CN111470069A - 适用于卫星承力筒的下端框结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种适用于卫星承力筒的下端框结构，涉及航天器结构技术领域，包括下端框与承力筒筒体连接段、下端框与运载连接段以及连接件，下端框的运载连接段与下端框的承力筒筒体连接段通过连接件连接，其中，下端框与运载连接段采用铝合金材料，下端框与承力筒筒体连接段采用碳纤维材料，本发明针对含星箭接口的承力筒下端框，设计了一种卫星承力筒的下端框的分体式结构，改善了原卫星承力筒的下端框结构重量大的问题，在保证下端框能承受较大集中载荷的前提下，最大程度降低结构重量，达到了卫星结构轻量化的要求，加工成型工艺成熟，安装方便，结构简单。

Description

适用于卫星承力筒的下端框结构
技术领域
本发明涉及航天器结构技术领域，具体地，涉及一种适用于卫星承力筒的下端框结构。
背景技术
卫星承力筒筒体的下端框是承力筒具有稳定外形、完整独立的壳体结构所必需的结构件，是整个承力筒中承受载荷最大的结构件。
目前，承力筒下端框的基本结构形式有两种：下端框不包含星箭接口式、下端框包含箭接口式。专利文献CN103448919A公开了一种用于卫星结构的碳纤维蒙皮桁条加筋承力筒，包括相连接的锥段与柱段，锥段与柱段一体成型，锥段与柱段上均铺设有蒙皮，柱段的上端延伸出上端框，柱段与锥段的连接处延伸出中端框，锥段的下端延伸出下端框，中端框内侧胶接一个用于提供推进剂贮箱下法兰安装面的圆形法兰，柱段中部内侧胶接一个用于提供推进剂贮箱上法兰安装面的圆形法兰；该设计为为典型的下端框不包含星箭接口的承力筒，为实现承力筒与星箭对接环的可靠连接，需要在星体底面设置内埋加强框，结构形式复杂，成型工艺繁琐。因此，下端框包含星箭接口的承力筒更具先进性。
文献《航天返回与遥感》中一体化、轻量化卫星承力筒的研究(航天返回与遥感，2010，311：55-63)为典型含星箭接口式的承力筒，其下端框结构为一体式设计，整个下端框均采用铝合金金属材料，但该设计结构导致下端框重量大。
因此，针对含星箭接口的承力筒下端框，设计一种承力筒下端框结构，达到既能承受较高的集中载荷，又能最大程度降低结构重量是目前迫切解决的技术问题。
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适用于卫星承力筒的下端框结构。
根据本发明提供的一种适用于卫星承力筒的下端框结构，包括下端框与承力筒筒体连接段1、下端框与运载连接段2以及连接件；
所述下端框的运载连接段2与下端框的承力筒筒体连接段1通过连接件紧固连接。
优选地，所述下端框与承力筒筒体连接段1采用M55J级碳纤维材料。
优选地，所述下端框与运载连接段2采用铝合金材料。
优选地，还包括弹簧垫圈4以及平垫圈5；
所述下端框与运载连接段2沿周向设置有多个第一安装孔21；
所述下端框与承力筒筒体连接段1沿周向设置有多个与第一安装孔21相匹配的第二安装孔11；
所述连接件依次通过平垫圈5、弹簧垫圈4、第二安装孔11、第一安装孔21将下端框与运载连接段2和下端框与承力筒筒体连接段1紧固连接。
优选地，所述第二安装孔11、第一安装孔21的数量都为48个；
所述第二安装孔11、第一安装孔21的尺寸都采用M6或都采用M8。
优选地，所述下端框与承力筒筒体连接段1沿轴向设置有延展部13；
其中，所述第二安装孔11设置在延展部13上。
优选地，所述下端框与承力筒筒体连接段1的壁厚采用2-3㎜。
优选地，所述下端框与承力筒筒体连接段1的横截面为U型结构。
优选地，当卫星在地面停放时，所述下端框与运载连接段2拆下，所述下端框与承力筒筒体连接段1与下端框与运载连接段2相连接的一面能够作为卫星停放面。
优选地，所述下端框与承力筒筒体连接段1、承力筒筒体分别为一体成型；
所述下端框与承力筒筒体连接段1和承力筒筒体通过胶接和螺接的方式连接。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明针对含星箭接口的承力筒下端框，设计了一种卫星承力筒的下端框的分体式结构，改善了原卫星承力筒的下端框结构重量较大的问题，在保证下端框能承受较大集中载荷的前提下，最大程度降低结构重量，达到了卫星结构轻量化的要求，与下端框不包含星箭接口的结构形式相比，结构形式更简洁，加工成型工艺成熟，结构连接简单。
2、本发明所述的卫星承力筒的下端框结构中，下端框与运载连接段2可以根据实际需求设计成不同的尺寸的下端框与运载连接段，以适应不同运载的接口的要求，应用范围广泛，实用性强。
3、下端框与承力筒筒体连接段1沿轴向设置有延展部13，为连接件的安装和拆卸提供了足够的工作空间，提高了工作效率，增加了设备的实用性。
4、下端框与承力筒筒体连接段1采用M55J级碳纤维材料，充分利用复合材料低密度、高比强度、高比刚度的优势，在保证下端框承受较大集中载荷的前提下，最大程度降低结构重量。
5、当卫星在地面停放时，下端框与运载连接段2拆下，下端框与承力筒筒体连接段1与下端框与运载连接段2相连接的一面能够作为卫星停放面。
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为本发明的结构示意图；
图2为下端框与承力筒筒体连接段1、下端框与运载连接段2的连接结构示意图；
图3为下端框与承力筒筒体连接段1的局部放大示意图；
图4为下端框运载连接段2的局部放大示意图。
图中示出：
Figure BDA0002443192410000031
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。
本发明提供了一种适用于卫星承力筒的下端框结构，如图1、图2所示，包括下端框与承力筒筒体连接段1、下端框与运载连接段2以及连接件；所述下端框的运载连接段2与下端框的承力筒筒体连接段1通过连接件连接，本发明在减轻连接件重量的同时，保证下端框与承力筒筒体连接段(1)、下端框与运载连接段(2)能承受集中的载荷。在一个优选例中，还包括弹簧垫圈4以及平垫圈5，连接件采用螺钉3，所述下端框与运载连接段2沿周向设置有多个第一安装孔21；所述下端框与承力筒筒体连接段1沿周向设置有多个与第一安装孔21相匹配的第二安装孔11；所述螺钉3依次通过平垫圈5、弹簧垫圈4、第二安装孔11、第一安装孔21将下端框与运载连接段2和下端框与承力筒筒体连接段1紧固连接，通过设置平垫圈5、弹簧垫圈4能够在发生振动或其它外力情况下使连接件不容易松动，有利于下端框与承力筒筒体连接段1、下端框与运载连接段2的牢固连接；本发明针对含星箭接口的承力筒下端框，设计了一种卫星承力筒的下端框的分体式结构，改善了原卫星承力筒的下端框结构重量较大的问题，在保证下端框能承受较大集中载荷的前提下，最大程度降低结构重量，达到了卫星结构轻量化的要求，与下端框不包含星箭接口的结构形式相比，结构形式更简洁，加工成型工艺成熟，结构连接简单。
进一步地，如图1、图2所示，在一个优选例中，所述第二安装孔11、第一安装孔21的数量都为48个；所述第二安装孔11、第一安装孔21的尺寸都为M6；在一个变化例中，所述第二安装孔11、第一安装孔21的尺寸都为M8。
更进一步地，所述下端框与承力筒筒体连接段1沿轴向设置有延展部13，其中，所述第二安装孔11设置在延展部13上，通过设置延展部13使连接件的安装和拆卸提供了足够的工作空间，提高了工作效率，增加了设备的实用性。
具体地，如图1、图2所示，在一个优选例中，所述下端框与运载连接段2采用铝合金材料，加工性能好，有利于星箭分离面斜面和角度的成形；所述下端框与承力筒筒体连接段1采用M55J级碳纤维材料，充分利用复合材料低密度、高比强度、高比刚度的优势，在保证下端框承受较大集中载荷的前提下，最大程度降低结构重量。
具体地，如图1、图2所示，所述下端框与承力筒筒体连接段1的壁厚采用2-3㎜，在一个优选例中，所述下端框与承力筒筒体连接段1的横截面为U型结构，通过结构的设计，增加了下端框与承力筒蜂窝间的胶接面积，提高胶接的可靠性。
具体地，如图1、图2所示，所述下端框与承力筒筒体连接段1、承力筒筒体分别为一体成型，所述下端框与承力筒筒体连接段1和承力筒筒体通过胶接和螺接的方式连接，大大提高了下端框与承力筒筒体间的连接强度和刚度。
具体地，当卫星在地面停放时，所述下端框与运载连接段2拆下，所述下端框与承力筒筒体连接段1与下端框与运载连接段2相连接的一面能够作为卫星停放面。同时本发明所述的卫星承力筒的下端框结构中，下端框与运载连接段2可以根据实际需求设计成不同的尺寸的下端框与运载连接段，以适应不同运载的接口的要求，应用范围广泛。
本发明的结构与下端框包含星箭接口的结构形式相比，在承受集中载荷较大、形面要求高的部分采用铝合金材料，保证下端框结构的力学性能与加工精度；在下端框与承力筒筒体连接段采用密度更低的碳纤维材料，保证下端框与承力筒筒体胶接的可靠性，实现了能够在保证下端框承受较大集中载荷的前提下，最大程度降低结构重量的目的。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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，因此不能理解为对本申请的限制。
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)

1.一种适用于卫星承力筒的下端框结构，其特征在于，包括下端框与承力筒筒体连接段(1)、下端框与运载连接段(2)以及连接件；
所述下端框的运载连接段(2)与下端框的承力筒筒体连接段(1)通过连接件连接。
2.根据权利要求1所述的适用于卫星承力筒的下端框结构，其特征在于，所述下端框与承力筒筒体连接段(1)采用M55J级碳纤维材料。
3.根据权利要求1所述的适用于卫星承力筒的下端框结构，其特征在于，所述下端框与运载连接段(2)采用铝合金材料。
4.根据权利要求1所述的适用于卫星承力筒的下端框结构，其特征在于，所述下端框与运载连接段(2)沿周向设置有多个第一安装孔(21)；
所述下端框与承力筒筒体连接段(1)沿周向设置有多个与第一安装孔(21)相匹配的第二安装孔(11)；
所述连接件依次通过第二安装孔(11)、第一安装孔(21)将下端框与运载连接段(2)和下端框与承力筒筒体连接段(1)紧固连接；
所述第二安装孔(11)、第一安装孔(21)的数量都为48个；
所述第二安装孔(11)、第一安装孔(21)的尺寸都采用M6或都采用M8。
5.根据权利要求4所述的适用于卫星承力筒的下端框结构，其特征在于，所述下端框与承力筒筒体连接段(1)沿轴向设置有延展部(13)；
其中，所述第二安装孔(11)设置在延展部(13)上。
6.根据权利要求1所述的适用于卫星承力筒的下端框结构，其特征在于，所述下端框与承力筒筒体连接段(1)的壁厚采用2-3㎜。
7.根据权利要求7所述的适用于卫星承力筒的下端框结构，其特征在于，所述下端框与承力筒筒体连接段(1)的横截面为U型结构。
8.根据权利要求1所述的适用于卫星承力筒的下端框结构，其特征在于，当卫星在地面停放时，所述下端框与运载连接段(2)拆下，所述下端框与承力筒筒体连接段(1)与下端框与运载连接段(2)相连接的一面能够作为卫星停放面。
9.根据权利要求1所述的适用于卫星承力筒的下端框结构，其特征在于，所述下端框与承力筒筒体连接段(1)、承力筒筒体分别为一体成型。
10.根据权利要求9所述的适用于卫星承力筒的下端框结构，其特征在于，所述下端框与承力筒筒体连接段(1)和承力筒筒体通过胶接和螺接的方式连接。
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