專利名稱:碳纖維鋪層薄殼加筋支承艙的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種碳纖維鋪層薄殼加筋支承艙，尤其是指一種應用于運載火箭的碳纖維鋪層薄殼加筋支承艙。
技術背景
在運載火箭發(fā)射衛(wèi)星時，需要使用支承艙將衛(wèi)星及部分設備架起，從而實現(xiàn)接口尺寸的變化及總體構型布局要求。以往型號通常是采用金屬支承艙來實現(xiàn)該項功能。由于金屬支承艙需要付出較大重量代價滿足強度及剛度要求，因此，降低了火箭的運載能力，且星箭環(huán)境(振動)較為惡劣。
現(xiàn)有的復合材料支承艙多采用蜂窩夾層結構，該類型支承艙能夠較好降低支承艙的結構重量，但由于蜂窩夾層結構端框仍然采用金屬鍛件機加而成，同時，蜂窩夾層結構修補等操作會導致結構重量大幅增加，結構重量降低幅度并不十分明顯。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種碳纖維鋪層薄殼加筋支承艙，其能有效提高火箭運載能力，積極改善星箭振動環(huán)境，解決星箭振動響應耦合問題，保證艙體連接面的高精度，并且使得艙體外表光順美觀。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種碳纖維鋪層薄殼加筋支承艙，其包含碳纖維鋪層截錐艙體，連接設置在所述碳纖維鋪層截錐艙體內(nèi)壁上的碳纖維鋪層中間框，以及連接設置在所述碳纖維鋪層截錐艙體外壁上的碳纖維鋪層帽型加強筋；其中，所述碳纖維鋪層截錐艙體包含設置在其頂端的上端框，設置在其底端的下端框，以及按壓固定所述上端框和下端框并鋪設在碳纖維鋪層截錐艙體外壁上的蒙皮。
所述碳纖維鋪層截錐艙體由碳纖維復合材料制成；所述碳纖維鋪層中間框采用碳纖維復合材料鋪設模壓制成；所述碳纖維鋪層帽型加強筋采用碳纖維復合材料鋪設制成。
所述上端框包含依次連接的第一水平直筒段，豎直直筒段和第一錐段主體；所述第一水平直筒段與碳纖維鋪層截錐艙體的頂部對齊設置；所述豎直直筒段和第一錐段主體與碳纖維鋪層截錐艙體的頂部外壁相匹配貼合，并且所述第一錐段主體與蒙皮連接固定。
利用陰模對上端框和蒙皮進行無連接件的一體化模壓成型，使得蒙皮按壓固定所述的上端框并鋪設在碳纖維鋪層截錐艙體的外壁上。
所述下端框包含依次連接的第二水平直筒段和第二錐段主體；所述第二水平直筒段與碳纖維鋪層截錐艙體的底部對齊設置；所述第二錐段主體與碳纖維鋪層截錐艙體的底部外壁相匹配貼合，并且所述第二錐段主體與蒙皮連接固定。
利用陰模對下端框和蒙皮進行無連接件的一體化模壓成型，使得蒙皮按壓固定所述的下端框并鋪設在碳纖維鋪層截錐艙體的外壁上。
所述碳纖維鋪層截錐艙體上開設有操作口 ；在所述操作口上安裝金屬框。
所述碳纖維鋪層中間框呈Z字形，包含依次連接的第一框環(huán)、第二框環(huán)、第三框環(huán)和構形框環(huán)；所述第二框環(huán)、第三框環(huán)和構形框環(huán)相互垂直連接；所述第一框環(huán)與碳纖維鋪層截錐艙體的內(nèi)壁相匹配貼合，并通過膠接以及鉚接固定設置在碳纖維鋪層截錐艙體的內(nèi)壁上。
所述碳纖維鋪層中間框還包含第一接板和第二接板，分別通過鉚接設置在碳纖維鋪層中間框的上、下表面。
所述碳纖維鋪層帽型加強筋沿碳纖維鋪層截錐艙體周向設置；該碳纖維鋪層帽型加強筋的底部兩側連接段通過膠接固定設置在蒙皮的外表面上，且通過鉚接與碳纖維鋪層截錐艙體連接。
本發(fā)明所提供的碳纖維鋪層薄殼加筋支承艙，與現(xiàn)有技術相比具有以下有益效果采用陰模對上端框、下端框和蒙皮進行無連接件的一體化模壓成型，保證艙體連接面的高精度，并且使得艙體外表光順美觀。另外，本發(fā)明采用碳纖維鋪層薄殼加筋的結構形式，整個支承艙的重量減輕25%以上，有效提高運載能力，并具有較好的減振效果。
圖I是本發(fā)明中碳纖維鋪層截錐艙體的外形圖；
圖2是本發(fā)明中碳纖維鋪層截錐艙體的立體圖；
圖3是本發(fā)明中碳纖維鋪層截錐艙體的上端框截面圖；
圖4是本發(fā)明中碳纖維鋪層截錐艙體的下端框截面圖；
圖5A是本發(fā)明中碳纖維鋪層截錐艙體的陰模模壓示意圖；其中，圖5B是陰模與上端框的模壓示意圖，圖5C是陰模與下端框的模壓示意圖；
圖6是本發(fā)明中碳纖維鋪層帽型加強筋的截面圖；
圖7是本發(fā)明中碳纖維鋪層中間框的截面圖；
圖8是本發(fā)明中碳纖維鋪層中間框的裝配示意圖；
圖9是本發(fā)明中碳纖維鋪層截錐艙體和碳纖維鋪層中間框的連接示意圖；
圖10是本發(fā)明中碳纖維鋪層截錐艙體和碳纖維鋪層帽型加強筋的連接示意圖。
具體實施方式
以下根據(jù)圖I 圖10，具體說明本發(fā)明的較佳實施例。
如圖I和圖2所示，本發(fā)明所提供的碳纖維鋪層薄殼加筋支承艙，包含碳纖維鋪層截錐艙體I，連接設置在所述碳纖維鋪層截錐艙體I內(nèi)壁上的碳纖維鋪層中間框2，以及連接設置在所述碳纖維鋪層截錐艙體I外壁上的碳纖維鋪層帽型加強筋3 ;其中，所述碳纖維鋪層截錐艙體I包含設置在其頂端的上端框101，設置在其底端的下端框102，以及按壓固定所述上端框101和下端框102并鋪設在碳纖維鋪層截錐艙體I外壁上的蒙皮4。
如圖3所示，所述上端框101包含依次連接的第一水平直筒段11，豎直直筒段12和第一錐段主體13 ;其中，所述第一水平直筒段11與碳纖維鋪層截錐艙體I的頂部對齊設置；所述豎直直筒段12和第一錐段主體13與碳纖維鋪層截錐艙體I的頂部外壁相匹配貼合，并且所述第一錐段主體13通過鋪層遞減與蒙皮4連接固定。如圖5A和圖5B所示，利用陰模5對上端框101和蒙皮4通過變厚度設計，無需其他連接件一體化模壓成型，使得蒙皮4按壓固定所述的上端框101并鋪設在碳纖維鋪層截錐艙體I的外壁上。[0020]如圖4所示，所述下端框102包含依次連接的第二水平直筒段14和第二錐段主體15 ;其中，所述第二水平直筒段14與碳纖維鋪層截錐艙體I的底部對齊設置；所述第二錐段主體15與碳纖維鋪層截錐艙體I的底部外壁相匹配貼合，并且所述第二錐段主體15通過鋪層遞減與蒙皮4連接固定。如圖5A和圖5C所示，利用陰模5對下端框102和蒙皮4通過變厚度設計，無需其他連接件一體化模壓成型，使得蒙皮4按壓固定所述的下端框102并鋪設在碳纖維鋪層截錐艙體I的外壁上。
如圖I和圖2所述，所述碳纖維鋪層截錐艙體I上還開設有操作口 103 ;并且可根據(jù)實際需要在所述操作口 103上安裝金屬框。
進一步，所述碳纖維鋪層截錐艙體I由碳纖維復合材料制成，外·表光順美觀。
如圖7所示，所述碳纖維鋪層中間框2采用碳纖維復合材料鋪設模壓制成。該碳纖維鋪層中間框2呈Z字形，包含依次連接的第一框環(huán)21、第二框環(huán)22、第三框環(huán)23和構形框環(huán)24 ;其中，所述第二框環(huán)22、第三框環(huán)23和構形框環(huán)24相互垂直連接；如圖9所示，所述第一框環(huán)21與碳纖維鋪層截錐艙體I的內(nèi)壁相匹配貼合，并通過膠接以及鉚接固定設置在碳纖維鋪層截錐艙體I的內(nèi)壁上，從而使得整個碳纖維鋪層中間框2與碳纖維鋪層截錐艙體I裝配合成一體。
如圖8所示，所述碳纖維鋪層中間框2還包含第一接板25和第二接板26，分別通過鉚接設置在碳纖維鋪層中間框2的上、下表面。
所述碳纖維鋪層帽型加強筋3采用碳纖維復合材料鋪設制成。如圖2所示，所述碳纖維鋪層帽型加強筋3沿碳纖維鋪層截錐艙體I周向設置。如圖6和圖10所示，該碳纖維鋪層帽型加強筋3的底部兩側連接段31通過膠接固定設置在蒙皮4的外表面上，且通過鉚接與碳纖維鋪層截錐艙體I連接。
綜上所述，本發(fā)明所提供的碳纖維鋪層薄殼加筋支承艙，能有效提高火箭運載能力，并能積極改善星箭振動環(huán)境，因此克服了現(xiàn)有技術中火箭支承艙結構重量較大以及星箭振動頻率耦合不足的缺陷。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是由于采用陰模對上端框、下端框和蒙皮進行無連接件的一體化模壓成型，保證艙體連接面的高精度，并且使得艙體外表光順美觀。另夕卜，本發(fā)明采用碳纖維鋪層薄殼加筋的結構形式，整個支承艙的重量減輕25%以上，有效提高運載能力，并具有較好的減振效果。
盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發(fā)明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應由所附的權利要求
來限定。
權利要求
1.一種碳纖維鋪層薄殼加筋支承艙，其特征在于，包含碳纖維鋪層截錐艙體(I)，連接設置在所述碳纖維鋪層截錐艙體(I)內(nèi)壁上的碳纖維鋪層中間框(2)，以及連接設置在所述碳纖維鋪層截錐艙體(I)外壁上的碳纖維鋪層帽型加強筋(3)； 所述碳纖維鋪層截錐艙體(I)包含設置在其頂端的上端框(101)，設置在其底端的下端框(102)，以及按壓固定所述上端框(101)和下端框(102)并鋪設在碳纖維鋪層截錐艙體(1)外壁上的蒙皮(4)。
2.如權利要求
I所述的碳纖維鋪層薄殼加筋支承艙，其特征在于，所述碳纖維鋪層截錐艙體(I)由碳纖維復合材料制成；所述碳纖維鋪層中間框(2)采用碳纖維復合材料鋪設模壓制成；所述碳纖維鋪層帽型加強筋(3)采用碳纖維復合材料鋪設制成。
3.如權利要求
2所述的碳纖維鋪層薄殼加筋支承艙，其特征在于，所述上端框(101)包 含依次連接的第一水平直筒段(11 )，豎直直筒段(12)和第一錐段主體(13); 所述第一水平直筒段(11)與碳纖維鋪層截錐艙體(I)的頂部對齊設置； 所述豎直直筒段(12)和第一錐段主體(13)與碳纖維鋪層截錐艙體(I)的頂部外壁相匹配貼合，并且所述第一錐段主體(13)與蒙皮(4)連接固定。
4.如權利要求
3所述的碳纖維鋪層薄殼加筋支承艙，其特征在于，利用陰模(5)對上端框(101)和蒙皮(4)進行無連接件的一體化模壓成型，使得蒙皮(4)按壓固定所述的上端框(101)并鋪設在碳纖維鋪層截錐艙體(I)的外壁上。
5.如權利要求
2所述的碳纖維鋪層薄殼加筋支承艙，其特征在于，所述下端框(102)包含依次連接的第二水平直筒段(14)和第二錐段主體(15)； 所述第二水平直筒段(14)與碳纖維鋪層截錐艙體(I)的底部對齊設置； 所述第二錐段主體(15)與碳纖維鋪層截錐艙體(I)的底部外壁相匹配貼合，并且所述第二錐段主體(15)與蒙皮(4)連接固定。
6.如權利要求
5所述的碳纖維鋪層薄殼加筋支承艙，其特征在于，利用陰模(5)對下端框(102)和蒙皮(4)進行無連接件的一體化模壓成型，使得蒙皮(4)按壓固定所述的下端框(102)并鋪設在碳纖維鋪層截錐艙體(I)的外壁上。
7.如權利要求
2所述的碳纖維鋪層薄殼加筋支承艙，其特征在于，所述碳纖維鋪層截錐艙體(I)上開設有操作口( 103);在所述操作口( 103)上安裝金屬框。
8.如權利要求
2所述的碳纖維鋪層薄殼加筋支承艙，其特征在于，所述碳纖維鋪層中間框(2)呈Z字形，包含依次連接的第一框環(huán)(21)、第二框環(huán)(22)、第三框環(huán)(23)和構形框環(huán)(24)； 所述第二框環(huán)(22)、第三框環(huán)(23)和構形框環(huán)(24)相互垂直連接； 所述第一框環(huán)(21)與碳纖維鋪層截錐艙體(I)的內(nèi)壁相匹配貼合，并通過膠接以及鉚接固定設置在碳纖維鋪層截錐艙體(I)的內(nèi)壁上。
9.如權利要求
8所述的碳纖維鋪層薄殼加筋支承艙，其特征在于，所述碳纖維鋪層中間框(2)還包含第一接板(25)和第二接板(26)，分別通過鉚接設置在碳纖維鋪層中間框(2)的上、下表面。
10.如權利要求
2所述的碳纖維鋪層薄殼加筋支承艙，其特征在于，所述碳纖維鋪層帽型加強筋(3)沿碳纖維鋪層截錐艙體(I)周向設置；該碳纖維鋪層帽型加強筋(3)的底部兩側連接段(31)通過膠接固定設置在蒙皮(4)的外表面上，且通過鉚接與碳纖維鋪層截錐艙體(I)連 接。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種碳纖維鋪層薄殼加筋支承艙，包含碳纖維鋪層截錐艙體，連接設置在所述碳纖維鋪層截錐艙體內(nèi)壁上的碳纖維鋪層中間框，以及連接設置在所述碳纖維鋪層截錐艙體外壁上的碳纖維鋪層帽型加強筋；其中，所述碳纖維鋪層截錐艙體包含設置在其頂端的上端框，設置在其底端的下端框，以及按壓固定所述上端框和下端框并鋪設在碳纖維鋪層截錐艙體外壁上的蒙皮。本發(fā)明所提供的碳纖維鋪層薄殼加筋支承艙，能有效提高火箭運載能力，積極改善星箭振動環(huán)境，解決星箭振動響應耦合問題，保證艙體連接面的高精度，并且使得艙體外表光順美觀。
文檔編號F42B15/00GKCN102748999SQ201210266018
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月30日
發(fā)明者李新寬, 李 昊, 李茂 , 趙學成, 雷磊 申請人:上海宇航系統(tǒng)工程研究所, 中國長城工業(yè)集團有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan