CN108583936A - 一种中空的大承载强机动航天器构型 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种中空的大承载强机动航天器构型，包括载荷舱、推进舱和仪器舱，所述载荷舱位于航天器轴线位置，所述载荷舱从所述推进舱和仪器舱中间穿过。本发明能够承载需要布局在航天器中间位置的长度长、体积大、质量大的空间载荷，可以降低航天器整体高度和质心高度，减小航天器质心横向偏差，为载荷和航天器提供较好的力学环境。并且可以根据不同的任务需求调整贮箱的直径和长度，任务适应性和可拓展能力强，以解决现有平台无法满足长度长、体积大、质量大的载荷的承载需求以及推进剂携带量的拓展能力有限等技术问题。

Description

一种中空的大承载强机动航天器构型

技术领域

本发明涉及一种航天器，特别涉及一种中空的大承载强机动航天器构型。

背景技术

为适应多种载荷的承载需求，航天器平台通常采用模块化、通用化的设计理念，在平台外部为载荷系统预留安装空间，载荷与平台通过简单接口串行连接，但是，这种平台无法满足长度长、体积大、质量大的载荷的承载需求。另外，采用中心承力筒作为主结构的航天器，其推进剂贮箱或气瓶通常布局于中心承力筒内部，推进剂携带量的拓展能力有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中空的大承载强机动航天器构型，能够承载需要布局在航天器中间位置的长度长、体积大、质量大的空间载荷，可以降低航天器整体高度和质心高度，减小航天器质心横向偏差，为载荷和航天器提供较好的力学环境。并且可以根据不同的任务需求调整贮箱的直径和长度，任务适应性和可拓展能力强，以解决现有平台无法满足长度长、体积大、质量大的载荷的承载需求以及推进剂携带量的拓展能力有限等技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种中空的大承载强机动航天器构型，包括载荷舱、推进舱和仪器舱，所述载荷舱位于航天器轴线位置，所述载荷舱从所述推进舱和仪器舱中间穿过，其中：

所述载荷舱包括依次连接的对接框、承力支撑座和承力筒；

所述推进舱位于航天器载荷舱周向外侧，所述推进舱包括推进舱底板和推进舱壳体，所述推进舱底板支撑设置在所述承力支撑座上，所述推进舱壳体位于所述推进舱底板上，所述承力筒从所述推进舱底板的中部穿过；所述推进舱壳体内设有若干推进剂贮箱，若干所述推进剂贮箱围绕着所述承力筒并且其下端插入所述推进舱底板中；

所述仪器舱位于航天器顶部，所述仪器舱包括依次设置的仪器舱底板、仪器舱壳体和仪器舱顶板，所述仪器舱底板支撑设置在所述推进舱壳体上，所述承力筒穿过所述仪器舱底板并与所述仪器舱顶板连接，若干所述推进剂贮箱的上端插入所述仪器舱底板中。

依照本申请较佳实施例所述的一种中空的大承载强机动航天器构型，所述承力支撑座包括承力锥和若干三角支撑板，若干所述三角支撑板均匀分布在所述承力锥外周上，所述推进舱底板支撑设置在所述三角支撑板上。

依照本申请较佳实施例所述的一种中空的大承载强机动航天器构型，所述承力锥的上端通过内外翻一体化法兰分别与所述承力筒的下端和所述推进舱底板连接，所述内外翻一体化法兰的内翻法兰部与所述承力筒底部的内翻法兰连接，所述内外翻一体化法兰的外翻法兰部与所述推进舱底板连接。

依照本申请较佳实施例所述的一种中空的大承载强机动航天器构型，所述推进舱壳体内设置所述载荷舱的承力筒，若干所述推进剂贮箱围绕在所述承力筒外周，相邻的两所述推进剂贮箱之间通过推进舱纵向隔板隔开，所述仪器舱底板支撑在若干所述推进舱纵向隔板上，若干所述推进舱纵向隔板均与所述承力筒连接；

所述推进舱纵向隔板的一侧还设置气瓶。

依照本申请较佳实施例所述的一种中空的大承载强机动航天器构型，所述仪器舱壳体内设置若干仪器舱纵向隔板，相邻的两所述推进剂贮箱上端通过一所述仪器舱纵向隔板隔开，若干所述仪器舱纵向隔板周向连接在所述承力筒上。

依照本申请较佳实施例所述的一种中空的大承载强机动航天器构型，若干所述仪器舱纵向隔板的周向分布位置与所述推进舱纵向隔板的周向分布位置相同。

依照本申请较佳实施例所述的一种中空的大承载强机动航天器构型，所述推进舱壳体和仪器舱壳体均由四个大侧板和四个小侧板交替组成的八边形壳体，若干所述推进舱纵向隔板与所述推进舱壳体的大侧板可拆卸连接，所述推进舱底板和仪器舱底板与所述推进舱壳体的小侧板固定连接；

若干所述仪器舱纵向隔板与所述仪器舱壳体的大侧板可拆卸连接，所述仪器舱底板和仪器舱顶板与所述仪器舱壳体的小侧板固定连接。

依照本申请较佳实施例所述的一种中空的大承载强机动航天器构型，所述推进剂贮箱的上下端设有上下法兰，对应的，所述仪器舱底板和所述推进舱底板上的安装孔上设有与所述推进剂贮箱的上下法兰适配的对接法兰，所述推进剂贮箱通过上下法兰分别与所述仪器舱底板和所述推进舱底板连接。

依照本申请较佳实施例所述的一种中空的大承载强机动航天器构型，所述推进剂贮箱的上下法兰以及所述仪器舱底板和所述推进舱底板上的对接法兰均为锯齿形环状法兰，所述推进剂贮箱的下法兰可从所述仪器舱底板中穿过。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

本发明提供一种中空的大承载强机动航天器构型，在航天器中心轴线位置预留了较大空间，使具有细长外型的大体积、大质量载荷系统能够从航天器中心位置插入平台内部与其并行连接，从而大幅度降低航天器整体高度和质心高度，并减小航天器质心横向偏差，为载荷和航天器均提供了较好的力学环境。同时，本发明提供的航天器构型通过合理的结构设计将推进系统的贮箱和气瓶布局在中心承力筒外侧，在一定程度上放开了对贮箱体积的限制，能够携带更多的推进剂，并且可以根据不同的任务需求调整贮箱的直径和长度而不影响航天器的传力路径和结构形式，具有更强的任务适应性和可拓展能力。

附图说明

图1A、图1B为本发明一种中空的大承载强机动航天器构型的结构示意图；

图2为本发明一种中空的大承载强机动航天器构型的结构分解图；

图3为本发明载荷舱的外形图；

图4为本发明承力锥前法兰的连接关系图；

图5为本发明推进舱的外形图；

图6为本发明推进舱的内部结构示意图；

图7为本发明推进剂贮箱插入仪器舱底部的结构示意图；

图8为本发明仪器舱的外形图；

图9为本发明仪器舱的分解示意图；

图10为本发明仪器舱的内部结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，举一具体实施例加以详细说明。

请参考图1A—图10，一种中空的大承载强机动航天器构型，用于承载需要布局在航天器中间位置的大型空间载荷，能够携带大量推进剂，所述航天器构型从下至上依次包括载荷舱1、推进舱2和仪器舱3，所述载荷舱1位于航天器轴线位置，所述载荷舱1从所述推进舱2和仪器舱3中间穿过，内部为前后敞开的空间，用于安装大型载荷系统，其中：

所述载荷舱1位于航天器轴线位置，包括依次连接的对接框104、承力支撑座和承力筒101；载荷舱1是航天器主承力结构，在支撑推进舱2、仪器舱3的同时，通过对接框104与运载火箭连接。

作为一种实施例，承力筒101上法兰为外翻法兰，其下法兰为内翻法兰，载荷系统由承力筒101上部插入分别与其上下法兰连接。

所述推进舱2位于航天器载荷舱1周向外侧，所述推进舱2为箱板式盒体构型，它包括推进舱底板201和推进舱壳体，所述推进舱底板201支撑设置在所述承力支撑座上，所述推进舱壳体位于所述推进舱底板201上，所述承力筒101从所述推进舱底板201的中部穿过；所述推进舱壳体内设有若干推进剂贮箱203，若干所述推进剂贮箱203围绕着所述承力筒101并且其下端插入所述推进舱底板201中。在本实施中，推进剂贮箱203的直径和长度可以根据任务需求调整，并且不影响航天器的传力路径和结构形式。

所述仪器舱3为箱板式盒体构型，位于航天器顶部，所述仪器舱3包括依次设置的仪器舱底板301、仪器舱壳体和仪器舱顶板303，所述仪器舱底板301支撑设置在所述推进舱壳体上，所述承力筒101穿过所述仪器舱底板301并与所述仪器舱顶板303连接，若干所述推进剂贮箱203的上端插入所述仪器舱底板301中。

进一步的，所述承力支撑座包括承力锥102和若干三角支撑板103，若干所述三角支撑板103均匀分布在所述承力锥102外周上，所述推进舱底板201支撑设置在所述三角支撑板103上。推进剂贮箱203引起的大量级力学载荷主要通过推进舱底板201和三角支撑板103传递至承力锥102，结构简单且传力路径短。通过该种连接方式实现载荷系统、承力筒101、推进舱底板201所承受的力学载荷并行传递至承力锥102，对力学载荷起到分流的作用，避免上述某个结构受力过大，可以减轻结构重量。即在本实施例中，航天器尾部无外侧板结构，通过八块三角支撑板103对推进舱底板201外围进行支撑，结构简单，传力直接，减轻了结构重量。

请参考图4，所述承力锥102的前法兰为内翻和外翻一体化形式，即承力锥102的上端通过内外翻一体化法兰分别与所述承力筒101的下端和所述推进舱底板201连接，所述内外翻一体化法兰的内翻法兰部与所述承力筒101底部的内翻法兰连接以形成组合内翻法兰用于连接载荷系统，所述内外翻一体化法兰的外翻法兰部与所述推进舱底板201连接。本实施例通过该种连接方式实现载荷系统、承力筒101、推进舱底板201所承受的力学载荷并行传递至承力锥102，对力学载荷起到分流的作用，避免上述某个结构受力过大，可以减轻结构重量。

所述推进舱壳体内设置所述承力筒101，若干所述推进剂贮箱203围绕在所述承力筒101外周，相邻的两所述推进剂贮箱203之间通过推进舱纵向隔板202隔开，所述仪器舱底板301支撑在若干所述推进舱纵向隔板202上；所述承力筒101穿过所述推进舱中部，若干所述推进舱纵向隔板202均与所述承力筒101连接；所述推进舱纵向隔板202的一侧还设置气瓶204。

作为一种实施例，所述仪器舱壳体内设置若干仪器舱纵向隔板302，相邻的两所述推进剂贮箱203上端通过一所述仪器舱纵向隔板302隔开，若干所述仪器舱纵向隔板302周向连接在所述承力筒101上。

作为一种实施例，所述推进舱壳体和仪器舱壳体均由四个大侧板(206，304)和四个小侧板(205，305)交替组成的八边形壳体，即正方形进行了切角处理，在提高航天器整体扭转刚度的同时，可以在整流罩有限包络限制内进一步增大推进剂贮箱203直径，从而携带更多推进剂。若干所述推进舱纵向隔板202与所述推进舱壳体的大侧板206可拆卸连接，所述推进舱底板201和仪器舱底板301与所述推进舱壳体的小侧板205固定连接；若干所述仪器舱纵向隔板302与所述仪器舱壳体的大侧板304可拆卸连接，所述仪器舱底板301和仪器舱顶板303与所述仪器舱壳体的小侧板305固定连接。在本实施例中，四个长边处的纵向大侧板可拆卸，方便总装操作和维修；四个短边处的纵向小侧板与本体固联一般不进行拆卸，为安装后不能拆卸的设备和有高精度安装要求的设备提供了稳定的安装面。

在本实施例中，仪器舱底板301和推进舱底板201的结构相似，均为一块板的中间开设供承力筒101穿入的中间孔，周边有供推进剂贮箱203插入的安装孔。在本实施例中，所述推进剂贮箱203的上端设有上法兰，下端设有下法兰，对应的，所述仪器舱底板301和所述推进舱底板201上的安装孔上设有与所述推进剂贮箱203的上下法兰适配的对接法兰，所述推进剂贮箱203通过上下法兰分别与所述仪器舱底板301和所述推进舱底板201连接。

进一步的，所述推进剂贮箱203的上下法兰以及所述仪器舱底板301和所述推进舱底板201上的对接法兰均为锯齿形环状法兰，所述推进剂贮箱203的下法兰可从所述仪器舱底板301中穿过。在本实施例中，推进舱底板201和仪器舱底板301总装完成后，推进剂贮箱203自上而下分别穿过仪器舱底板301和推进舱底板201并与其连接。

在本实施例中，若干所述仪器舱纵向隔板302的周向分布位置与所述推进舱纵向隔板202的周向分布位置相同，其上安装航天器仪器设备。仪器舱底板301通过推进舱纵向隔板202进行支撑，在连接推进剂贮箱203上法兰的同时，利用其它空余位置安装航天器仪器设备。此外，在推进舱2和仪器舱3外侧的各大、小侧板上安装航天器仪器设备。

本发明适用于空间机动性能要求高的航天器构型布局设计，能够承载需要布局在航天器中间位置的长度长、体积大、质量大的空间载荷，可以降低航天器整体高度和质心高度，减小航天器质心横向偏差，为载荷和航天器提供较好的力学环境。并且可以根据不同的任务需求调整贮箱的直径和长度，任务适应性和可拓展能力强。

以上公开的仅为本申请的一个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (9)

1.一种中空的大承载强机动航天器构型，其特征在于，包括载荷舱、推进舱和仪器舱，所述载荷舱位于航天器轴线位置，所述载荷舱从所述推进舱和仪器舱中间穿过，其中：

所述载荷舱包括依次连接的对接框、承力支撑座和承力筒；

所述推进舱位于载荷舱周向外侧，所述推进舱包括推进舱底板和推进舱壳体，所述推进舱底板支撑设置在所述承力支撑座上，所述推进舱壳体位于所述推进舱底板上，所述承力筒从所述推进舱底板的中部穿过；所述推进舱壳体内设有若干推进剂贮箱，若干所述推进剂贮箱围绕着所述承力筒并且其下端插入所述推进舱底板中；

所述仪器舱位于航天器顶部，所述仪器舱包括依次设置的仪器舱底板、仪器舱壳体和仪器舱顶板，所述仪器舱底板支撑设置在所述推进舱壳体上，所述承力筒穿过所述仪器舱底板并与所述仪器舱顶板连接，若干所述推进剂贮箱的上端插入所述仪器舱底板中。

2.如权利要求1所述的一种中空的大承载强机动航天器构型，其特征在于，所述承力支撑座包括承力锥和若干三角支撑板，若干所述三角支撑板均匀分布在所述承力锥外周上，所述推进舱底板支撑设置在所述三角支撑板上。

3.如权利要求2所述的一种中空的大承载强机动航天器构型，其特征在于，所述承力锥的上端通过内外翻一体化法兰分别与所述承力筒的下端和所述推进舱底板连接，所述内外翻一体化法兰的内翻法兰部与所述承力筒底部的内翻法兰连接，所述内外翻一体化法兰的外翻法兰部与所述推进舱底板连接。

4.如权利要求1所述的一种中空的大承载强机动航天器构型，其特征在于，所述推进舱壳体内设置所述载荷舱的承力筒，若干所述推进剂贮箱围绕在所述承力筒外周，相邻的两所述推进剂贮箱之间通过推进舱纵向隔板隔开，所述仪器舱底板支撑在若干所述推进舱纵向隔板上，若干所述推进舱纵向隔板均与所述承力筒连接；

所述承力筒穿过所述推进舱中部；

所述推进舱纵向隔板的一侧还设置气瓶。

5.如权利要求4所述的一种中空的大承载强机动航天器构型，其特征在于，所述仪器舱壳体内设置若干仪器舱纵向隔板，相邻的两所述推进剂贮箱上端通过一所述仪器舱纵向隔板隔开，若干所述仪器舱纵向隔板周向连接在所述承力筒上。

6.如权利要求5所述的一种中空的大承载强机动航天器构型，其特征在于，若干所述仪器舱纵向隔板的周向分布位置与所述推进舱纵向隔板的周向分布位置相同。

7.如权利要求5所述的一种中空的大承载强机动航天器构型，其特征在于，所述推进舱壳体和仪器舱壳体均由四个大侧板和四个小侧板交替组成的八边形壳体构成，若干所述推进舱纵向隔板与所述推进舱壳体的大侧板可拆卸连接，所述推进舱底板和仪器舱底板与所述推进舱壳体的小侧板固定连接；

若干所述仪器舱纵向隔板与所述仪器舱壳体的大侧板可拆卸连接，所述仪器舱底板和仪器舱顶板与所述仪器舱壳体的小侧板固定连接。

8.如权利要求1所述的一种中空的大承载强机动航天器构型，其特征在于，所述推进剂贮箱的上下端设有上下法兰，对应的，所述仪器舱底板和所述推进舱底板上的安装孔上设有与所述推进剂贮箱的上下法兰适配的对接法兰，所述推进剂贮箱通过上下法兰分别与所述仪器舱底板和所述推进舱底板连接。

9.如权利要求8所述的一种中空的大承载强机动航天器构型，其特征在于，所述推进剂贮箱的上下法兰以及所述仪器舱底板和所述推进舱底板上的对接法兰均为锯齿形环状法兰，所述推进剂贮箱的下法兰可从所述仪器舱底板中穿过。