CN112918702A - 一种高稳定低热变形卫星平台结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高稳定低热变形卫星平台结构，包括中心承力筒、顶板、底板以及连接组件，所述连接组件沿所述中心承力筒的周向布置，所述顶板、底板分别安装在所述中心承力筒的顶端、底端并分别与所述连接组件连接，所述连接组件包括侧板、桁架以及一层或多层平行布置的层板，所述侧板沿所述中心承力筒的周向布置并设置在顶板和底板之间，所述层板设置在所述顶板和底板之间且两端分别与所述中心承力筒、侧板连接，所述桁架设置在顶板和层板、层板和底板、层板和层板之间，本发明与当前国内外公用卫星平台结构相比，具有承载比高、空间拓扑性好的优势，保证卫星平台内部通透性好，热交换效率高，温度均衡性好。

Description

一种高稳定低热变形卫星平台结构

技术领域

本发明涉及航天设备技术领域，具体地，涉及一种高稳定低热变形卫星平台结构。

背景技术

当前，随着高分辨率卫星载荷的应用需求不断扩大，新型遥感卫星研制朝着高稳定、微变形的方向发展，对卫星平台结构的精度稳定性与热变形程度提出更高的要求。因此需要对卫星平台结构进行优化设计，以保证卫星平台在轨运行过程中满足高稳定微热变形的特点。本发明公开一种高稳定微热变形的卫星平台结构，保证高分辨率载荷的在轨成像精度，为发展下一代高分辨率遥感卫星提供技术保障。

目前对已有一些卫星平台结构的研究发现，均存在诸多的不足，如专利文献CN106628259A公开了一种串联式高刚度一体化承载结构，该设计通过十字形腹板结构增强了整体连续结构的系统刚度，再如专利文献CN105539878A公开了了一种面向多种有效载荷的大型桁架式隔振平台结构，采用隔振机构,实现高精度载荷对于特定频率的隔振要求，有效降低载荷的微振动响应,提高在轨段有效载荷的工作性能；又如专利文献CN107738760A公开了一种适用于大型卫星平台结构的六分均布式支撑装置，实现卫星结构的轻量化要求。然而，以上设计的局限性在于均未考虑卫星平台结构在轨的稳定热变形，因而迫切需要一种高稳定微热变形的卫星平台结构。

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高稳定低热变形卫星平台结构。

根据本发明提供的一种高稳定低热变形卫星平台结构，包括中心承力筒、顶板、底板以及连接组件；

所述连接组件沿所述中心承力筒的周向布置，所述顶板、底板分别安装在所述中心承力筒的顶端、底端并分别与所述连接组件连接。

优选地，所述连接组件包括侧板、桁架以及一层或多层平行布置的层板；

所述侧板沿所述中心承力筒的周向布置并设置在顶板和底板之间，所述层板设置在所述顶板和底板之间且两端分别与所述中心承力筒、侧板连接，所述层板和顶板之间、所述层板和底板之间均设置有桁架。

优选地，相邻两个所述层板之间设置有桁架。

优选地，所述桁架采用碳纤维杆件与碳纤维榫头胶接连接的结构。

优选地，所述碳纤维杆件横截面尺寸为40㎜×40㎜，壁厚1㎜，铺层方向[±30°/0°/±30°/0°/±30°]。

优选地，所述顶板主载荷安装面内安装有纤维埋框，所述纤维埋框采用碳纤维材料。

优选地，所述纤维埋框横截面尺寸为39.1㎜×39.1㎜，壁厚1.5㎜。

优选地，所述顶板、侧板、层板均采用碳纤维蒙皮蜂窝板，所述桁架采用碳纤维材料。

优选地，所述顶板、侧板上的碳纤维蒙皮蜂窝板采用准各项同性铺层，所述碳纤维蒙皮蜂窝板上的碳纤维蒙皮之间设置有铝蜂窝芯子。

优选地，准各项同性铺层中每层厚度0.1mm，铺层方向[60°/0°/-60°]，所述铝蜂窝芯子规格为5㎜×0.04㎜。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明与当前国内外公用卫星平台结构相比，本发明采用高承载比、空间拓扑性好的大型桁架结构，保证卫星平台内部通透性好，热交换效率高，温度均衡性好。

2、本发明采用低热膨胀系数的碳纤维蒙皮作为卫星平台侧板的蜂窝板面板，减少侧板热变形对卫星平台顶板的变形影响。

3、本发明卫星平台顶板采用碳纤维蒙皮作为蜂窝板面板，保证平台顶板自身具有低热变形的特点，通过内置碳纤维埋框能够保证顶板整体热变形的一致性，且增加了支撑强度。

4、本发明中的平台结构适应多种有效载荷，同时实现高稳定和微热变形控制设计，可承载大型高稳定、高分辨率有效载荷，在轨热变形微小可控，在外界温度为-30℃～60℃的空间中，在轨运行一个周期热变形小于600μrad，适用于卫星平台有效载荷的严苛环境需求。

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是本发明所提供的卫星平台结构的示意图

图2是顶板上设置纤维埋框的结构示意图。

图中示出：

中心承力筒1 层板5

顶板2 底板6

侧板3 纤维埋框7

桁架4

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。

实施例1：

本发明提供了一种高稳定低热变形卫星平台结构，包括中心承力筒1、顶板2、底板6以及连接组件，所述连接组件沿所述中心承力筒1的周向布置，所述顶板2、底板分别安装在所述中心承力筒1的顶端、底端并分别与所述连接组件连接，所述连接组件包括侧板3、桁架4以及一层或多层平行布置的层板5，所述侧板3沿所述中心承力筒1的周向布置并设置在顶板2和底板6之间，所述层板5设置在所述顶板2和底板6之间且两端分别与所述中心承力筒1、侧板3连接，所述层板5和顶板2之间、所述层板5和底板6之间均设置有桁架4。

具体地，当设置多层层板5时，相邻两个所述层板5之间设置有桁架4，更增加了设备的结构强度。

所述顶板2由中心承力筒1、桁架4、侧板3共同支撑，沿中心承力筒1辐向有桁架4与中心承力筒1连接，层板5安装于桁架4上，底板6安装于桁架4下方；中心承力筒1位于平台结构中心，桁架4与中心承力筒1相连。

具体地，所述桁架4采用碳纤维杆件与碳纤维榫头胶接连接的结构，所述碳纤维杆件横截面尺寸为40㎜×40㎜，壁厚1㎜，铺层方向[±30°/0°/±30°/0°/±30°]，所述顶板2主载荷安装面内安装有纤维埋框7，所述纤维埋框7采用碳纤维材料，所述纤维埋框7横截面尺寸为39.1㎜×39.1㎜，壁厚1.5㎜。

具体地，所述顶板2、侧板3、层板5均采用碳纤维蒙皮蜂窝板，所述桁架4采用碳纤维材料，所述碳纤维蒙皮蜂窝板采用准各项同性铺层，所述碳纤维蒙皮蜂窝板上的碳纤维蒙皮之间设置有铝蜂窝芯子，准各项同性铺层中每层厚度0.1mm，铺层方向[60°/0°/-60°]，所述铝蜂窝芯子规格为5㎜×0.04㎜。

实施例2：

本实施例为实施例1的一个优选例。

本实施例中，各个连接部件采用可拆卸的连接方式，具体地，层板5与中心承力筒1各层法兰采用内六角圆柱头螺钉连接，中心承力筒1提供螺纹接口，层板5为阶梯孔，桁架4与中心承力筒1采用内六角圆柱头螺钉直接连接，中心承力筒1上提供阶梯孔，桁架4上提供连接螺纹，侧板3与各层板5采用内六角圆柱头螺钉连接，侧板3为阶梯孔，层板5提供侧向螺纹接口，桁架4与各层板5采用内六角圆柱头螺钉连接，桁架4提供通孔，底板6和层板5提供螺纹接口，桁架4与顶板2连接时，桁架4提供螺纹接口，顶板2提供阶梯孔，桁架4与侧板3采用内六角圆柱头螺钉连接，桁架4提供螺纹接口，侧板3提供阶梯孔。

进一步地，顶板2、侧板3、层板5均使用M55J碳纤维蒙皮蜂窝板，顶板2碳纤维蒙皮蜂窝板厚度40㎜，M55J碳纤维蒙皮厚度0.3㎜，顶板2主载荷安装面内预置纤维埋框7，纤维埋框7为M55J碳纤维加强框架。侧板3上的碳纤维蒙皮蜂窝板厚度15㎜，M55J碳纤维蒙皮厚度0.3㎜。

桁架4结构使用M55J碳纤维材料。所述桁架4采用M55J碳纤维杆件与T800碳纤维榫头胶接的方式连接。

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)

1.一种高稳定低热变形卫星平台结构，其特征在于，包括中心承力筒(1)、顶板(2)、底板(6)以及连接组件；

所述连接组件沿所述中心承力筒(1)的周向布置，所述顶板(2)、底板分别安装在所述中心承力筒(1)的顶端、底端并分别与所述连接组件连接。

2.根据权利要求1所述的高稳定低热变形卫星平台结构，其特征在于，所述连接组件包括侧板(3)、桁架(4)以及一层或多层平行布置的层板(5)；

所述侧板(3)沿所述中心承力筒(1)的周向布置并设置在顶板(2)和底板(6)之间，所述层板(5)设置在所述顶板(2)和底板(6)之间且两端分别与所述中心承力筒(1)、侧板(3)连接，所述层板(5)和顶板(2)之间、所述层板(5)和底板(6)之间均设置有桁架(4)。

3.根据权利要求2所述的高稳定低热变形卫星平台结构，其特征在于，相邻两个所述层板(5)之间设置有桁架(4)。

4.根据权利要求2所述的高稳定低热变形卫星平台结构，其特征在于，所述桁架(4)采用碳纤维杆件与碳纤维榫头胶接连接的结构。

5.根据权利要求4所述的高稳定低热变形卫星平台结构，其特征在于，所述碳纤维杆件横截面尺寸为40㎜×40㎜，壁厚1㎜，铺层方向[±30°/0°/±30°/0°/±30°]。

6.根据权利要求1所述的高稳定低热变形卫星平台结构，其特征在于，所述顶板(2)主载荷安装面内安装有纤维埋框(7)，所述纤维埋框(7)采用碳纤维材料。

7.根据权利要求6所述的高稳定低热变形卫星平台结构，其特征在于，所述纤维埋框(7)横截面尺寸为39.1㎜×39.1㎜，壁厚1.5㎜。

8.根据权利要求2所述的高稳定低热变形卫星平台结构，其特征在于，所述顶板(2)、侧板(3)、层板(5)均采用碳纤维蒙皮蜂窝板，所述桁架(4)采用碳纤维材料。

9.根据权利要求8所述的高稳定低热变形卫星平台结构，其特征在于，所述顶板(2)、侧板(3)上的碳纤维蒙皮蜂窝板采用准各项同性铺层，所述碳纤维蒙皮蜂窝板上的碳纤维蒙皮之间设置有铝蜂窝芯子。

10.根据权利要求9所述的高稳定低热变形卫星平台结构，其特征在于，准各项同性铺层中每层厚度0.1mm，铺层方向[60°/0°/-60°]，所述铝蜂窝芯子规格为5㎜×0.04㎜。

Images