CN110697087A

CN110697087A - 一种卫星推进服务舱结构

Info

Publication number: CN110697087A
Application number: CN201911019095.0A
Authority: CN
Inventors: 高峰; 柴洪友; 邓宇华; 盛聪; 李伟杰; 王刚; 陈燕; 石文静; 白刚; 闫亮; 王晓宇
Original assignee: Beijing Institute of Spacecraft System Engineering
Current assignee: Beijing Institute of Spacecraft System Engineering
Priority date: 2019-10-24
Filing date: 2019-10-24
Publication date: 2020-01-17

Abstract

本发明提供了一种卫星推进服务舱结构，适用于有大承载、多载荷适应能力需求的卫星结构家族体系。本发明的舱体结构，主承力结构由星箭对接环及梁板复合结构板组成，其中梁板复合板形成3组W形平面桁架单元，在俯视图中，3组平面在中心轴线处相交并呈星形分布。本发明的舱体结构由星形桁架划分的4个较大空间被用来安装贮箱，贮箱下部直接与对接环相连，上部通过拉杆与桁架节点连接，通过此种贮箱连接方式极大地减小了结构重量。本发明的2个较小空间允许被用来安装气瓶。通过上述构型，确保了推进服务舱的大承载能力。

Description

一种卫星推进服务舱结构

技术领域

本发明属于机械结构技术领域，具体地涉及一种卫星推进服务舱结构，适用于大承载、多载荷适应能力需求的卫星结构家族体系。

背景技术

当前卫星结构承载能力较大的是通信卫星，一般采用中心承力筒式构型，我国传统通信卫星结构最大承载能力在5600kg左右，国际上的Alphabus平台已经实现了8600kg，为了适应更大的承载需求，提高我国商业卫星的国际竞争力，急需开发一种与之相应适应的卫星推进服务舱结构。

在大承载的卫星结构构型中，中心承力筒式的构型特点使其便于筒内内置大容量贮箱，由于承力筒贯穿式的特点，贮箱一般为串联安装。中心承力筒的高度与直径直接限制了内装贮箱的容量以及其他控推装置如气瓶等的布局。该构型还容易造成质心提高，降低整星频率，增大星箭接口连接载荷。急需开发一种便于大容量贮箱、气瓶布局，能够降低质心、提高整星频率的构型，且能够有效降低星箭接口载荷的推进服务舱结构。

与承力筒构型对应的桁架式构型，如BSS-702平台，其采用了X型布局的桁架杆系，使得贮箱可以并联布置，但是X型布局也导致了其较少的连接点，较少的其他控推装置如气瓶等的布局空间。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种卫星推进服务舱结构，该结构能够适用于大承载、多载荷适应能力需求的卫星结构家族体系。

本发明的技术方案包括：一种推进服务舱结构，包括点式连接星箭对接环、主隔板及第一斜隔板、第二斜隔板、第三斜隔板、第四斜隔板；所述主隔板内埋两组三角平面桁架单元，两组单元关于中心线对称布置，合在一起成为一组W型平面桁架杆系；所述每块斜隔板内埋一组三角平面桁架单元，第一斜隔板、第三斜隔板组合形成一组W型平面桁架杆系；主隔板及第一斜隔板、第二斜隔板、第三斜隔板、第四斜隔板共形成组W型平面桁架杆系，三组杆系在舱体结构中心轴线处相交，俯视图呈星形分布。

每组W型平面桁架杆系的W型下部两个节点与点式连接星箭对接环连接；每组W型平面桁架杆系的上部内侧节点在舱体结构中心轴线处进行相互连接，并形成能够承受载荷舱载荷的两舱连接中心接口；每组W型平面桁架杆系的上部的两个外侧节点与外板连接，并形成能够承受载荷舱载荷的两舱连接外侧接口。

还包括第一外底板、第二外底板、第一内底板、第二内底板、第一两舱接头、第二两舱接头、第三两舱接头、第四两舱接头、第五两舱接头、第六两舱接头、上框；所述底部的第一外底板、第二外底板、第一内底板、第二内底板在点式连接星箭对接环面内与点式连接星箭对接环连接，提供整星根部横向传力路径；所述第一两舱接头、第二两舱接头、第三两舱接头、第四两舱接头、第五两舱接头、第六两舱接头通过上框进行连接，上框提供两舱外板连接用的辅助接口。

还包括第一外板至第十外板、第一外挂半高舱体、第二外挂半高舱体；主构架与主构架外围的十块可拆外板第一外板至第十外板连接并组成推进舱结构；推进舱外围外挂第一外挂半高舱体、第二外挂半高舱体。

还包括第一中心接头至第六中心接头、第一两舱接头至第六两舱接头；第一中心接头至第六中心接头、第一两舱接头至第六两舱接头、点式连接星箭对接环以及拉杆为外部贮箱提供接口，连接形式为上下两极连接式；贮箱底部通过法兰直接与点式连接星箭对接环连接；贮箱顶部通过拉杆与第一中心接头至第六中心接头、第一两舱接头至第六两舱接头连接。

所述第一斜隔板、第二斜隔板、第三斜隔板、第四斜隔板与点式连接星箭对接环和第一外底板、第二外底板、第一内底板、第二内底板形成的两个三角形空间，以及第一中心接头至第六中心接头、第三两舱接头至第六两舱接头、位于两个三角形空间顶部的第一气瓶拉板、第二气瓶拉板，均被用来安装质量相对小的气瓶。

所述第一中心接头至第六中心接头、第一两舱接头至第六两舱接头以及推进服务舱舱体顶部的舱体4角点提供“6+1+4”的两舱硬点接口。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

1、由于所述结构桁架杆系设计，保证了卫星大质量载荷能够通过舱间连接硬点在桁架杆系中传递，最终传递至星箭连接界面；设计保证了“6+1+4”个两舱连接点，由于较多的舱间硬点，使得推进服务舱能够适配多种结构类型的载荷舱；

2、由于所述舱体采用了星形桁架布局，使得4个大容量贮箱能够直接与对接环连接，使得无需使用更多结构为贮箱提供纵向传力，极大减轻了结构质量；贮箱并联布置，极大地降低了卫星质心，提高了整星横向频率，降低了星箭连接载荷；

3、由于所述舱体结构的星形布局，在为整星提供较多承力桁架的同时又提供了较多贮箱、气瓶的连接空间。

附图说明

图1为本发明的卫星推进服务舱结构的整体装配示意；

图2为本发明的去除服务舱后的推进舱结构装配示意；

图3为本发明的卫星推进服务舱结构主构架装配示意；

图4为本发明的3组平面杆系与对接环连接的星形布局；

图5为本发明的4个大容量贮箱与杆系的连接安装情况；

图6为隔板内预埋杆件的典型分布情况；

图7为中心接头的局部详细示意。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对根据本发明的舱体结构做进一步详细的说明。

为实现满足大承载、多载荷适应能力需求的卫星结构，提出了本发明的推进服务舱结构，具体实施方式如下。

根据本发明的推进服务舱结构，其主承力结构由点式连接星箭对接环1、主隔板2及斜隔板3～6组成。其中主隔板2内埋第一内杆201、第二内杆202、第一外杆203、第二外杆204、第一上杆205、第二上杆206，形成2组三角平面桁架单元，2组单元关于中心线对称布置，合在一起成为1组W型平面桁架杆系。如图6所示。类似地，单块斜隔板内埋1组三角平面桁架单元，第一斜隔板3、第三斜隔板5组合形成1组W型平面桁架杆系。主隔板2及第一斜隔板3、第二斜隔板4、第三斜隔板5、第四斜隔板6共形成3组W型平面桁架杆系，3组杆系在舱体结构中心轴线处相交，俯视图呈星形分布。如图4所示。3组杆系在中心轴线处连接由第一中心接头13至第六中心接头18胶螺连接，如图7所示。

3组杆系的下部节点随主隔板2及第一斜隔板3～第四斜隔板6通过对接环接头与星箭对接环1连接；3组杆系的内侧节点随主隔板2及第一斜隔板3～第四斜隔板6在舱体结构中心轴线处通过大承载第一中心接头13至第六中心接头18进行连接，中心接头与桁架之间为销钉加胶接复合连接方式，并形成能够承受载荷舱载荷的两舱连接中心接口；3组杆系的外侧节点随主隔板2及第一斜隔板3～第四斜隔板6通过第一两舱接头19至第六两舱接头24与外舱板连接，并形成能够承受载荷舱载荷的两舱连接外侧接口。如图4所示。

本发明的推进服务舱结构，底部安装4块底板，以星箭对接环1为界，第一外底板25、第二外底板26位于外侧，第一内底板27、第二内底板28位于内侧，提供了星箭对接环1的横向支撑，在提供整星根部横向传力路径同时，提高了星箭对接面的横向刚性。4块底板均与星箭对接环1、主隔板2以及第一斜隔板3～第四斜隔板6连接，第一外底板25、第二外底板26不可拆、第一内底板27、第二内底板28可拆。本发明的推进服务舱结构，顶部所有两舱接头通过上框29进行连接，上框29按照推进舱界面轮廓进行布局，提供了两舱外侧连接用的辅助接口。如图3所示。

本发明的推进服务舱结构中不开拆的部分作为一个装配整体被称为主构架。本发明的推进服务舱结构，其主构架与主构架外围的10块可拆第一外板30至第十外板39连接并组成推进舱结构。本发明的推进服务舱结构，其推进舱外围外挂2个外挂半高舱体，即第一外挂半高舱体40、第二外挂半高舱体41。如图3、图2、图1所示。

本发明的推进服务舱结构，4个大容量贮箱为两极式连接。贮箱底部通过法兰直接与星箭对接环1连接。每个贮箱顶部分别通过法兰接头与各自对应的四组拉杆组件，即第一拉杆43～第三拉杆45和第一连接件42、第四拉杆47～第六拉杆49和第二连接件46、第七拉杆51～第九拉杆53和第三连接件50、第十拉杆55～第十二拉杆57和第四连接件54连接，拉杆分别与第一中心接头13至第六中心接头18、第一两舱接头19至第六两舱接头24连接。如图5所示。

本发明的推进服务舱结构，第一斜隔板3～第四斜隔板6与星箭对接环1和第一外底板25、第二外底板26、第一内底板27、第二内底板28形成的2个三角形空间允许被用来安装质量相对较小的气瓶。推荐的安装方式为两极式安装，上部与第一气瓶拉板58、第二气瓶拉板59连接，质量较大的气瓶下部优先与星箭对接环1直接连接，下部允许与第一外底板25、第二外底板26、第一内底板27、第二内底板28连接。本发明的推进服务舱结构提供了6个气瓶的安装接口。如图1所示。

本发明的推进服务舱结构，第一中心接头13至第六中心接头18、第一两舱接头19至第六两舱接头24以及舱板4角点提供“6+1+4”的两舱硬点接口，可以满足舱板式、桁架式、梁板复合式等多种构型载荷舱的连接需求，从而形成基于推进服务舱结构平台的卫星结构家族体系。如图1所示。

在此，需要说明的是，本说明书中未详细描述的内容，是本领域技术人员通过本说明书中的描述以及现有技术能够实现的，在此不做赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非用来限制本发明的保护范围。对于本领域的技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，可以对本发明做出若干的修改和替换，所有这些修改和替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种推进服务舱结构，其特征在于，包括点式连接星箭对接环(1)、主隔板(2)及第一斜隔板(3)、第二斜隔板(4)、第三斜隔板(5)、第四斜隔板(6)；所述主隔板(2)内埋两组三角平面桁架单元，两组单元关于中心线对称布置，合在一起成为一组W型平面桁架杆系；所述每块斜隔板内埋一组三角平面桁架单元，第一斜隔板(3)、第三斜隔板(5)组合形成一组W型平面桁架杆系；主隔板(2)及第一斜隔板(3)、第二斜隔板(4)、第三斜隔板(5)、第四斜隔板(6)共形成3组W型平面桁架杆系，三组杆系在舱体结构中心轴线处相交，俯视图呈星形分布。

2.根据权利要求1所述的一种推进服务舱结构，其特征在于，

每组W型平面桁架杆系的W型下部两个节点与点式连接星箭对接环(1)连接；每组W型平面桁架杆系的上部内侧节点在舱体结构中心轴线处进行相互连接，并形成能够承受载荷舱载荷的两舱连接中心接口；每组W型平面桁架杆系的上部的两个外侧节点与外板连接，并形成能够承受载荷舱载荷的两舱连接外侧接口。

3.根据权利要求1或2所述的一种推进服务舱结构，其特征在于，

还包括第一外底板(25)、第二外底板(26)、第一内底板(27)、第二内底板(28)、第一两舱接头(19)、第二两舱接头(20)、第三两舱接头(21)、第四两舱接头(22)、第五两舱接头(23)、第六两舱接头(24)、上框(29)；所述底部的第一外底板(25)、第二外底板(26)、第一内底板(27)、第二内底板(28)在点式连接星箭对接环(1)面内与点式连接星箭对接环(1)连接，提供整星根部横向传力路径；所述第一两舱接头(19)、第二两舱接头(20)、第三两舱接头(21)、第四两舱接头(22)、第五两舱接头(23)、第六两舱接头(24)通过上框(29)进行连接，上框(29)提供两舱外板连接用的辅助接口。

4.根据权利要求1或2所述的一种推进服务舱结构，其特征在于，

还包括第一外板(30)至第十外板(39)、第一外挂半高舱体(40)、第二外挂半高舱体(41)；主构架与主构架外围的十块可拆外板第一外板(30)至第十外板(39)连接并组成推进舱结构；推进舱外围外挂第一外挂半高舱体(40)、第二外挂半高舱体(41)。

5.根据权利要求3所述的一种推进服务舱结构，其特征在于，

还包括第一中心接头(13)至第六中心接头(18)、第一两舱接头(19)至第六两舱接头(24)；第一中心接头(13)至第六中心接头(18)、第一两舱接头(19)至第六两舱接头(24)、点式连接星箭对接环(1)以及拉杆为外部贮箱提供接口，连接形式为上下两极连接式；贮箱底部通过法兰直接与点式连接星箭对接环(1)连接；贮箱顶部通过拉杆与第一中心接头(13)至第六中心接头(18)、第一两舱接头(19)至第六两舱接头(24)连接。

6.根据权利要求3所述的一种推进服务舱结构，其特征在于，

所述第一斜隔板(3)、第二斜隔板(4)、第三斜隔板(5)、第四斜隔板(6)与点式连接星箭对接环(1)和第一外底板(25)、第二外底板(26)、第一内底板(27)、第二内底板(28)形成的两个三角形空间，以及第一中心接头(13)至第六中心接头(18)、第三两舱接头(21)至第六两舱接头(24)、位于两个三角形空间顶部的第一气瓶拉板(58)、第二气瓶拉板(59)，均被用来安装质量相对小的气瓶。

7.根据权利要求5所述的一种推进服务舱结构，其特征在于，

所述第一中心接头(13)至第六中心接头(18)、第一两舱接头(19)至第六两舱接头(24)以及推进服务舱舱体顶部的舱体4角点提供“6+1+4”的两舱硬点接口。