CN104217051A - 一种基于三维的航天器构型布局与结构的数据传递管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于三维的航天器构型布局与结构的数据传递管理方法，规避以往上游信息更改引起下游模型再生失败的现象，梳理总体与结构之间的接口信息及特征命名方式，有效地解决接口信息不能使用的问题，提高工作效率。

Description

一种基于三维的航天器构型布局与结构的数据传递管理方法

技术领域

本发明属于机械设计领域，具体涉及一种基于三维的航天器构型布局与结构的数据传递管理方法。

背景技术

在航天器三维设计中，总体构型布局设计师(以下称总体设计师)与结构设计师存在大量的协同设计工作。总体设计师向结构明确航天器整器构型外表面轮廓及尺寸、各舱段分界面、舱段局部大开口、设备安装接口、设备安装孔位信息、设备布局和外形等接口信息，结构设计师向总体提供航天器内表面轮廓及尺寸、结构部件(包含壁板、蒙皮、结构连接框和端框等)、舱内次结构、设备安装面、各安装面的定位坐标系及结构确定的相关孔位等接口信息。较传统的二维图纸设计模式，三维协同设计已经取得了很大的进步，但目前的航天器构型布局与结构之间的三维模型数据传递仍存在以下问题：

总体设计师和结构设计师开展协同设计工作时，在引入对方或自身的上游输入信息后，直接在此基础上进行后续几何操作，往往因为上游输入信息的更改，导致下游模型再生失败引起整个模型体系的崩溃；

总体与结构之间存在大量且复杂的接口信息，接口数据定义不规范到位会导致双方的数据不能有效的传递，设计师也无法使用传递的接口信息；

三维模型重要特征命名不规范，降低了模型的可读性，在引用这些特征时，往往需要再转换一次，增加了额外的工作量。

发明内容

本发明的目的是克服传统航天器三维模型再生失败且总体与结构接口信息及特征命名混乱的问题，对总体与结构之间的接口和特征进行有效规划和管理，提供一种基于三维的航天器构型布局与结构的数据传递管理方法，包括如下步骤：

1)对航天器构型布局与结构的接口及命名进行梳理归类，形成基于三维协同设计的总体与结构接口定义规范；

2)对三维模型的特征命名进行梳理规范，形成基于三维模型的总体与结构特征命名规范；

3)总体在航天器三维模型中向结构明确航天器整器构型约束要求，包含航天器各舱段外表面、舱段间的分界面、舱段的坐标系、基准平面以及各舱段内部舱体构型分界面；

4)结构根据总体构型模型引入航天器各舱段外表面及整器坐标系，复制外部引入的信息，并此基础上建立舱体内表面和结构所需的舱段坐标系；

5)总体在各舱段三维模型中引入舱体内表面信息，并向结构明确舱段大开口接口要求，结构在各舱段模型中向总体提供舱内次结构接口，包括次结构定位坐标系、正反安装面及局部坐标系；

6)总体在布局三维模型中引入舱内次结构接口，并向结构提出舱壁上设备的安装接口要求、舱内次结构的局部开口要求，在说明文件中向结构提出舱内次结构上的设备安装孔表接口；

7)结构在布局三维模型中引入次结构局部开口接口信息及设备安装接口信息，并向总体提供由结构确定的孔位接口、电气液穿舱接口、舱内电缆梁上的接口、蒙皮上的电缆支座安装接口、结构部件的详细设计模型和重量信息等；

8)总体与结构在原模型基础上开展详细设计。

本发明提出的方法，复制三维模型引入的外部信息，可以有效地防止上游模型特征变更带来的下游模型无法重新生成而导致的模型崩溃现象；对总体与结构接口进行细分归类，使得模型更具层次性和可读性，提高了设计师的工作效率；对于重要的特征，采用规范化命名，保证特征包含的几何意义准确，提高模型的可读性。

附图说明

图1孔点的标注示例与结构说明；

图2舱壁上的穿舱接口规范化命名示例与结构说明。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

总体与结构设计师针对航天器构型布局与结构的接口进行梳理归类，将接口分为：舱壁上的仪器设备安装接口、舱壁上的电气液穿舱接口、舱内外结构件上的局部开口、舱内蜂窝板(或梁系)上的接口、舱内一体化单元接口、舱内电缆梁上的接口、蒙皮上的电缆支座安装接口、网格筋上的孔位接口等8大类，并形成基于三维协同设计的总体与结构接口定义规范；

总体与结构设计师针对三维模型的特征命名进行梳理规范，形成基于三维模型的总体与结构特征命名规范，三维模型的特征命名规则如下：

常用特征名

常用特征名命名采用“前缀_含义”的格式，省略曲面、实体几何特征名称的前缀，点、轴、参考平面、坐标系、曲线的前缀如表1所示；当一组几何包含若干个同类几何时(例如用孔点表示的一组孔)，则应在前缀中加上标号进行区别；“含义”一般为特征几何的中文意义，应尽量简练。

表1  常用特征规范化前缀

特征类型	前缀字符串	标注示例
			参考平面	DTM	DTM_仪器舱后端面
轴	A	A_整舱
			点	P	PA1_M4_结构螺纹孔
曲线	CRV	CRV_外壁母线
			笛卡尔坐标系	CS	CS_湿度传感器_1
柱坐标系	CS柱	CS柱_前端框
			球坐标系	CS球	CS球_返回舱球心

孔点特征命名

总体与结构之间的接口包含大量的连接孔，为简化接口数据量，采用孔点来代表双方的连接孔位。孔点应位于总体与结构的分界面上，且采用如图1所示的规范化命名代表孔的标号、类型、规格等参数。其中，孔标识、标号、类型与规格标识三部分不可省略(标号后允许附加字母‘R’来表示设备的R孔)，其余部分可以根据实际情况省略或增加内容。

穿舱接口命名

穿舱接口采用规范化命名的坐标系来标识，坐标系名称由坐标系标识、分隔符、类型标识和顺序号等字段构成(结构见图2)，其中，坐标系标识为字符串‘CS’，分隔符为下划线字符‘_’，类型标识字段详见表2，顺序号字段可根据需要自定义。

表2  舱壁上的穿舱接口类型标识汇总

序号	功能类型	类型标识	标记示例
				1	低频穿舱	X	CS_X_1
2	高频穿舱	G	CS_G_1
				3	气路穿舱	Q	CS_Q_1
4	液路穿舱	Y	CS_Y_1

总体在航天器三维模型中向结构明确航天器整器构型约束要求，包含航天器各舱段外表面、舱段间的分界面(如DTM_1-0_前锥顶面)、舱段的坐标系(如CS_0-0、CS_1-0)、基准平面(如DTM_0-0_II-IV)以及各舱段内部舱体构型分界面；

结构根据总体构型模型引入航天器各舱段外表面及整器坐标系，复制外部引入的信息，并此基础上建立舱体内表面和结构所需的舱段坐标系(如CS_后连接框)；

总体在各舱段三维模型中引入舱体内表面信息，并向结构明确舱段大开口接口要求，局部开口采用红色的曲面代表开口的轮廓，曲面的两端都应突出结构件表面10mm左右，保证在舱壁正反面都可见；结构在各舱段模型中向总体提供舱内次结构接口，包括次结构定位坐标系(CS_第一层仪器板)、正反安装面及局部坐标系；

总体在布局三维模型中引入舱内次结构接口，并向结构提出舱壁上设备的安装接口要求、舱内次结构的局部开口接口要求，次结构开口要求采用曲面定义，用红色曲面表示开口轮廓，且要求开口曲面的高度大于板厚10mm左右，保证开口曲面在次结构上可见。在说明文件中向结构提出舱内次结构上的设备安装孔表接口，安装孔表的格式如表3所示；

表3  仪器板正面安装孔表格式

孔编号	坐标(Y)	坐标(Z)	规格	设备模型名	备注
						A1	110	-240	M5	XXV31-C	是否为R点

结构在布局三维模型中引入次结构局部开口接口信息及设备安装接口信息，并向总体提供由结构确定的孔位接口(如安装防护板所需的结构孔位)、电气液穿舱接口、舱内电缆梁上的接口、蒙皮上的电缆支座安装接口(接口采用规范化命名的坐标系表示，坐标系的Z轴应指向蒙皮轴心或者球心)、结构部件(包含壁板、蒙皮、结构连接框和端框等)的详细设计模型和重量信息等，其中电缆梁上的接口采用标准化设计，梁上每隔一定间距设置一个螺纹孔，每个电缆梁用一个规范化命名的坐标系表示(如CS_A型电缆梁_1)，坐标系位于电缆梁的正面几何中心，Z轴指向电缆梁的长度方向；

总体与结构在原模型基础上开展详细设计。

本发明中未说明部分属于本领域的公知技术。

最后应说明的是：以上实施例应用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各实施例对本发明已进行了详细的说明，但是本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明了进行修改或者等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种基于三维的航天器构型布局与结构的数据传递管理方法，其特征是，包括如下步骤：

1)对航天器构型布局与结构的接口及命名进行梳理归类，形成基于三维协同设计的总体与结构接口定义规范；

2)对三维模型的特征命名进行梳理规范，形成基于三维模型的总体与结构特征命名规范；

3)总体在航天器三维模型中向结构明确航天器整器构型约束要求，包含航天器各舱段外表面、舱段间的分界面、舱段的坐标系、基准平面以及各舱段内部舱体构型分界面；

4)结构根据总体构型模型引入航天器各舱段外表面及整器坐标系，复制外部引入的信息，并此基础上建立舱体内表面和结构所需的舱段坐标系；

5)总体在各舱段三维模型中引入舱体内表面信息，并向结构明确舱段大开口接口要求，结构在各舱段模型中向总体提供舱内次结构接口，包括次结构定位坐标系、正反安装面及局部坐标系；

6)总体在布局三维模型中引入舱内次结构接口，并向结构提出舱壁上设备的安装接口要求、舱内次结构的局部开口要求，在说明文件中向结构提出舱内次结构上的设备安装孔表接口；

7)结构在布局三维模型中引入次结构局部开口接口信息及设备安装接口信息，并向总体提供由结构确定的孔位接口、电气液穿舱接口、舱内电缆梁上的接口、蒙皮上的电缆支座安装接口、结构部件的详细设计模型和重量信息等；

8)总体与结构在原模型基础上开展详细设计。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维的航天器构型布局与结构的数据传递管理方法，其特征是，将接口分为舱壁上的仪器设备安装接口、舱壁上的电气液穿舱接口、舱内外结构件上的局部开口、舱内蜂窝板或梁系上的接口、舱内一体化单元接口、舱内电缆梁上的接口、蒙皮上的电缆支座安装接口、网格筋上的孔位接口。

3.根据权利要求1所述的一种基于三维的航天器构型布局与结构的数据传递管理方法，其特征是，总体在各舱段三维模型中引入舱体内表面信息，并向结构明确舱段大开口接口要求，局部开口采用红色曲面代表开口的轮廓，曲面的两端突出结构件表面10mm左右，保证在舱壁正反面都可见；结构在各舱段模型中向总体提供舱内次结构接口，包括次结构定位坐标系、正反安装面及局部坐标系。

4.根据权利要求1所述的一种基于三维的航天器构型布局与结构的数据传递管理方法，其特征是，总体在布局三维模型中引入舱内次结构接口，并向结构提出舱壁上设备的安装接口要求、舱内次结构的局部开口接口要求，次结构开口要求采用曲面定义，用红色曲面表示开口轮廓，且要求开口曲面的高度大于板厚10mm左右，保证开口曲面在次结构上可见。

5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的一种基于三维的航天器构型布局与结构的数据传递管理方法，其特征是，所述的结构部件包含壁板、蒙皮、结构连接框和端框。