CN106542116A - 一种基于质量特性的自旋弹道式再入返回舱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于质量特性的自旋弹道式再入返回舱，属于自旋弹道式再入的返回舱技术领域，它包括：头壳、稳定裙、裙底、第一质量组件、第二质量组件及第三质量组件；所述头壳顶部安装有头部配重结构；头壳锥台的大端与稳定裙的小端对接，裙底与稳定裙的大端对接；第一质量组件的仪器盘通过沿圆周方向均匀分布的支撑腿固定在稳定裙的上端框上；第二质量组件的平台通过沿其圆周方向均匀分布的支腿与稳定裙的中间隔框连接；第三质量组件的伞舱装置的安装端与第二质量组件连接；本发明根据返回舱设定的质心和压心的位置关系，以及中心惯性主轴与几何轴的夹角关系，合理分配各组件的重量和安排设备的布局，使质量特性满足要求。

Description

一种基于质量特性的自旋弹道式再入返回舱
技术领域
本发明属于自旋弹道式再入的返回舱技术领域，具体涉及一种基于质量特性的自旋弹道式再入返回舱。
背景技术
根据气动需要，对自旋式弹道再入航天器的返回舱的质量特性有非常严格的要求，对返回舱质心相对压心位置有数据精度要求。
目前航天器普遍对质量特性要求不严格，个别有严格要求的也是对整体质量的要求，而并非针对质心的具体位置，质心的具体位置最终都通过质测测定；一般都是在设计完成后进行模拟计算和实测，因此设计阶段不会将质量特性作为主要的考虑因素；且前期设计阶段只预留配重块的安装位置，在设备布局时适当考虑对横向质心的影响，横向质心的要求主要通过添加配重块来进行调整；而纵向质心基本不做设计考虑，纵向质心一般只是要求实测，而不用采取调整手段。
返回舱总装完成后，进行实际测量，在测量过程中实施配重，因此，需要投产大量的不同规格的配重块，以满足后续配重实施，既增加了设计工作又造成资源的浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于质量特性的自旋弹道式再入返回舱，能够根据返回舱设定的质心和压心的位置关系，以及中心惯性主轴与几何轴的夹角关系，合理分配各组件的重量和安排设备的布局，使质量特性满足要求。
一种基于质量特性的自旋弹道式再入返回舱，包括：头壳、稳定裙、裙底、第一质量组件、第二质量组件及第三质量组件；
所述头壳为由锥台和球缺对接组成的壳体，球缺的底面与锥台的小端对接，球缺的顶部安装有头部配重结构，通过调整头部配重结构的重量，能够调整返回舱的纵向质心位置，通过调整头部配重结构沿返回舱横向的安装位置，能够调整返回舱的横向质心位置；
所述稳定裙为锥台状壳体，在稳定裙的内圆周面沿其轴向加工有三条与稳定裙同轴的环形凸台，分别为稳定裙的上端框、中间隔框和底端框；所述上端框、中间隔框和底端框用于承力部件与稳定裙的连接；
所述裙底为倒置的球缺状壳体，球缺状壳体的顶部加工有同轴的圆形缺口；
所述第一质量组件包括仪器盘、安装在仪器盘上表面的设备及安装在仪器盘下表面中部的过渡支架；其中，所述仪器盘上加工有用于安装配重块的安装孔，仪器盘上表面的设备为对称布置，通过在仪器盘上安装配重块使得第一质量组件的质心与仪器盘的几何中心重合；
所述第二质量组件包括平台、安装在平台上表面的设备及呈圆周均匀分布的支撑座；其中，所述平台上加工有轴向通孔及用于安装配重块的安装孔；所述平台上表面的设备为对称布置，通过在平台上安装配重块使得第二质量组件的质心与平台的几何中心重合；
所述第三质量组件包括伞舱装置和拉杆；所述伞舱装置用于在回收舱进入大气层后，打开降落伞对回收舱的舱体进行减速；伞舱装置的一端为安装端，另一端为出伞端，所述出伞端的端面加工为球面；所述球面与裙底的弧度相同；
整体连接关系如下：头壳锥台的大端通过稳定裙的上端框与稳定裙的小端对接，裙底通过稳定裙的底端框与稳定裙的大端对接；头壳、稳定裙和裙底形成回收舱的外形结构；
第一质量组件的仪器盘通过沿圆周方向均匀分布的支撑腿固定在稳定裙的上端框上；
第二质量组件的平台通过沿其圆周方向均匀分布的支腿与稳定裙的中间隔框连接；
第三质量组件的伞舱装置的安装端穿过平台的轴向通孔后，其安装端的上法兰与支撑座的顶部及过渡支架的底部法兰连接，其中，所述上法兰位于支撑座的顶部和过渡支架的底部法兰的接触面之间，出伞端穿过稳定裙的底端框后通过呈圆周方向均匀分布的向上向外倾斜四个拉杆与稳定裙的底端框连接；伞舱装置出伞端的球面与裙底的圆形缺口相配合，并将裙底的圆形缺口封闭。
进一步的，所述支撑腿与上端框的对接处和支腿与中间隔框的接触处分别安装有隔热垫。
进一步的，所述稳定裙的底端框与第二质量组件的平台的距离为305mm～315mm，稳定裙的底端框与第一质量组件的仪器盘的距离为865mm～875mm，稳定裙的底端框与头壳的头部配重结构底面的距离为1360mm～1370mm。
有益效果：(1)本发明通过设计头壳的头部配重结构的位置和重量及第一质量组件、第二质量组件和第三质量组件的分布关系，使得回收舱质量特性能够得到很好的控制，回收舱的质心位置相对轴线的横向偏差1mm，质心惯性主轴与几何轴线的夹角≤0.15°。
(2)本发明通过将在测量过程中实施的配重块替换为头壳的头部配重结构，并通过在前期设计头部配重结构的位置和重量，节省了在测量过程中实施的配重块的数量，节省了资源且操作简便。
附图说明
图1为本发明的结构组成图一。
图2为本发明的结构组成图二。
图3为本发明的回收舱的外形结构图。
其中，1-头壳，2-稳定裙，3-裙底，4-仪器盘，5-过渡支架，6-支撑座，7-平台，8-伞舱装置，9-拉杆，10-头部配重结构。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种基于质量特性的自旋弹道式再入返回舱，参见附图1-3，包括：头壳1、稳定裙2、裙底3、第一质量组件、第二质量组件及第三质量组件；
所述头壳1为由锥台和球缺对接组成的壳体，球缺的底面与锥台的小端对接，球缺的顶部安装有头部配重结构10，通过调整头部配重结构10的重量，能够调整返回舱的纵向质心位置，通过调整头部配重结构10沿返回舱横向的安装位置，能够调整返回舱的横向质心位置；
所述稳定裙2为锥台状壳体，锥角为20°，在稳定裙2的内圆周面沿其轴向加工有三条与稳定裙2同轴的环形凸台，分别为稳定裙2的上端框、中间隔框和底端框；所述上端框、中间隔框和底端框用于承力部件与稳定裙2的连接；
所述裙底3为倒置的球缺状壳体，球缺状壳体的顶部加工有同轴的圆形缺口；
所述第一质量组件包括仪器盘4、安装在仪器盘4上表面的设备及安装在仪器盘4下表面中部的过渡支架5；其中，所述仪器盘4上加工有用于安装配重块的安装孔，仪器盘4上表面的设备为对称布置，通过在仪器盘4上安装配重块使得第一质量组件的质心与仪器盘4的几何中心重合；
所述第二质量组件包括平台7、安装在平台7上表面的设备及呈圆周均匀分布的八个支撑座6；其中，所述平台7上加工有轴向通孔及用于安装配重块的安装孔；所述平台7上表面的设备为对称布置，通过在平台7上安装配重块使得第二质量组件的质心与平台7的几何中心重合；
所述第三质量组件包括伞舱装置8和拉杆9；所述伞舱装置8用于在回收舱进入大气层后，打开降落伞对回收舱的舱体进行减速；伞舱装置8的一端为安装端，另一端为出伞端，所述出伞端的端面加工为球面；所述球面与裙底3的弧度相同；
整体连接关系如下：头壳1锥台的大端通过稳定裙2的上端框与稳定裙2的小端对接，裙底3通过稳定裙2的底端框与稳定裙2的大端对接；头壳1、稳定裙2和裙底3形成回收舱的外形结构；
第一质量组件的仪器盘4通过六个沿圆周方向均匀分布的支撑腿固定在稳定裙2的上端框上，支撑腿与上端框的对接处安装有隔热垫，所述隔热垫既起支撑作用，又进行隔热；
第二质量组件的平台7通过沿其圆周方向均匀分布的八个支腿与稳定裙2的中间隔框连接，支腿与中间隔框的接触处安装有隔热垫；
第三质量组件的伞舱装置8的安装端穿过平台7的轴向通孔后，其安装端的上法兰与八个支撑座6的顶部及过渡支架5的底部法兰连接，其中，所述上法兰位于支撑座6的顶部和过渡支架5的底部法兰的接触面之间，出伞端穿过稳定裙2的底端框后通过呈圆周方向均匀分布的向上向外倾斜四个拉杆9与稳定裙2的底端框连接，所述拉杆9起侧面辅助支撑拉紧作用；伞舱装置8出伞端的球面与裙底3的圆形缺口相配合，并将裙底3的圆形缺口封闭；
其中，稳定裙2的底端框与第二质量组件的平台7的距离为305mm～315mm，稳定裙2的底端框与第一质量组件的仪器盘4的距离为865mm～875mm，稳定裙2的底端框与头壳1的头部配重结构10底面的距离为1360mm～1370mm，实现了返回舱的纵向质心位置的设计，通过调整稳定裙2的底端框、第二质量组件的平台7、第一质量组件的仪器盘4及头壳1的头部配重结构10之间的距离，能够调整返回舱的纵向质心位置。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于质量特性的自旋弹道式再入返回舱，其特征在于，包括：头壳(1)、稳定裙(2)、裙底(3)、第一质量组件、第二质量组件及第三质量组件；
所述头壳(1)为由锥台和球缺对接组成的壳体，球缺的底面与锥台的小端对接，球缺的顶部安装有头部配重结构(10)，通过调整头部配重结构(10)的重量，能够调整返回舱的纵向质心位置，通过调整头部配重结构(10)沿返回舱横向的安装位置，能够调整返回舱的横向质心位置；
所述稳定裙(2)为锥台状壳体，在稳定裙(2)的内圆周面沿其轴向加工有三条与稳定裙(2)同轴的环形凸台，分别为稳定裙(2)的上端框、中间隔框和底端框；所述上端框、中间隔框和底端框用于承力部件与稳定裙(2)的连接；
所述裙底(3)为倒置的球缺状壳体，球缺状壳体的顶部加工有同轴的圆形缺口；
所述第一质量组件包括仪器盘(4)、安装在仪器盘(4)上表面的设备及安装在仪器盘(4)下表面中部的过渡支架(5)；其中，所述仪器盘(4)上加工有用于安装配重块的安装孔，仪器盘(4)上表面的设备为对称布置，通过在仪器盘(4)上安装配重块使得第一质量组件的质心与仪器盘(4)的几何中心重合；
所述第二质量组件包括平台(7)、安装在平台(7)上表面的设备及呈圆周均匀分布的支撑座(6)；其中，所述平台(7)上加工有轴向通孔及用于安装配重块的安装孔；所述平台(7)上表面的设备为对称布置，通过在平台(7)上安装配重块使得第二质量组件的质心与平台(7)的几何中心重合；
所述第三质量组件包括伞舱装置(8)和拉杆(9)；所述伞舱装置(8)用于在回收舱进入大气层后，打开降落伞对回收舱的舱体进行减速；伞舱装置(8)的一端为安装端，另一端为出伞端，所述出伞端的端面加工为球面；所述球面与裙底(3)的弧度相同；
整体连接关系如下：头壳(1)锥台的大端通过稳定裙(2)的上端框与稳定裙(2)的小端对接，裙底(3)通过稳定裙(2)的底端框与稳定裙(2)的大端对接；头壳(1)、稳定裙(2)和裙底(3)形成回收舱的外形结构；
第一质量组件的仪器盘(4)通过沿圆周方向均匀分布的支撑腿固定在稳定裙(2)的上端框上；
第二质量组件的平台(7)通过沿其圆周方向均匀分布的支腿与稳定裙(2)的中间隔框连接；
第三质量组件的伞舱装置(8)的安装端穿过平台(7)的轴向通孔后，其安装端的上法兰与支撑座(6)的顶部及过渡支架(5)的底部法兰连接，其中，所述上法兰位于支撑座(6)的顶部和过渡支架(5)的底部法兰的接触面之间，出伞端穿过稳定裙(2)的底端框后通过呈圆周方向均匀分布的向上向外倾斜四个拉杆(9)与稳定裙(2)的底端框连接；伞舱装置(8)出伞端的球面与裙底(3)的圆形缺口相配合，并将裙底(3)的圆形缺口封闭。
2.如权利要求1所述的一种适用于弹道式再入回收舱的主承力结构，其特征在于，所述支撑腿与上端框的对接处和支腿与中间隔框的接触处分别安装有隔热垫。
3.如权利要求1所述的一种适用于弹道式再入回收舱的主承力结构，其特征在于，所述稳定裙(2)的底端框与第二质量组件的平台(7)的距离为305mm～315mm，稳定裙(2)的底端框与第一质量组件的仪器盘(4)的距离为865mm～875mm，稳定裙(2)的底端框与头壳(1)的头部配重结构(10)底面的距离为1360mm～1370mm。
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