相匹配，所述第一框段遠(yuǎn)離艙體的一側(cè)到艙體的距離為中間大于兩端；所述第二框段靠近艙體的一側(cè)開有若干個缺口且與所述艙體外型相匹配，所述第二框段遠(yuǎn)離所述艙體一側(cè)到艙體的距離相等；所述第一框段與所述第二框段分別安裝到所述艙體后通過彼此連接形成外環(huán)框。
[0005]所述外環(huán)框包括四個第一框段和四個第二框段且相互交替相連，所述第一框段位于艙體的主承力部分。
[0006]用于連接所述第一框段和第二框段的為一種連接板。
[0007]所述第一框段遠(yuǎn)離艙體一側(cè)的兩端到艙體的距離與所述第二框段遠(yuǎn)離艙體一側(cè)到艙體的距離相等。
[0008]所述第一框段的兩個端面夾角范圍為40°?55° ;所述第二框段的兩個端面的夾角范圍為35°?50°。
[0009]所述第一框段包括上框板和下框板，所述上框板和所述下框板分別包括帶有缺口的主體部分以及外側(cè)板部分，所述帶有缺口的主體部分垂直于所述外側(cè)板部分，其中，帶有缺口的主體部分與外側(cè)板部分為一體結(jié)構(gòu)并圓弧過渡；所述上框板的缺口與所述下框板的缺口一一對應(yīng)；所述上框板與下框板可拆卸連接。
[0010]所述上框板與下框板的各截面及各截面變化規(guī)律相同。
[0011]所述上框板與下框板的帶有缺口的主體部分相對設(shè)置形成第一空間并通過外側(cè)板安裝，所述第一空間內(nèi)設(shè)置有內(nèi)加強(qiáng)件。
[0012]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為:
[0013](I)本實(shí)用新型采用變剖面多段組合設(shè)計方案，既能為承受較大集中載荷的主梁、副梁和主桁等縱向構(gòu)件提供足夠的徑向支撐，又能以較少的材料滿足其余范圍內(nèi)承受較小載荷的縱向桁條提供合理的支撐剛度，同時充分考慮了在桁條外置的艙段上設(shè)置外部環(huán)框的裝配工藝可行性，進(jìn)而較為明顯的減輕了環(huán)框的重量，與等剖面環(huán)框結(jié)構(gòu)相比，重量減輕達(dá)到20%以上。
[0014](2)本實(shí)用新型的上框板和下框板相扣組合成閉合的框段，這種設(shè)計方法不僅提高了框板成形工藝性、裝配工藝性，而且有效提高了框的環(huán)向剛度。同時通過在上下框之間設(shè)置內(nèi)加強(qiáng)件，能夠有效提高對主梁的支撐剛度，進(jìn)一步提高了結(jié)構(gòu)的可靠性。
[0015](3)本實(shí)用新型的變剖面框段和等剖面框段的數(shù)量和組合方式可根據(jù)實(shí)際承受載荷情況進(jìn)行調(diào)整，使用方便、靈活，在采用新型發(fā)動機(jī)的新型火箭艙段中有較好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型外置環(huán)框在艙段中的位置關(guān)系圖；
[0017]圖2a、2b和2c分別為本實(shí)用新型外置環(huán)框結(jié)構(gòu)及組成圖；
[0018]圖3a、3b分別為本實(shí)用新型最大剖面與內(nèi)加強(qiáng)件及最小剖面與框連接件裝配圖；
[0019]圖4a、4b分別為本實(shí)用新型的變剖面圖；
[0020]圖5a、5b分別為本實(shí)用新型的等剖面圖；
[0021]圖6為本實(shí)用新型的張緊器和皮帶正常工作圖；
[0022]圖7為本實(shí)用新型環(huán)框與艙段裝配關(guān)系圖；
[0023]圖8a?Sg為本實(shí)用新型第一框段和第二框段缺口分布和缺口尺寸圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下根據(jù)附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施進(jìn)行說明。
[0025]本實(shí)用新型一種安裝于艙段外部的組合式變剖面環(huán)框結(jié)構(gòu)，以下為了描述簡單，定義外環(huán)框安裝于火箭艙體后遠(yuǎn)離艙體一側(cè)到艙體距離大的部分簡稱為大剖面處，定義外環(huán)框安裝于火箭艙體后遠(yuǎn)離艙體一側(cè)到艙體距離小的部分為小剖面處，大剖面部分到小剖面部分的過渡部分定義為變剖面部分，可知第一框段I包括大剖面部分、變剖面部分和小剖面部分，第二框段2均為小剖面部分。如圖1所示，箭頭所指即為本實(shí)用新型的外環(huán)框，外環(huán)框設(shè)置在距離艙段下端面約700_位置處的艙段外部，外環(huán)框的安裝方向與艙體地面平行，與艙段蒙皮、外加筋桁條相連，其中外加筋桁條包括主梁、副梁、主桁和其它桁條等。
[0026]圖2a為外環(huán)框各個組成部分處于外環(huán)框的位置圖，圖2b為整個外環(huán)框的組成和位置圖，圖2c為外環(huán)框局部示意圖。外環(huán)框包括第一框段1，和第二框段2，其中第一框段I由上框板1-1和下框板1-2組成，上框板1-1和下框板1-2之間設(shè)置有內(nèi)加強(qiáng)件4，上框板1-1和下框板1-2截面形式和變化規(guī)律一樣，高度、尺寸可以有所差別，兩者能夠容易的拆裝。同時，上框板1-1和下框板1-2在與艙段縱向桁條相交的位置處開缺口進(jìn)行避讓，在主梁位置開較大缺口，使主梁能夠貫穿裝配，在其它位置開成型面帶下陷的缺口，可以使得框板直接與縱向桁條、蒙皮相連，提高連接強(qiáng)度。上框板1-1和下框板1-2分別包括開有缺口一側(cè)的主體部分和外側(cè)板部分，外側(cè)板垂直于主體部分，外側(cè)板與主體為一體結(jié)構(gòu)并呈圓弧過渡，上框板1-1與下框板1-2安裝時為帶有缺口的主體部分相對，外側(cè)板部分相互搭接，即下框板1-2的外側(cè)板遠(yuǎn)離其主體部分與上框板1-1的圓弧過渡處相交且垂直于上框板1-1的主體部分，此時，上框板1-1與下框板1-2之間形成一個空間。為了提高對主梁的支撐強(qiáng)度，在上框板1-1和下框板1-2形成的空間中設(shè)置了內(nèi)加強(qiáng)件4，內(nèi)加強(qiáng)件4與上框板1-1和下框板1-2采用鉚釘連接。第一框段I和第二框段2通過連接板6連接。本實(shí)用新型的外環(huán)框由四個第一框段I和四個第二框段2組成，第一框段I位于承力主梁區(qū)域處，為承受較大集中載荷的縱向構(gòu)件(如主梁、副梁、主桁)提供徑向支撐剛度，第二框段2在其余范圍內(nèi)為承受較小載荷的縱向桁條提供徑向支撐剛度。
[0027]圖3a為第一框段I與內(nèi)加強(qiáng)件4的裝配圖，從圖中可以看出，上框板1_1與下框板1-2通過鉚釘7與內(nèi)加強(qiáng)件4固定連接；圖3b為第一框段I和第二框段2通過連接板6的裝配圖，從圖中可以看出，第一框段I的上框板1-1和下框板1-2與所述第二框段2通過連接板6相連，第一框段I和第二框段2分別通過鉚釘8與覆蓋在第一框段I和第二框段2外側(cè)作為連接機(jī)構(gòu)的連接板6連接。
[0028]圖4a和4b分別為第一框段I的大剖面處的剖面視圖和小剖面處的剖面視圖，從圖中可以看出，第一框段I兩端連線夾角為53°，其中以第一框段I的中心線向左右各17°為大剖面部分，隨后在單邊5°內(nèi)過渡到小剖面部分，隨后剖面大小保持不變，即左右兩邊各4.5°范圍內(nèi)為等剖面，第一框段I的大剖面部分到艙體的距離H1，小剖面部分到艙體的距離為H2，且Hl > H2。
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