CN113091527A - 一种蒙皮桁条式壳体结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种蒙皮桁条式壳体结构。蒙皮桁条式壳体结构包括端框、桁条、蒙皮、口框、口盖、爆炸螺栓盒等；其中端框采用铸造、锻环机加成型或者型材拉弯成型，蒙皮采用滚压成型，桁条为带圆角的T型型材或者带圆角的L型型材，蒙皮与桁条及端框通过铆钉连接，蒙皮上开操作口，方便壳段连接螺栓的操作，操作口处铆接口框，加强开口处蒙皮的强度及为口盖的安装提供支撑。对于需要通过爆炸螺栓连接的两个分离壳段，安装爆炸螺栓盒对分离后的残骸进行收集。该壳体结构能满足任意蒙皮厚度、壳体直径和长度的设计加工要求，加工工艺简单、成本低、重量轻，有效的提高了壳体的结构效率及火箭的运载能力。关键词：蒙皮，端框，桁条。

Description

一种蒙皮桁条式壳体结构

技术领域

本发明属于运载火箭等技术领域，具体涉及一种蒙皮桁条式舱段壳体结构。

背景技术

运载火箭的壳体在满足气动外形、承载能力的前提下，结构的重量越轻对火箭的运载能力的提高越有利。目前运载火箭舱段的主要结构形式有蜂窝夹层结构、网格加筋结构、蒙皮桁条结构和复合材料结构。网格加筋结构的承力元件为化学铣切或者机械铣切的网格壁板，这种结构设计方便、工艺简单，但重量较重、加工成本高、加工周期长。蜂窝夹层结构一般采用两层薄的面板和一层中间夹芯组成，该结构重量轻、能够承受较大的载荷，但加工工艺复杂、费用较贵、生产质量不易检验。复合材料重量轻，但不能承受复杂工况的载荷，加工成本高。蒙皮桁条式结构不仅承载能力大，而且重量较轻，加工工艺简单，成本低。

专利号CN106482589 B提出的一种战术导弹的桁条壳体结构，蒙皮与端框一体加工成型，并对壳体相关尺寸做出了的限定，如壳体的直径1000mm～1600mm、蒙皮厚度2mm～3mm、高度600mm～1200mm之间等。对于直径较大、长度较长、结构重量要求较轻的运载火箭壳体，该方法加工工艺实现比较困难，并且重量较重。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种蒙皮桁条式结构，该结构具有成本低、重量轻、承载能力强等特点。

一种蒙皮桁条式结构，由蒙皮、端框、桁条、口框、口盖、爆炸螺栓盒等组成；

所述端框材料为铝合金；对于直径较大的壳体，端框可以通过两段或者多段型材拉弯成型，各段之间通过对接板连接成一体；对于直径较小的壳体，可直接采用铸造或者锻环机加成型。

所述蒙皮材料为铝合金，蒙皮滚压成型，为方便蒙皮的滚压，根据壳体直径的大小，将一个壳段的蒙皮分成三片或者四片进行滚压。蒙皮上开有操作口，方便相邻壳体连接螺栓的连接。

所述桁条材料为铝合金型材，相同尺寸的桁条，带圆头的T型、带圆头的L型型材较T型、L型型材承载能力高；根据载荷的大小，可在两端框之间增加隔框，使桁条变短，蒙皮格子变小，提高壳体整体抗失稳能力。

所述的蒙皮与端框、桁条通过保型工装铆接为一体，保证壳体的尺寸、形位公差要求。

所述口框材料为铝合金，口框通过铆钉连接在蒙皮开口处，加强操作口处蒙皮的强度。为防止飞行中气流进入箭体内部，需将蒙皮开口处通过口盖进行密封。在口框一侧铆接托板螺母，通过螺钉将口盖连接在口框上。

运载火箭一般为多级，壳体在飞行过程中需要与箭体进行分离，分离的两个壳段一般用爆炸螺栓进行连接，为防止分离过程中爆炸螺栓掉落，需要用爆炸螺栓盒收集分离残骸。为使爆炸螺栓操作方便，在分离的两个舱段的蒙皮上至少一侧开有操作口。

附图说明

图1为本发明结构图

图2为本发明桁条结构图

图3为本发明桁条剖面图

图4为本发明口框结构图

图5为本发明口盖结构图

其中，1-端框，2-桁条，3-蒙皮，4-口框，5-爆炸螺栓盒，6-口盖，7-桁条折弯，8-带圆头T型型材截面，9-T型截面，10-带圆头L型截面，11-L型截面。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

如图1所示，本实施案例中的蒙皮桁条式结构，包括端框1、桁条2、蒙皮3、口框4、爆炸螺栓盒5、口盖6等，为减轻壳体的重量，各构件的材料为铝合金；

对于直径较小的壳体，为保证端框1的质量，采用铸造或者锻环一体机加成型，蒙皮3根据载荷可以设计的很薄，通过滚压成型。本实施案例中的桁条2采用带圆头的丁字型材7，带圆头的T型7材较T型材8抗失稳能力强、重量更轻。如壳体受到的载荷较小，为更好的维持壳体的外形，桁条2可采用数量较多的带圆头T型材9，同样，带圆头T型材比T型10的抗失稳能力强、重量较轻。为保证桁条2与蒙皮3及端框1紧密贴合，在桁条2与端框1、蒙皮3过渡处，将桁条2加工成与端框贴合的角度。

当壳体直径较大，端框1通过铸造及锻造加工工艺不容易实现、费用较贵，可通过拉弯型材，将拉弯后的两段型材通过转接板对接，使外形与壳体匹配。

当壳体长度较大时，在壳体的中间增加隔框，使桁条2的长度减小，增加桁条2及壳体的抗失稳能力。

运载火箭壳体与相邻舱段一般采用螺栓连接，为使螺栓连接方便，在蒙皮3上开对接螺栓操作口，并用口盖6进行密封。在操作口处铆接口框4，一方面提高开口处蒙皮3的抗失稳能力，另一方面提供口盖6的连接支撑，使口盖6连接后与蒙皮3平齐，保证壳体较好的气动外形。有的舱段对气密性要求较严格，可在口盖6与口框4处增加密封垫。

运载火箭舱段连接除了螺栓连接外，有的舱段在飞行过程中，需要与箭体分离，分离的两个舱段一般用爆炸螺栓进行连接，为防止分离过程中爆炸螺栓掉落，需要用爆炸螺栓盒5收集分离残骸。为使爆炸螺栓操作方便，在分离的两个舱段的蒙皮上至少一侧开有操作口。

Claims (10)

1.一种蒙皮桁条式壳体结构，其特征在于：该结构包括蒙皮、端框、桁条、口框、口盖、爆炸螺栓盒等；为使壳体的重量较轻，所述蒙皮、端框、桁条、口框、口盖、爆炸螺栓盒等的材料为铝合金。

2.如权利要求1所述的端框，其特征在于：对于小直径的壳体，端框采用铸造或者锻环机加成型；对于直径较大壳体，端框采用拉弯型材，并将两段拉弯后的型材通过对接板连接成型。

3.如权利要求1所述的蒙皮，其特征在于：蒙皮分成多块，通过滚压机滚压成型，厚度可以根据载荷要求设计加工成任意尺寸。

4.如权利要求1所述的桁条，其特征在于：为使壳体具有较高的承载能力和较轻的重量，桁条采用带圆头的T型型材或者带圆头的L型型材；桁条的铆接过程中，为保证桁条与蒙皮及端框紧密贴合，在桁条与端框、蒙皮过渡处，将桁条加工成与端框贴合的角度。

5.如权利要求1、3所述的壳体结构，其特征在于：为方便运载火箭相邻壳段的连接，在蒙皮上开对接螺栓操作口，并用口盖进行密封。

6.如权利要求1、5所述的壳体结构，其特征在于：为加强操作口处蒙皮的抗失稳能力，在蒙皮开口处铆接口框，在口框上铆接托板螺母，方便口盖的连接固定。

7.如权利要求1、5、6所述的壳体结构，其特征在于：口盖通过螺钉连接在口框上，连接后口盖与蒙皮平齐，保证壳体有较好的气动外形。对于有气密性要求的壳体，可在口盖与口框处增加密封垫。

8.如权利要求1所述的爆炸螺栓盒，其特征在于：运载火箭飞行过程中分离的两个壳段，需用爆炸螺栓进行连接，为防止分离过程中爆炸螺栓残骸掉落，需要用爆炸螺栓盒进行收集。爆炸螺栓盒还应该具有足够的强度，确保爆炸螺栓盒能够承受启爆后爆炸螺栓的冲击力。

9.如权利要求1、8所述的爆炸螺栓盒，其特征在于：为使爆炸螺栓操作方便，在分离的两个舱段的蒙皮上至少一侧开有操作口。

10.如权利要求1所述的壳体结构，其特征在于：对于较长的壳体，可以在两端框中间增加隔框，使桁条长度、蒙皮格子减小，增加壳体的整体承载能力。

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