CN109094820A - 环形平板灶式复合材料主承力结构件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种环形平板灶式复合材料主承力结构件，包括环形平板(1)、拉杆(4)、撑杆(5)；环形平板(1)的一侧面上连接拉杆(4)的一端；环形平板(1)的另一侧面上连接撑杆(5)的一端；还包括内圈加强环(2)、贮箱环形加强框(6)、鱼腹梁(3)以及工字梁(7)；内圈加强环(2)与环形平板(1)的中心通孔(101)相连接，贮箱环形加强框(6)与贮箱容纳孔(102)相连接，工字梁(7)通过贯穿环形平板(1)的紧固件连接鱼腹梁(3)。本发明采用平板环形结构，配合拉杆、撑杆，空间更加紧凑，空间利用率更高，可以满足总装空间的要求。

Description

环形平板灶式复合材料主承力结构件
技术领域
本发明涉及空间推进技术领域，具体地涉及飞行器复合材料主承力结构件，尤其涉及环形平板灶式复合材料主承力结构件。
背景技术
复合材料主承力结构件在空间推进技术领域有着非常重要的作用。现有技术中，复合材料主承力结构件构型有平板结构、截锥型结构和球冠型结构，如俄罗斯进步号货运飞船推进主承力结构为截锥形，其它推进主结构件形式为截锥顶部加短圆筒，还有的推进主承力结构件的结构形式为截锥顶部加平板，还有的结构件为球冠型。截锥结构和球冠型结构抗弯刚度较平板要高，但是结构的空间利用率明显低于平板结构。环形平板灶式复合材料主承力结构件以环形平板为基础，结合内圈加强环、贮箱环形加强框、鱼腹梁以及工字梁对平板结构进行整体补强，然后配合拉杆和撑杆，整个承力结构成灶式。结构自身能够满足系统的载重要求，空间利用率高，能够实现系统总装布局。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种环形平板灶式复合材料主承力结构件。
根据本发明提供的环形平板灶式复合材料主承力结构件，包括环形平板、拉杆、撑杆；环形平板的一侧面上连接拉杆的一端；环形平板的另一侧面上连接撑杆的一端。
优选地，环形平板灶式复合材料主承力结构件包括如下任一个或任多个部件：
-鱼腹梁；鱼腹梁设置在环形平板的一侧面上；拉杆的一端通过鱼腹梁连接环形平板的一侧面；
-内圈加强环；内圈加强环与环形平板的中心通孔的孔壁相连接；
-贮箱环形加强框；环形平板上设置有贮箱容纳孔；贮箱环形加强框与贮箱容纳孔的孔壁相连接，或者，贮箱环形加强框匹配连接贮箱容纳孔，贮箱环形加强框与撑杆位于环形平板的同侧；
-工字梁；工字梁设置在环形平板的另一侧面，工字梁通过贯穿环形平板的紧固件连接鱼腹梁。
优选地，撑杆的一端通过贮箱环形加强框连接环形平板。
优选地，鱼腹梁沿环形平板的周向均匀分布；鱼腹梁的中部连接各自对应的拉杆；鱼腹梁沿环形平板的径向延伸。
优选地，贮箱容纳孔沿环形平板的周向均匀分布；在周向上相邻的贮箱容纳孔之间设置有一个或多个鱼腹梁；
优选地，贮箱环形加强框连接有一个或多个撑杆；其中，所述多个撑杆的延伸方向之间具有夹角。
优选地，鱼腹梁与工字梁的竖筋对齐。
优选地，所述环形平板灶式复合材料主承力结构件整体或者一部分，为铺层复合材料结构体，其中，所述复合材料采用T700/TDE-85。
优选地，全部或部分部件之间采用胶螺接方式连接；所述胶螺接方式是指，先通过螺栓或螺纹连接，然后对连接处添加胶粘剂。
优选地，贮箱环形加强框上设置有卡片，工字梁的竖筋上设置有卡槽，贮箱环形加强框与工字梁通过卡片与卡槽相连接。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明的主承力结构件采用平板环形结构，配合拉杆、撑杆，使空间更加紧凑，空间利用率更高，可以满足总装空间的要求。
2、本发明采用T700/TDE-85碳纤维增强环氧树脂复合材料，其力学性能高、耐温性好，能满足空间环境以及工作温度为-35℃～70℃、低轨工作15年的使用寿命要求。
3、本发明每层结构各部件之间均采用胶螺接方式连接，其中，粘胶采用胶粘剂J-133，螺栓采用钛合金螺栓，胶粘剂剪切强度高，能满足空间环境以及工作温度为-35℃～70℃、低轨工作15年的使用寿命要求。
4、本发明结构效率高，承担的干重1160kg，装载推进剂重量为3200kg，承受的载荷为装载推进剂状态进行地面鉴定级正弦振动试验和火箭运载上升段载荷等考核，而其自重仅为180kg。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明的立体结构示意图。
图2是本发明一侧面的结构的示意图。
图3是本发明另一侧面结构的示意图。
图4是环形平板的结构示意图。
图5是内圈加强环的结构示意图。
图6是贮箱环形加强框的结构示意图。
图7是鱼腹梁的结构示意图。
图8是工字梁的结构示意图。
图9是拉杆的结构示意图。
图10是撑杆的结构示意图。
图中示出：
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
根据本发明提供的环形平板灶式复合材料主承力结构件，包括环形平板1、拉杆4、撑杆5；环形平板1的一侧面上连接拉杆4的一端；环形平板1的另一侧面上连接撑杆5的一端。环形平板灶式复合材料主承力结构件包括如下任一个或任多个部件：
-鱼腹梁3；鱼腹梁3设置在环形平板1的一侧面上；拉杆4的一端通过鱼腹梁3连接环形平板1的一侧面；
-内圈加强环2；内圈加强环2与环形平板1的中心通孔101的孔壁相连接；
-贮箱环形加强框6；环形平板1上设置有贮箱容纳孔102；贮箱环形加强框6与贮箱容纳孔102的孔壁相连接，或者，贮箱环形加强框6匹配连接贮箱容纳孔102，贮箱环形加强框6与撑杆5位于环形平板1的同侧；
-工字梁7；工字梁7设置在环形平板1的另一侧面，工字梁7通过贯穿环形平板1的紧固件连接鱼腹梁3。
撑杆5的一端通过贮箱环形加强框6连接环形平板1；鱼腹梁3沿环形平板1的周向均匀分布，鱼腹梁3沿环形平板1的径向延伸，鱼腹梁3的中部连接各自对应的拉杆4；优选地，鱼腹梁3共计12件，鱼腹梁3与拉杆4通过支座连接。
贮箱容纳孔102沿环形平板1的周向均匀分布；在周向上相邻的贮箱容纳孔102之间设置有一个或多个鱼腹梁3；贮箱环形加强框6连接有一个或多个撑杆5；优选地，贮箱环形加强框6共6件，撑杆5共12件，贮箱环形加强框6与撑杆5通过支座连接；其中，所述多个撑杆5的延伸方向之间具有夹角。鱼腹梁3与工字梁7的竖筋701对齐。
所述环形平板灶式复合材料主承力结构件整体或者一部分，为铺层复合材料结构体，其中，所述复合材料采用T700/TDE-85，即碳纤维增强环氧树脂复合材料。全部或部分部件之间采用胶螺接方式连接；所述胶螺接方式是指，先通过螺栓或螺纹连接，然后对连接处添加胶粘剂，在优选例中，粘胶采用胶粘剂J-133，螺栓采用钛合金螺栓。
贮箱环形加强框6上设置有卡片601，工字梁7的竖筋701上设置有卡槽7011，贮箱环形加强框6与工字梁7通过卡片601与卡槽7011相连接。在优选例中，如图6、图8所示，贮箱环形加强框6上设置有成对的卡片601，工字梁7的竖筋701上设置有成对的卡槽7011；成对的卡片601相对设置形成间隙；成对的卡槽7011相背设置；所述间隙与成对的卡槽7011之间匹配连接，使得贮箱环形加强框6与工字梁7的竖筋701之间紧固连接。
实验验证，本发明的环形平板灶式复合材料主承力结构件整体可满足系统干重1160Kg，推进剂3200Kg装载条件下的力学环境试验要求。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种环形平板灶式复合材料主承力结构件，其特征在于，包括环形平板(1)、拉杆(4)、撑杆(5)；
环形平板(1)的一侧面上连接拉杆(4)的一端；
环形平板(1)的另一侧面上连接撑杆(5)的一端。
2.根据权利要求1所述的环形平板灶式复合材料主承力结构件，其特征在于，包括如下任一个或任多个部件：
-鱼腹梁(3)；鱼腹梁(3)设置在环形平板(1)的一侧面上；拉杆(4)的一端通过鱼腹梁(3)连接环形平板(1)的一侧面；
-内圈加强环(2)；内圈加强环(2)与环形平板(1)的中心通孔(101)的孔壁相连接；
-贮箱环形加强框(6)；环形平板(1)上设置有贮箱容纳孔(102)；贮箱环形加强框(6)与贮箱容纳孔(102)的孔壁相连接，或者，贮箱环形加强框(6)匹配连接贮箱容纳孔(102)，贮箱环形加强框(6)与撑杆(5)位于环形平板(1)的同侧；
-工字梁(7)；工字梁(7)设置在环形平板(1)的另一侧面，工字梁(7)通过贯穿环形平板(1)的紧固件连接鱼腹梁(3)。
3.根据权利要求2所述的环形平板灶式复合材料主承力结构件，其特征在于，撑杆(5)的一端通过贮箱环形加强框(6)连接环形平板(1)。
4.根据权利要求1所述的环形平板灶式复合材料主承力结构件，其特征在于，鱼腹梁(3)沿环形平板(1)的周向均匀分布；鱼腹梁(3)的中部连接各自对应的拉杆(4)；鱼腹梁(3)沿环形平板(1)的径向延伸。
5.根据权利要求2所述的环形平板灶式复合材料主承力结构件，其特征在于，贮箱容纳孔(102)沿环形平板(1)的周向均匀分布；在周向上相邻的贮箱容纳孔(102)之间设置有一个或多个鱼腹梁(3)。
6.根据权利要求3所述的环形平板灶式复合材料主承力结构件，其特征在于，贮箱环形加强框(6)连接有一个或多个撑杆(5)；
其中，所述多个撑杆(5)的延伸方向之间具有夹角。
7.根据权利要求2所述的环形平板灶式复合材料主承力结构件，其特征在于，鱼腹梁(3)与工字梁(7)的竖筋(701)对齐。
8.根据权利要求1所述的环形平板灶式复合材料主承力结构件，其特征在于，所述环形平板灶式复合材料主承力结构件整体或者一部分，为铺层复合材料结构体，其中，所述复合材料采用T700/TDE-85。
9.根据权利要求1所述的环形平板灶式复合材料主承力结构件，其特征在于，全部或部分部件之间采用胶螺接方式连接；
所述胶螺接方式是指，先通过螺栓或螺纹连接，然后对连接处添加胶粘剂。
10.根据权利要求1所述的环形平板灶式复合材料主承力结构件，其特征在于，贮箱环形加强框(6)上设置有卡片(601)，工字梁(7)的竖筋(701)上设置有卡槽(7011)，贮箱环形加强框(6)与工字梁(7)通过卡片(601)与卡槽(7011)相连接。
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