CN114194418A - 一种月面着陆平台结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种月面着陆平台结构，能够适用于安装并承载4个大容量的球形贮箱、1个大容积乘员舱，满足4台变推力发动机组合中置安装和4条着陆腿周向均布安装的需求。本发明所述的月面着陆平台结构，综合采用球形贮箱的球拱安装、隔板同时完成多种传力路径的主承载、乘员舱的端框切向安装等手段，极大减轻了结构重量，实现载人航天器结构承载比5‑6％；所述的月面着陆平台结构，提供了大面积的载荷、设备安装面积，尤其是提供了大面积散热面积和可展开散热面积，良好地适应了平台的大功耗散热需求。
Description
技术领域
本发明涉及月面着陆技术领域，具体涉及一种月面着陆平台结构。
背景技术
根据月面着陆器特定任务需求，月面着陆平台主要载荷为4个大容量贮箱和 1个大容积的乘员舱，此外还需安装着陆上升用4台发动机组合、4条着陆腿，并提供足够的载荷设备安装面积、散热面积，在发射及动力下降段平台还需连接可分离动力舱，月面着陆平台作为负载与动力舱连接。急需开发一种能够满足上述所有安装需求同时强度刚度和轻量化指标(结构承载比5-6％)满足要求的月面着陆平台结构。
现有的国内外航天器，包括阿波罗登月舱、嫦娥系列探测器、各种卫星结构均不能良好适应上述需求；其中阿波罗登月舱整体结构使用壁板加筋，结构承载比约1/15；国内有人航天器结构承载比均在20％左右；嫦娥三号着陆器结构为无人任务，不存在额外的乘员舱，使用梁板复合结构，结构承载比达到5.28％，属于国际领先水平；国内东方红四号系列卫星结构承载比也仅达到6.05％。在当前执行载人登月任务的情况下，以往现有结构均无法满足任务需求。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种月面着陆平台结构，能够适用于安装并承载4 个大容量的球形贮箱、1个大容积乘员舱，满足4台变推力发动机组合中置安装和4条着陆腿周向均布安装的需求。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
本发明的一种月面着陆平台结构，所述平台结构为八棱锥台；
所述平台结构底面为上凹的球面拱底，拱底板面均匀分布4个圆形开孔，用于安装4个球形贮箱；
所述平台结构顶板为正八边形平面，用于安装载荷、设备和散热面；
所述平台结构拱底、顶板底面之间安装4块平面通过中心的十字均布的隔板，与4个贮箱安装圆孔等间距分布，用于安装设备与着陆腿；
所述八棱锥台中心开取方形孔洞，孔洞周边为内侧板，用于安装气瓶和发动机组合体；
所述八棱锥台的8个侧面为外侧板，用于安装载荷和设备，外侧允许安装可展开散热面。
其中，所述乘员舱结构通过柱段两端的端框及与平面交叉桁架相切连接，平面交叉桁架相切连接另一端安装在平台舱顶板的8个顶点中与隔板对应的4个顶点，乘员舱柱段两端端框与顶板相切连接。
其中，所述乘员舱结构整体为卧式胶囊形状，主体为蒙皮桁条式结构。
其中，结构主体为柱形的可分离动力舱与平台底部8个顶点之间进行点式连接。
其中，使用适配支架和适配锥筒进行点式连接。
有益效果：
本发明所述的月面着陆平台结构，综合采用球形贮箱的球拱安装、隔板同时完成多种传力路径的主承载、乘员舱的端框切向安装等手段，极大减轻了结构重量，实现载人航天器结构承载比5-6％；所述的月面着陆平台结构，提供了大面积的载荷、设备安装面积，尤其是提供了大面积散热面积和可展开散热面积，良好地适应了平台的大功耗散热需求。
本发明所述的月面着陆平台结构使得着陆器质心低，相应支撑载荷小；所述的月面着陆平台结构使得着陆腿跨度大，着陆稳定性高。
本发明所述的月面着陆平台结构使得乘员舱可独立制造和总装，提高工程效率；所述的乘员舱周边空间开阔，有利于拓展视野及活动空间，易于航天员着陆、上升、对接的操控观察，易于航天员月面出舱活动。
本发明所述的月面着陆平台结构对应的适配结构构型简单高效，能够与多种构型动力舱进行适应匹配。
附图说明
图1为包含本发明月面着陆平台结构及对应乘员舱、动力舱结构的月面着陆器结构整体示意；
图2为本发明月面着陆平台结构(含典型乘员舱连接)详细示意；
图3为本发明动力舱结构适配结构构型示意之一；
图4为本发明动力舱结构适配结构构型示意之二；
图5为本发明中球形贮箱在球拱上的安装示意以及乘员舱滚动过载的支撑示意；
图6为本发明中乘员舱前后、上下方向过载的支撑示意；
图7为本发明中月面着陆平台安装发动机、气瓶、着陆腿后的仰视图示意；
图8为本发明中月面着陆平台纵切后发动机、气瓶、贮箱、舱门、对接机构、航天员相对比例位置关系示意；
图9为本发明中月面着陆平台进一步安装太阳翼、可展开热辐射器、姿控发动机后比例位置关系示意；
图10为本发明中图9的仰视视角示意。
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。
本发明提供了一种贮箱支撑结构为球面拱的八棱锥台形月面着陆平台结构，适用于安装并承载4个大容量的球形贮箱、1个大容积乘员舱，满足4台变推力发动机组合中置安装和4条着陆腿周向均布安装的需求；另外，本发明平台结构提供着陆腿安装运载允许最大跨距，结构本体高度较低仅为人员需求与发动机需求高度之和，刚度指标满足运载要求，结构承载比约5-6％，与嫦娥三号着陆器和东方红四号卫星结构相当，具体可以实际型号实施为准。
本发明的平台舱结构11整体形状为八棱锥台，主体为全板式结构，主要用于安装本级控推、着陆、上升相关推进、服务设备。平台舱结构11底面为上凹的球面拱底111，拱底111板面均匀分布4个圆形开孔用于安装4个大容量球形贮箱，拱底111为平台主承力结构。顶板112为正八边形平面，用于安装载荷、设备和散热面。拱底111、顶板112底面之间安装4块平面通过中心的十字均布的隔板1131～1134，与4个贮箱安装圆孔等间距分布，用于安装设备与着陆腿。八棱锥台中心开取方形孔洞，孔洞周边为内侧板1141～1144，用于安装气瓶和发动机机组。八棱锥台8个侧面为外侧板1151～1158，用于安装载荷、设备，外侧允许安装可展开散热面。如图2所示。
乘员舱结构12整体为卧式胶囊形状，主体为蒙皮桁条式结构，主要用于航天员乘坐，承受内压及自身的惯性载荷。乘员舱结构12通过柱段2端的端框1211、1212及与平面交叉桁架1221、1222相切连接，平面交叉桁架1221、1222相切连接另一端安装在平台舱顶板112的8个顶点中与隔板1131～1134对应的4个顶点，乘员舱柱段2端端框1211、1212与顶板112同时相切连接。如图2所示。
动力舱燃料舱结构21主体为柱形，与月面着陆平台底部8个顶点之间使用适配结构22进行点式连接，形式允许为支架、锥筒等多种结构形式。如图3、图4所示。
本发明的月面着陆平台结构，从属于一种月面着陆器结构，整器结构分为2 级，从上到下为月面着陆平台结构1和动力舱结构2，2舱可分离。月面着陆平台结构1由固定连接的平台结构11和乘员舱结构12组成，与之配合的动力舱结构2由燃料舱结构21(单体承载式贮箱或其他形式)及其固连的级间适配结构 22组成。如图1所示。
本发明良好利用了球面的面外承载特性对大容量贮箱进行了高效支撑，大容量贮箱置于本体底端有利于降低月面着陆平台质心，降低月面着陆平台发射载荷，提高月面着陆平台落月着陆稳定性；本发明利用球面之间相贯为圆形的特点，提高了拱底111和球形贮箱的制造与装配的工艺性。如图5、图6所示。
本发明的隔板1131～1134下端顶点提供了月面着陆平台结构1和动力舱结构2级间分离连接及相应发射段月面着陆平台惯性载荷支撑，同时提供了着陆腿安装及相应载荷支撑，同时提供了乘员舱结构12连接及相应乘员舱各工况惯性载荷支撑。本发明的隔板1131～1134对拱底111起到了良好的纵向支撑作用。顶点安装着陆腿支撑有利于减小着陆腿构型，同时有利于着陆腿跨度最大化，提高着陆稳定性。如图2、图5、图6所示。
本发明的乘员舱端框1211、1212与平面交叉桁架1221、1222和顶板112的相切连接确保了空间三个方向的载荷支撑，该连接支撑保证并利用了薄壁舱体及其端框的最佳受力方式，避免了薄壁舱体承受面外方向集中大载荷。如图5、图 6所示。
本发明的平台舱结构中间方孔区域用于安装气瓶发动机的等载荷设备，对贮箱中间空间做到了有效利用，推进管路布局空间紧凑，同时发动机中置有利于提高月面着陆平台飞行稳定性。如图7、图8所示。
本发明的所有结构板具有良好的开敞性、可安装性、多功能性。本发明的顶板112在安装载荷设备并承载的同时还能够成为散热面。本发明的8块外侧板 1151～1158除安装设备载荷并承载的同时还允许安装电池片，也可以以顶板112 为转轴在外侧板1151～1158安装可展开式热辐射器。如图9所示。
本发明的平面交叉桁架1221、1222允许安装压紧太阳翼和可展开式热辐射器。如图9所示。
本发明的乘员舱结构12出舱舱门位于胶囊的椭球或球形端面，对接机构及其舱门位于胶囊柱段顶部，使用三通形式短柱段与胶囊柱段连接。如图8图9 图10所示。
本发明的平台舱结构11和乘员舱结构12相对独立，有利于分舱模块化，并行总装。如图8、图9、图10所示。
本发明的乘员舱结构12位于月面着陆平台顶部，有利于开拓操控和对接视野，有利于设置月面出舱通道。如图8、图9、图10所示。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护 范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均 应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种月面着陆平台结构，其特征在于，所述平台结构为八棱锥台；
所述平台结构底面为上凹的球面拱底，拱底板面均匀分布4个圆形开孔，用于安装4个球形贮箱；
所述平台结构顶板为正八边形平面，用于安装载荷、设备和散热面；
所述平台结构拱底、顶板底面之间安装4块平面通过中心的十字均布的隔板，与4个贮箱安装圆孔等间距分布，用于安装设备与着陆腿；
所述八棱锥台中心开取方形孔洞，孔洞周边为内侧板，用于安装气瓶和发动机组合体；
所述八棱锥台的8个侧面为外侧板，用于安装载荷和设备，外侧允许安装可展开散热面。
2.如权利要求1所述的结构，其特征在于，所述乘员舱结构通过柱段两端的端框及与平面交叉桁架相切连接，平面交叉桁架相切连接另一端安装在平台舱顶板的8个顶点中与隔板对应的4个顶点，乘员舱柱段两端端框与顶板相切连接。
3.如权利要求2所述的结构，其特征在于，所述乘员舱结构整体为卧式胶囊形状，主体为蒙皮桁条式结构。
4.如权利要求1-3任意一项所述的结构，其特征在于，结构主体为柱形的可分离动力舱与平台底部8个顶点之间进行点式连接。
5.如权利要求4所述的结构，其特征在于，使用适配支架和适配锥筒进行点式连接。
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