CN109969431A - 一种嵌入式设备布局安装的集成化支架 - Google Patents

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张晓莉
闫亮
钱志英
曾惠忠
李昂
洪斌
赵二鑫
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    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
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    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/24—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control
    • B64G1/28—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control using inertia or gyro effect
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Abstract

一种嵌入式设备布局安装的集成化支架，涉及航天器结构领域；包括环梁、井字梁、第一辅助梁系和第二辅助梁系；其中，环梁为环状结构；井字梁为四面对称的井字梁；井字梁的外端固定安装在环梁的内壁上；第一辅助梁系固定安装在井字梁的内壁上；第二辅助梁系固定安装在井字梁与环梁之间；其中，井字梁包括口子型梁和8个延长梁；第一辅助梁系为平板状直角三角形结构；第二辅助梁系包括4个加强梁；口子型梁的四个侧边、对称渐变面和第一辅助梁系的斜边处分别对应安装1个外部动量轮；本发明解决了设备响应大的瓶颈问题，有效降低了设备响应，为资源二号卫星平台布局及类似安装支架设计拓展了思路和应用范围。

Description

一种嵌入式设备布局安装的集成化支架
技术领域
本发明涉及一种航天器结构领域，特别是一种嵌入式设备布局安装的集成化支架。
背景技术
硬X卫星采用中心承力筒+板架式构型，中心承力筒内部的下部布局2个大贮箱，上部集中布局6组不同指向的动量轮。
为了保证对资源二号平台良好继承性，中心承力筒高度维持不变；为了保证运载火箭的包络空间要求，贮箱安装面高度维持不变。在上述两个前提条件下，如果按照传统资源二号平台设计，将6组动量轮布局在同一表面，将会发生与贮箱干涉(布局高度降低)或者凸出中心承力筒上表面(布局高度升高)，影响两舱对接或者整星包络尺寸。
综合考虑上述各项因素，需要进行新的动量轮布局设计，并针对新的布局特点，展开动量轮集成化支架的主传力梁系设计，在满足特殊布局安装要求的基础上，进行集成化支架的高刚度、高强度设计，以期达到最大程度降低动量轮响应、支架设计轻量化的效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种嵌入式设备布局安装的集成化支架，解决了设备响应大的瓶颈问题，有效降低了设备响应，为资源二号卫星平台布局及类似安装支架设计拓展了思路和应用范围。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种嵌入式设备布局安装的集成化支架，包括环梁、井字梁、第一辅助梁系和第二辅助梁系；其中，环梁为环状结构；井字梁为四面对称的井字梁；井字梁的外端固定安装在环梁的内壁上；第一辅助梁系固定安装在井字梁的内壁上；第二辅助梁系固定安装在井字梁与环梁之间。
在上述的一种嵌入式设备布局安装的集成化支架，所述的环梁的外径为1160-1164mm；环梁内径为1080-1084mm；环梁的轴向长度为63-67mm；环梁采用铸镁材料。
在上述的一种嵌入式设备布局安装的集成化支架，所述井字梁包括口子型梁和8个延长梁；其中，口子型梁设置在环梁的轴心处；8个延长梁分别对称设置在口子型梁的外部拐角处；且每2个延长梁对称安装在口子型梁一边的延长线位置；8个延长梁的轴向外端与环梁的内壁固定连接；井字梁采用铸镁材料。
在上述的一种嵌入式设备布局安装的集成化支架，所述口子型梁为正方形结构；口子型梁的边长为558-562mm；所述口子型梁侧边的截面为工字型结构；所述延长梁的截面为工字型结构。
在上述的一种嵌入式设备布局安装的集成化支架，所述第一辅助梁系为平板状直角三角形结构；第一辅助梁系固定安装在口子型梁任意内角位置；第一辅助梁系的两个直角边与口子型梁的相邻两边的内壁固定连接。
在上述的一种嵌入式设备布局安装的集成化支架，所述第一辅助梁系的斜边与水平线夹角为35°-55°。
在上述的一种嵌入式设备布局安装的集成化支架，所述第二辅助梁系包括4个加强梁；4个加强梁对称固定安装在口子型梁4条边的外壁与环梁内壁之间；且每个加强梁位于口子型梁侧边的中心位置。
在上述的一种嵌入式设备布局安装的集成化支架，所述口子型梁的内壁设置有1个对称渐变面；对称渐变面设置在口子型梁未安装第一辅助梁系的任意一条边的内壁。
在上述的一种嵌入式设备布局安装的集成化支架，所述对称渐变面为等腰梯形结构；对称渐变面的底边与口子型梁侧边内壁对接；对称渐变面的顶边长度L1为76-80mm；对称渐变面的底角a为6°-8°。
在上述的一种嵌入式设备布局安装的集成化支架，所述口子型梁的每个侧边、对称渐变面和第一辅助梁系的斜边处分别对应安装1个外部动量轮。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明采用嵌入式设备布局设计，有效利用三维空间，实现布局设计三维立体化；
(2)本发明嵌入式安装的集成化支架的自身重量13.33kg，承载重量41.4g，比往类似产品承载能力大幅提高约37％；
(3)本发明中嵌入式安装的动量轮安装处最大响应比以往类似产品的最大响应显著降低约50％。
附图说明
图1为本发明集成化支架结构示意图；
图2为本发明对称渐变面示意图；
图3为本发明6个外部动量轮安装示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
本发明提供一种嵌入式设备布局安装的集成化支架，实现6组动量轮不同指向需求；针对该特殊布局安装要求，开展了动量轮集成化支架设计，在满足强度、刚度要求的前提下，最大程度的降低嵌入安装的动量轮响应，通过设备支架和集成化支架一体化实现轻量化设计。
如图1所示为集成化支架结构示意图，由图可知，一种嵌入式设备布局安装的集成化支架，包括环梁1、井字梁2、第一辅助梁系3和第二辅助梁系4；其中，环梁1为环状结构；井字梁2为四面对称的井字梁；井字梁2的外端固定安装在环梁1的内壁上；第一辅助梁系3固定安装在井字梁2的内壁上；第二辅助梁系4固定安装在井字梁2与环梁1之间。外部采用环梁1设计，实现集成化支架与中心承力筒连接界面的连续性；内部采用井字梁2设计，同时实现面内安装的4组动量轮安装接口、法向嵌入式安装的2组的动量轮安装接口。通过在嵌入式安装增加第一辅助梁系3和第二辅助梁系4、嵌入式安装装部位渐变梁截面设计，提高嵌入式安装动量轮安装局部梁系的抗扭转及抗弯刚度，从而有效拟制其动力学响应。
其中，环梁1的外径为1160-1164mm；环梁1内径为1080-1084mm；环梁1的轴向长度为63-67mm；环梁1采用铸镁材料。
井字梁2包括口子型梁21和8个延长梁22；其中，口子型梁21设置在环梁1的轴心处；8个延长梁22分别对称设置在口子型梁21的外部拐角处；且每2个延长梁22对称安装在口子型梁21一边的延长线位置；8个延长梁22的轴向外端与环梁1的内壁固定连接；井字梁2采用铸镁材料。口子型梁21为正方形结构；口子型梁21的边长为558-562mm；所述口子型梁21侧边的截面为工字型结构；所述延长梁22的截面为工字型结构。
第一辅助梁系3为平板状直角三角形结构；第一辅助梁系3固定安装在口子型梁21任意内角位置；第一辅助梁系3的两个直角边与口子型梁21的相邻两边的内壁固定连接。且第一辅助梁系3的斜边与水平线夹角为35°-55°。
第二辅助梁系4包括4个加强梁41；4个加强梁41对称固定安装在口子型梁214条边的外壁与环梁1内壁之间；且每个加强梁41位于口子型梁21侧边的中心位置。
如图2所示为对称渐变面示意图，由图可知，口子型梁21的内壁设置有1个对称渐变面5；对称渐变面5设置在口子型梁21未安装第一辅助梁系3的任意一条边的内壁。对称渐变面5为等腰梯形结构；对称渐变面5的底边与口子型梁21侧边内壁对接；对称渐变面5的顶边长度L1为76-80mm；对称渐变面5的底角a为6°-8°。
如图3所示为6个外部动量轮安装示意图，由图可知，口子型梁21的每个侧边、对称渐变面5和第一辅助梁系3的斜边处分别对应安装1个外部动量轮6。安装集成化支架是6个外部动量轮6的承载部件，通过主传力梁系的合理设计，满足集成化支架整体刚度要求；通过嵌入式安装处的辅助梁系设计、渐变截面设计、设备支架与集成化支架一体设计，提高嵌入式安装处的局部抗扭转刚度，有效降低了外部动量轮6响应，并实现了集成化支架的轻量化设计。
本发明在维持资源二号平台的构型包络尺寸不变的条件下，嵌入式布局安装充分利用了三维空间，实现了外部动量轮6的三维立体化设计，有效的解决了外部动量轮6安装数量及指向的需求。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种嵌入式设备布局安装的集成化支架，其特征在于：包括环梁(1)、井字梁(2)、第一辅助梁系(3)和第二辅助梁系(4)；其中，环梁(1)为环状结构；井字梁(2)为四面对称的井字梁；井字梁(2)的外端固定安装在环梁(1)的内壁上；第一辅助梁系(3)固定安装在井字梁(2)的内壁上；第二辅助梁系(4)固定安装在井字梁(2)与环梁(1)之间。
2.根据权利要求1所述的一种嵌入式设备布局安装的集成化支架，其特征在于：所述的环梁(1)的外径为1160-1164mm；环梁(1)内径为1080-1084mm；环梁(1)的轴向长度为63-67mm；环梁(1)采用铸镁材料。
3.根据权利要求2所述的一种嵌入式设备布局安装的集成化支架，其特征在于：所述井字梁(2)包括口子型梁(21)和8个延长梁(22)；其中，口子型梁(21)设置在环梁(1)的轴心处；8个延长梁(22)分别对称设置在口子型梁(21)的外部拐角处；且每2个延长梁(22)对称安装在口子型梁(21)一边的延长线位置；8个延长梁(22)的轴向外端与环梁(1)的内壁固定连接；井字梁(2)采用铸镁材料。
4.根据权利要求3所述的一种嵌入式设备布局安装的集成化支架，其特征在于：所述口子型梁(21)为正方形结构；口子型梁(21)的边长为558-562mm；所述口子型梁(21)侧边的截面为工字型结构；所述延长梁(22)的截面为工字型结构。
5.根据权利要求4所述的一种嵌入式设备布局安装的集成化支架，其特征在于：所述第一辅助梁系(3)为平板状直角三角形结构；第一辅助梁系(3)固定安装在口子型梁(21)任意内角位置；第一辅助梁系(3)的两个直角边与口子型梁(21)的相邻两边的内壁固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种嵌入式设备布局安装的集成化支架，其特征在于：所述第一辅助梁系(3)的斜边与水平线夹角为35°-55°。
7.根据权利要求6所述的一种嵌入式设备布局安装的集成化支架，其特征在于：所述第二辅助梁系(4)包括4个加强梁(41)；4个加强梁(41)对称固定安装在口子型梁(21)4条边的外壁与环梁(1)内壁之间；且每个加强梁(41)位于口子型梁(21)侧边的中心位置。
8.根据权利要求7所述的一种嵌入式设备布局安装的集成化支架，其特征在于：所述口子型梁(21)的内壁设置有1个对称渐变面(5)；对称渐变面(5)设置在口子型梁(21)未安装第一辅助梁系(3)的任意一条边的内壁。
9.根据权利要求8所述的一种嵌入式设备布局安装的集成化支架，其特征在于：所述对称渐变面(5)为等腰梯形结构；对称渐变面(5)的底边与口子型梁(21)侧边内壁对接；对称渐变面(5)的顶边长度L1为76-80mm；对称渐变面(5)的底角a为6°-8°。
10.根据权利要求9所述的一种嵌入式设备布局安装的集成化支架，其特征在于：所述口子型梁(21)的每个侧边、对称渐变面(5)和第一辅助梁系(3)的斜边处分别对应安装1个外部动量轮(6)。
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