CN105947234A - 一种可适应舱体变形的连接机构 - Google Patents

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Abstract

一种可适应舱体变形的连接机构，其包括：上端横向杆件组件、下端横向杆件组件和拉杆组件；所述可适应舱体变形的连接机构在空间的整体布局呈Z型，且上端横向杆件组件、下端横向杆件组件和拉杆组件均包括：杆件，以及位于杆件两侧的连接接头和调整接头；其中，下端横向杆件组件的连接接头上有限位槽，拉杆组件的连接接头上有通孔；拉杆组件的连接接头通过拉杆角度调整接头与靠近下端横向杆件组件连接接头的杆件一端连接；上端横向杆件组件、下端横向杆件组件和拉杆组件的调整接头分别与一个球形铰链固定连接，三个球形铰链均与舱体内结构连接；上端横向杆件组件、下端横向杆件组件的连接接头分别与外部的产品活动连接。

Description

一种可适应舱体变形的连接机构
技术领域
本发明属于航天装配技术领域，尤其涉及一种可适应舱体变形的连接机构。
背景技术
随着我国载人航天事业的发展，空间站等密封舱结构内部需要一种能够提供载荷安装、具有足够的力学性能承受发射段载荷、同时又要便于在轨维修或者拆卸的支撑结构。常见的舱内产品连接结构对于装配精度要求高，需要通过组合加工或者精测装配的方法来保证精度，在随着密封舱体发射入轨之后，由于密封舱内充压，舱体主结构会出现受内压变形的现象，导致安装在舱体主结构上的支撑结构产生附属变形。这种附属变形会导致在轨维修、拆卸支撑结构时拆卸困难甚至发生故障，同时这种附属变形也会导致支撑结构长期存在装配应力，缩减结构使用寿命。
目前较为急迫的需要一种装配时能够实现精度调节，可承载发射段载荷，随密封舱发射入轨之后又能够适应由内压引起的舱体变形的连接结构。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种可适应舱体变形的连接机构，地面装配时可调整精度、可以承载发射段载荷、入轨之后自适应舱体变形。
一种可适应舱体变形的连接机构，其包括：上端横向杆件组件、下端横向杆件组件和拉杆组件；
所述可适应舱体变形的连接机构在空间的整体布局呈Z型，且上端横向杆件组件、下端横向杆件组件和拉杆组件均包括：杆件，以及位于杆件两侧的连接接头和调整接头；其中，下端横向杆件组件的连接接头上有限位槽，拉杆组件的连接接头上有通孔；
拉杆组件的连接接头通过拉杆角度调整接头与靠近下端横向杆件组件连接接头的杆件一端连接；上端横向杆件组件、下端横向杆件组件和拉杆组件的调整接头分别与一个球形铰链固定连接，三个球形铰链均与舱体内结构连接；上端横向杆件组件、下端横向杆件组件的连接接头分别与外部的产品活动连接。
效果较好的，拉杆角度调整接头由调整接头和锁紧螺栓组成；拉杆角度调整接头的调整接头套装在下端横向杆件组件的限位槽上，锁紧螺栓穿过拉杆组件的通孔后螺钉连接。
效果较好的，所述球形铰链的底座上有4个通孔，顶部为带有外螺纹的金属杆，外螺纹与舱体内结构的螺纹孔相配合。
效果较好的，杆件为金属材料或者碳纤维复合材料，连接接头和调整接头为金属材料。
效果较好的，固定连接的方式为螺纹连接。
效果较好的，销轴连接的方式为活动连接。
有益效果：
本发明的连接结构整体采用Z形的构型，在Z的端点利用球铰和滑套提供转动自由度变形量，由转动角度变形量提供了被连接点的线性位移量，具有组成简单、地面装配时可调整精度、可以承载发射段载荷、入轨之后自适应舱体变形的优势。
附图说明
图1为本发明的适应舱体变形的连接结构示意图；
图2为本发明的球形铰链与舱体连接示意图；
图3为本发明的横向杆件组件、拉杆组件组成及与球形铰链连接方式示意图；
图4为本发明的拉杆角度调整接头示意图；
图5为本发明的拉杆组件与拉杆角度调整接头、横向拉杆组件连接方式示意图；
图6为本发明的产品安装示意图；
图7为本发明在地面装配时调整精度示意图；
图8为本发明在舱体充压状态下进行自适应调整示意图。
具体实施方式
本发明的连接结构适用于具有一定刚度的产品，不适用于柔性类产品。
如图1所示，一种可适应舱体变形的连接机构，其包括：球形铰链1、上端横向杆件组件2、下端横向杆件组件3、拉杆组件4拉杆角度调整接头5；所述可适应舱体变形的连接机构整体呈Z型，且上端横向杆件组件2、下端横向杆件组件3和拉杆组件4均包括：杆件，以及位于杆件两侧的连接接头和调整接头。
球形铰链1的数量为3个，在球形铰链的底座上有4个通孔，与舱体结构螺纹联接的方法进行联接，球形铰链的顶部为带有外螺纹的金属杆，示意见图2。
上端横向杆件组件2的杆件，以及位于杆件两侧的连接接头和调整接头分别即为横杆杆件A21、横向杆件连接接头A22和横向杆件调整接头A23。横向杆件连接接头A22和横向杆件调整接头A22位于横杆杆件A21的两侧，横向杆件A21可以使用金属材料或者碳纤维复合材料，两侧的接头材料为金属材料。如果横向杆件A21材料选用金属材料，和横向杆件连接接头A22和横向杆件调整接头A23可以使用焊接的方式进行连接；如果横向杆件A21材料选用复合材料，和横向杆件连接接头A22和横向杆件调整接头A23可以使用胶接的方式进行连接；横向杆件调整接头A23位于横向杆件A21靠近球形铰链的一侧，在接头上有螺纹孔，通过与球形铰链上外螺纹金属杆的螺纹联接实现与球形铰链1的连接。横向杆件连接接头A22位于横向杆件A21与产品进行连接的一侧，在接头上有销轴联接孔，与产品通过销轴联接实现连接。
下端横向杆件组件3的杆件，以及位于杆件两侧的连接接头和调整接头分别记为横杆杆件B31、横向杆件连接接头B32和横向杆件调整接头B。下端横向杆件组件3组成与上端横向杆件组件2结构形式一致，差别在于下端横向杆件组件3上的横向杆件连接接头B32上设计有限位槽，用于与拉杆组件4的连接。
拉杆组件4的杆件，以及位于杆件两侧的连接接头和调整接头分别记为拉杆杆件41、拉杆连接接头42和拉杆调整接头43，拉杆组件4与上端横向杆件组件2的结构形式一致，拉杆调整接头43位于拉杆杆件41靠近球形铰链的一侧，在接头上有螺纹孔，通过与球形铰链上外螺纹金属杆的螺纹联接实现与球形铰链1的连接。拉杆连接接头42位于另外一侧，在接头上有通孔，与拉杆角度调整接头5通过螺钉联接进行连接，上述连接方式见图3所示。
拉杆角度调整接头5由调整接头51和锁紧螺栓52组成，如图4所示，拉杆角度调整接头5的调整接头51套装在下端横向杆件组件3的限位槽上，可以绕横向下端横向杆件组件3进行转动以调整角度，锁紧螺栓52穿过拉杆组件4的通孔后螺钉连接。如图5所示。
拉杆组件4的连接接头通过拉杆角度调整接头5与靠近下端横向杆件组件3连接接头的杆件一端连接；上端横向杆件组件2、下端横向杆件组件3和拉杆组件4的调整接头分别与一个球形铰链1固定连接，三个球形铰链1均与舱体内结构连接；上端横向杆件组件2、下端横向杆件组件3的连接接头分别与外部的产品活动连接。
在进行装配时，可以通过转动球形铰链1上的外侧螺纹杆来调整上端横向杆件组件2、下端横向杆件组件3、拉杆组件4的长度，可调整的长度范围与球形铰链1上的外侧螺纹杆长度有关。上端横向杆件组件2、下端横向杆件组件3、拉杆组件4均可以利用球形铰链来进行调整装配角度，如果调整后上端横向杆件组件2与下端横向杆件组件3上的接口不同面导致拉杆组件4无法安装，可旋转拉杆角度调整接头5完成装配。产品装配及尺寸调整方法示意见图6及图7所示。在完成角度调整之后通过拧紧螺钉实现锁紧。在完成装配时的精度调整之后，本发明支撑结构所有涉及到螺纹联接的环节均需要涂防松胶防松。
发射入轨之后，如图8所示，本发明连接结构可利用球形铰链1处的转动所提供的角度的微变形量进行自适应调整，从而使产品免受由于舱体内压变形施加给产品的破坏应力。
在进行产品的装配时，根据被安装产品的接口位置，两根横向杆件及拉杆在球形铰链处可以实现3个方向的转动，以此进行装配尺寸的调整；所述上端及下端横向杆件组件与拉杆组件可进行的调整尺寸由球形铰链能够转动的角度范围决定。与球形铰链连接的一侧通过改变螺纹连接的扣数实现杆件的长度调整；通过拉杆角度调整接头在横向杆件上的转动可以保证：两根横向杆件组件上与提供给产品的接口不同面时也可以进行连接。与被安装产品的连接位置调整完毕后，通过螺钉预紧施加摩擦力的方式保证拉杆角度调整接头不会在下端横向杆件组件上转动，完成调整后所有螺纹联接处涂防松胶防松。
在安装完产品后，固定结构一侧可以实现被安装产品所有自由度的完全约束，球形铰链、上端横向杆件组件、下端横向杆件组件、拉杆组件、拉杆角度调整接头组成的”Z”型桁架结构一侧实现被安装产品5个自由度的约束，通过这种方式保证整个支撑结构可以完成发射段的承载任务。在发射入轨后，横向杆件及拉杆可以通过球形铰链进行一个方向的转动以自动适应舱体主结构在环向及轴向的变形，拆除产品上与舱内次结构连接的螺钉及与本发明连接结构上的销钉即可以实现产品的拆卸。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种可适应舱体变形的连接机构，其特征在于，包括：上端横向杆件组件(2)、下端横向杆件组件(3)和拉杆组件(4)；
所述可适应舱体变形的连接机构在空间的整体布局呈Z型，且上端横向杆件组件(2)、下端横向杆件组件(3)和拉杆组件(4)均包括：杆件，以及位于杆件两侧的连接接头和调整接头；其中，下端横向杆件组件(3)的连接接头上有限位槽，拉杆组件(4)的连接接头上有通孔；
拉杆组件(4)的连接接头通过拉杆角度调整接头(5)与靠近下端横向杆件组件(3)连接接头的杆件一端连接；上端横向杆件组件(2)、下端横向杆件组件(3)和拉杆组件(4)的调整接头分别与一个球形铰链(1)固定连接，三个球形铰链(1)均与舱体内结构连接；上端横向杆件组件(2)、下端横向杆件组件(3)的连接接头分别与外部的产品活动连接。
2.如权利要求1所述的可适应舱体变形的连接机构，其特征在于，拉杆角度调整接头(5)由调整接头(51)和锁紧螺栓(52)组成；拉杆角度调整接头(5)的调整接头(51)套装在下端横向杆件组件(3)的限位槽上，锁紧螺栓(52)穿过拉杆组件(4)的通孔后螺钉连接。
3.如权利要求1所述的可适应舱体变形的连接机构，其特征在于，所述球形铰链(1)的底座上有4个通孔，顶部为带有外螺纹的金属杆，外螺纹与舱体内结构的螺纹孔相配合。
4.如权利要求1所述的可适应舱体变形的连接机构，其特征在于，杆件为金属材料或者碳纤维复合材料，连接接头和调整接头为金属材料。
5.如权利要求1所述的可适应舱体变形的连接机构，其特征在于，固定连接的方式为螺纹连接。
6.如权利要求1所述的可适应舱体变形的连接机构，其特征在于，销轴连接的方式为活动连接。
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