CN108319795B - 一种利用三维模型设计航天器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用三维模型设计航天器的方法，包括：S1.在航天器研制过程中，当所述航天器中布局发生变化时，在相应的总体三维模型中，隐藏原布局并根据布局变化要求设计新布局；S2.在所述总体三维模型中，将所述新布局替代被隐藏的所述原布局；S3.基于所述新布局对所述总体三维模型进行结构、热控详细设计；S4.完成结构、热控详细设计后，对所述总体三维模型进行总装设计。采用主模型+增量模型的研制模式开展数字化协同设计工作。在不删除原模型信息的基础上，进行相应的增加新布局信息，并在特征树进行标识进而专递接口信息，能最大程度地减少总体、结构、热控由于研制阶段不同所引起的状态变化带来的工作量。

Description

一种利用三维模型设计航天器的方法

技术领域

本发明涉及一种设计航天器的方法，尤其涉及一种利用三维模型设计航天器的方法。

背景技术

航天器研制采取自顶向下的设计思路开展全三维数字化协同设计，模型按照成熟度划分层次，逐层细化，形成从整舱构型到总装详细设计的不同层次的模型。航天器研制过程中存在同一型号不同研制阶段部分设计工作并行开展的情况，如航天器初样阶段的结构热控舱和电性舱、初样电性舱和正样舱等，同时也存在同一系列航天器不同发射代号的部分设计工作并行开展的情况，如北斗系列，神舟系列等。

以航天器初样阶段的结构热控舱和电性舱为例，电性舱的设计状态会根据结构舱设计验证工作进行优化，导致两个舱体的模型存在一定的差异。为解决上述问题，传统的航天器三维模型通过两种途径进行解决，分别如下：

1.独立备份总体、结构、热控的三维模型

若独立备份总体的三维模型，备份的总体三维模型只传达了总体内部之间的接口关系，与结构、热控的三维模型没有任何关联关系。结构、热控分系统在其产品的详细过程中需要重新逐一读取，相当于原先结构热控舱的三维协同设计需要推倒重设计，工作量非常巨大。

2.统一备份系统-结构-热控的三维模型

为保证系统-结构-热控备份的三维模型存在相互之间的关联关系，需将系统-结构-热控的所有三维模型装配在一个模型体系下。据初步估计，某大型航天器的系统-结构-热控的所有模型体量在200G以上，零件、组件数量在千万量级水平。备份出电性舱模型进行重命名后，还需将模型根据不同分类分配到系统-结构-热控这三个系统的上百个三维模型存放文件夹中。这种方式目前只能通过人为删选的方式进行，工作量非常巨大，且容易出错。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用三维模型设计航天器的方法，解决航天器研制过程中发生布局更改导致设计工作难度增大的问题。

为实现上述发明目的，本发明提供一种利用三维模型设计航天器的方法，包括：

S1.在航天器研制过程中，当所述航天器中布局发生变化时，在相应的总体三维模型中，隐藏原布局并根据布局变化要求设计新布局；

S2.在所述总体三维模型中，将所述新布局替代被隐藏的所述原布局；

S3.基于所述新布局对所述总体三维模型进行结构、热控详细设计；

S4.完成结构、热控详细设计后，对所述总体三维模型进行总装设计。

根据本发明的一个方面，步骤S2中，在所述总体三维模型中保留所述原布局，并增加用于归类所述原布局的编组。

根据本发明的一个方面，步骤S3包括：

S31.将所述总体三维模型中的所述新布局发送至分系统三维模型；

S32.将包含有所述新布局的所述分系统三维模型添加第一后缀标识；

S33.对具有所述第一后缀标识的所述分系统三维模型按照所述新布局进行结构、热控详细设计。

根据本发明的一个方面，步骤S33中，当完成所述分系统三维模型的结构、热控详细设计后，在所述分系统三维模型添加第二后缀标识。

根据本发明的一个方面，步骤S4包括：

S41.将具有所述第二后缀标识的所述分系统三维模型的设计信息汇集到所述总体三维模型中；

S42.根据所述总体三维模型对具有所述第二后缀标识的所述分系统三维模型进行总装设计。

根据本发明的一个方面，步骤S1中，采用以增加元素的方式设计新布局。

根据本发明的一个方面，所述元素为设置于航天器中的产品。

根据本发明的一种方案，采用主模型+增量模型的研制模式开展数字化协同设计工作。在不删除原模型信息的基础上，进行相应的增加新布局信息，并在特征树进行标识进而专递接口信息，能最大程度地减少总体、结构、热控由于研制阶段不同所引起的状态变化带来的工作量，从而降低了由于增加工作量导致的工作难度，同时能自动收集指定设计状态的输入信息并发布，提升效率高达14倍以上，缩短研制时间达92％以上，同时避免了由于对原布局的删除等操作造成整个设计过程混乱的弊端，进一步降低了工作人员的难度。

附图说明

图1示意性表示根据本发明的一种实施方式的利用三维模型设计航天器的方法的步骤框图；

图2示意性表示根据本发明的一种实施方式的航天器三维模型数据传递关系框图；

图3示意性表示根据本发明的一种实施方式的总体与结构分系统协同设计信息传递关系框图；

图4示意性表示根据本发明的一种实施方式的总体与热控分系统协同设计信息传递关系框图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。

如图1所示，根据本发明的一种实施方式，本发明的一种利用三维模型设计航天器的方法，包括：

S1.在航天器研制过程中，当航天器中布局发生变化时，在相应的总体三维模型中，隐藏原布局并根据布局变化要求设计新布局；

S2.在总体三维模型中，将新布局替代被隐藏的原布局；

S3.基于新布局对总体三维模型进行结构、热控详细设计；

S4.完成结构、热控详细设计后，对总体三维模型进行总装设计。

根据本发明的一种实施方式，航天器研制过程采取自顶向下的方式进行全系统三维数字化协同设计。航天器的系统三维模型按照成熟度划分层次，逐层细化，形成从整舱构型到总装详细设计的不同层次的模型。总体、分系统、单机及其制造和总装部门基于统一的协同设计系统、在同一个几何模型下开展协同设计，如图2所示。航天器全系统三维数字化协同设计以总体模型为主导，结构模型、热控模型为核心的开展工作，总体-结构-热控接口模型相互传递，并设计完成最终的下厂模型，指导生产和装配。

根据本发明的一种实施方式，航天器研制过程中，不同的研制状态在总体三维模型中进行有序的归类；航天器的设计流程一般为初样结构热控舱→初样电性舱→正样舱三个状态，随着研制的不断深入，采用增加元素的方式将有变化的布局(即新布局)进行设计，在本实施方式中，增加的元素可以为设备、直属件、管路等产品。在进行新布局的设计之前将需要替换的原布局进行隐藏。在本实施方式中，将需要调整新增的元素分别归类到“结构热控舱”、“电性舱”、“正样舱”的编组中加以区别，同时，还需要增加“取消”的编组，在“取消”的编组中用于归类被隐藏的原布局。在本实施方式中，“取消”的编组对应的为各个阶段同时进行布局调整的状态；“正样舱”的编组对应的为正样增加布局的状态；“电性舱”的编组对应的为电性舱增加布局的状态；“结构热控舱”的编组对应的只有结构热控舱所包含的布局状态；未进行编组对应的为结构热控舱、电性舱、正样舱共有的布局状态。总体采用主模型+增量模型的方式，对各个研制阶段的模型进行管理。

根据本发明的一种实施方式，步骤S3包括：

S31.将总体三维模型中的所述新布局发送至分系统三维模型。在本实施方式中分系统三维模型包括结构分系统三维模型和热控分系统三维模型。

S32.将包含有新布局的分系统三维模型添加第一后缀标识。在本实施方式中，总体与结构、热控开展三维数字化协同设计期间，总体设计师根据航天器总体三维模型中的布局调整情况，对接口发布分系统模型进行相应的更改，分别在发布的分系统模型添加第一后缀标识，第一后缀标识可以根据“结构热控舱”、“电性舱”、“正样舱”、“取消”等编组相统一，例如，“结构热控舱”的编组中的分系统三维模型的第一后缀标识可以为“-J”，“电性舱”的编组中的分系统三维模型的第一后缀标识可以为“-D”，“正样舱”的编组中的分系统三维模型的第一后缀标识可以为“-Z”。

S33.对具有第一后缀标识的分系统三维模型按照新布局进行结构、热控详细设计。在本实施方式中，当完成分系统三维模型的结构、热控详细设计后，在分系统三维模型添加第二后缀标识。

在本实施方式中，结构分系统设计师根据总体发布的模型，即结构分系统三维模型，识别“-结构热控舱”、“-电性舱”、“-正样舱”、“-取消”不同的后缀，根据实际情况开展详细的结构舱体设计。例如航天器连接框组件在电性舱阶段没有进行更改，在其分系统三维模型没有第一后缀标识，则分系统三维模型不进行修改；如果分系统三维模型具有第一后缀标识，根据新布局更改到位，并在名称上增加第二后缀标识，例如对电性舱进行修改则第二后缀标识为“-D”。

在本实施方式中，热控分系统设计师根据总体发布的模型即热控分系统三维模型，识别“-结构热控舱”、“-电性舱”、“-正样舱”、“-取消”不同的后缀，根据实际情况开展详细的热特性设计。例如航天器仪器板喷漆图在电性舱阶段没有进行更改，则分系统三维模型不进行修改；如果分系统三维模型具有第一后缀标识，根据新布局更改到位，并在名称上增加第二后缀标识，例如对电性舱进行修改则第二后缀标识为“-D”。

根据本发明的一种实施方式，步骤S4包括：

S41.将具有第二后缀标识的分系统三维模型的设计信息汇集到总体三维模型中。在本实施方式中，如图3所示，结构分系统按照新布局进行设计后的结构分系统三维模型的设计信息通过接口将结构主结构、框、壁板、蒙皮加筋、舱内次结构等的相关信息传递给总体三维模型；如图4所示，热控分系统按照新布局进行设计后的热控分系统三维模型的设计信息通过接口将热敏电阻、多层、加热管路、加热片、喷漆等热特性信息传递给总体三维模型。

S42.根据总体三维模型对具有第二后缀标识的分系统三维模型进行总装设计。在本实施方式中，根据结构、热控分系统反馈的设计信息，并结合总体三维模型，开展详细的管路、电缆、直属件等的总装设计。开展总装设计过程中，通过设置切换不同的设计状态(初样结构热控舱→初样电性舱→正样舱三个状态)，并将与本设计状态相关设计信息(如安装面信息、管路信息、电缆信息的发布几何，单机设备、管路、通风系统等外包络信息)自动收集，总装设计人员在增量的模型下开展总装设计。

上述内容仅为本发明的具体方案的例举，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。

以上所述仅为本发明的一个方案而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (5)

1.一种利用三维模型设计航天器的方法，其特征在于，基于统一的协同设计系统，在同一个几何模型下开展协同设计，总体采用主模型+增量模型的方式，对各个研制阶段的模型进行管理，包括：

S1.在航天器研制过程中，当所述航天器中布局发生变化时，在相应的总体三维模型中，隐藏原布局并根据布局变化要求设计新布局，其中，采用以增加元素的方式设计新布局；

S2.在所述总体三维模型中，将所述新布局替代被隐藏的所述原布局，其中，在所述总体三维模型中保留所述原布局，并增加用于归类所述原布局的“取消”编组；

S3.基于所述新布局对所述总体三维模型进行结构、热控详细设计；

S4.完成结构、热控详细设计后，对所述总体三维模型进行总装设计。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3包括：

S31.将所述总体三维模型中的所述新布局发送至分系统三维模型；

S32.将包含有所述新布局的所述分系统三维模型添加第一后缀标识；

S33.对具有所述第一后缀标识的所述分系统三维模型按照所述新布局进行结构、热控详细设计。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S33中，当完成所述分系统三维模型的结构、热控详细设计后，在所述分系统三维模型添加第二后缀标识。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S4包括：

S41.将具有所述第二后缀标识的所述分系统三维模型的设计信息汇集到所述总体三维模型中；

S42.根据所述总体三维模型对具有所述第二后缀标识的所述分系统三维模型进行总装设计。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述元素为设置于航天器中的产品。