CN204788080U

CN204788080U - 一种大型薄壁八爪梁整体结构

Info

Publication number: CN204788080U
Application number: CN201520403493.3U
Authority: CN
Inventors: 李雄魁; 徐珊珊; 王宁; 张晓晖; 管洪仁; 彭昆雅; 黄诚; 闫路; 高影; 谭指; 王婧超; 张志峰; 王斌
Original assignee: China Academy of Launch Vehicle Technology CALT; Beijing Institute of Astronautical Systems Engineering
Current assignee: China Academy of Launch Vehicle Technology CALT; Beijing Institute of Astronautical Systems Engineering
Priority date: 2015-06-12
Filing date: 2015-06-12
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2025-06-12

Abstract

本实用新型属于运载火箭末级主承力大梁技术领域，具体涉及一种大型薄壁八爪梁整体结构，目的是解决传统的火箭末级主承力大梁采用的井字梁不能满足整体仪器、电缆布局要求的问题。其特征在于，它包括中心筒、变截面工字梁、爆炸螺栓盒和前端框；变截面工字梁固定在中心筒的外表面上；爆炸螺栓盒固定在变截面工字梁的外端；相邻的爆炸螺栓盒之间通过前端框连接。本实用新型的大型薄壁八爪梁整体结构，具有较好的刚度和承载能力，能够满足发动机、有效载荷的安装要求，提供了足够多的空间安装其余仪器、设备、敷设电缆。该八爪梁是舱体最重要、最主要的零件，经优化后减重超过20％。

Description

一种大型薄壁八爪梁整体结构

技术领域

本实用新型属于运载火箭末级主承力大梁技术领域，具体涉及一种大型薄壁八爪梁整体结构。

背景技术

运载火箭或导弹武器的末级往往需要最大包络相当于舱段直径的大型梁类结构，用于有效载荷、发动机、控制组合或惯性平台等关键、大型单机的安装。经过计算分析及实践应用，该类大梁一般为“井”字型结构(井字梁)，该类结构将圆柱形或截锥形的末级分为9部分，井字梁的8只腿与舱体相连，如果井字较为均匀，则该类大梁经过合理有效的设计，可以具备高效承载、较大刚度，并满足上述单机的安装要求。但是，当有效载荷的接口为圆形，且其直径较大时，若采用井字梁方案，其两横、两竖之间的接口就会相距较远，且中间方形区域难以与圆形接口匹配，并且此时井字梁直角处的空间较为狭窄，无法安装仪器设备、造成了舱体内空间的浪费，甚至不能满足整体仪器、电缆的布局要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决传统的火箭末级主承力大梁采用的井字梁不能满足整体仪器、电缆布局要求的问题，提供了一种能够以最小的体积安装仪器、电缆，同时能够满足大承载能力、高结构刚度、轻结构重量的要求的大型薄壁八爪梁整体结构。

本实用新型是这样实现的：

一种大型薄壁八爪梁整体结构，包括中心筒、变截面工字梁、爆炸螺栓盒和前端框；变截面工字梁固定在中心筒的外表面上；爆炸螺栓盒固定在变截面工字梁的外端；相邻的爆炸螺栓盒之间通过前端框连接。

如上所述的中心筒包括接口、连接孔、下环框、筒壁、减重孔和加强边；筒壁整体为圆环形；在筒壁的上端设置有环形的接口；在接口上均布有多个连接孔；在筒壁的下端设置有下环框；沿筒壁侧壁的圆周方向均匀布置有八个减重孔；沿减重孔的边缘设置有加强边。

如上所述的变截面工字梁包括上缘板、下缘板、腹板、工字梁减重口、小工字截面和大工字截面；腹板整体为梯形，内侧边为长边，外侧边为短边；腹板的中心开有工字梁减重口；上缘板整体为“哑铃”形，固定在腹板的上端；下缘板整体为哑铃形，固定在腹板的下端；上缘板、下缘板和腹板的内侧端面共同构成大工字截面；上缘板、下缘板和腹板的外侧端面共同构成小工字截面；大工字截面与中心筒固定连接；小工字截面与爆炸螺栓盒固定连接；变截面工字梁共有八个，分别设置在中心筒相邻的两个减重孔之间。

如上所述的爆炸螺栓盒包括连接孔、立边、顶盖、盒底、侧壁、背板、工字梁腹板边、第一减重口和第二减重口；顶盖固定在背板的上端；在顶盖的中心位置开有连接孔；盒底固定在背板的下端；侧壁共有两个，分别固定在背板的两侧；在侧壁的外端设置有立边；在背板的上部开有两个第一减重口；在背板的下部开有两个第二减重口；两个第二减重口之间形成工字梁腹板边；顶盖、盒底、侧壁和背板共同围成开口向外的盒装结构；爆炸螺栓盒共有八个，分别通过背板的内侧端面与变截面工字梁固定连接。

如上所述的前端框整体为圆弧形，下部设置有两个凸板；凸板用于将八爪梁与舱段纵向加强桁及蒙皮连接；前端框的左右两侧端面均为L型截面；前端框共有八个，通过两个L型截面分别与相邻的两个爆炸螺栓盒的侧壁固定连接。

如上所述的八爪梁整体结构直径为1600mm，总高为270mm，总重量小于等于30kg；中心筒、变截面工字梁、爆炸螺栓盒和前端框均采用ZL114A型材料制成。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型包括中心筒、变截面工字梁、爆炸螺栓盒和前端框。本实用新型的大型薄壁八爪梁整体结构，具有较好的刚度和承载能力，能够满足发动机、有效载荷的安装要求，提供了足够多的空间安装其余仪器、设备、敷设电缆。该八爪梁是舱体最重要、最主要的零件，经优化后减重超过20％。

附图说明

图1是本实用新型的一种大型薄壁八爪梁整体结构的示意图；

图2是本实用新型的一种大型薄壁八爪梁整体结构的中心筒的示意图；

图3是本实用新型的一种大型薄壁八爪梁整体结构的变截面工字梁的示意图；

图4是本实用新型的一种大型薄壁八爪梁整体结构的爆炸螺栓盒的示意图；

图5是本实用新型的一种大型薄壁八爪梁整体结构的前端框的示意图；

图6是本实用新型的一种大型薄壁八爪梁整体结构的应用示意图。

其中：1.中心筒，2.变截面工字梁，3.爆炸螺栓盒，4.前端框，5.安装接口，6.中心筒连接孔，7.前端框连接孔，8.凸板，9.立边，10.下环框，11.筒壁，12.减重孔，13.加强边，14.上缘板，15.下缘板，16.腹板，17.工字梁减重口，18.小工字截面，19.大工字截面，20.顶盖，21.盒底，22.侧壁，23.背板，24.工字梁腹板边，25.第一减重口，26.第二减重口，27.L型截面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行进一步描述。

如图1所示，一种大型薄壁八爪梁整体结构，包括中心筒1、变截面工字梁2、爆炸螺栓盒3和前端框4。变截面工字梁2固定在中心筒1的外表面上。爆炸螺栓盒3固定在变截面工字梁2的外端。相邻的爆炸螺栓盒3之间通过前端框4连接。

如图1和图2所示，中心筒1包括接口5、连接孔6、下环框10、筒壁11、减重孔12和加强边13。筒壁11整体为圆环形。在筒壁11的上端设置有环形的接口5，用于安装有效载荷及发动机。在接口5上均布有多个连接孔6，用于将有效载荷、发动机和八爪梁连在一起。在筒壁11的下端设置有下环框10。沿筒壁11侧壁的圆周方向均匀布置有八个减重孔12。沿减重孔12的边缘设置有加强边13，用于在开孔后维持中心筒11的结构强度。

如图1和图3所示，变截面工字梁2包括上缘板14、下缘板15、腹板16、工字梁减重口17、小工字截面18和大工字截面19。腹板16整体为梯形，内侧边为长边，外侧边为短边。腹板16的中心开有工字梁减重口17。上缘板14整体为“哑铃”形，固定在腹板16的上端。下缘板15整体为哑铃形，固定在腹板16的下端。上缘板14、下缘板15和腹板16的内侧端面共同构成大工字截面19。上缘板14、下缘板15和腹板16的外侧端面共同构成小工字截面18。大工字截面19与中心筒1固定连接。小工字截面18与爆炸螺栓盒3固定连接。变截面工字梁2共有八个，分别设置在中心筒1相邻的两个减重孔12之间。变截面工字梁2通过上缘板14、下缘板15和腹板16的变截面设计，实现了在提高结构承载力的同时，保证结构的轻量化。

如图1和4所示，爆炸螺栓盒3包括连接孔7、立边9、顶盖20、盒底21、侧壁22、背板23、工字梁腹板边24、第一减重口25和第二减重口26。顶盖20固定在背板23的上端。在顶盖20的中心位置开有连接孔7，用于提供八爪梁所在的末级舱体与有效载荷整流罩舱体相对接的接口。盒底21固定在背板23的下端。侧壁22共有两个，分别固定在背板23的两侧。在侧壁22的外端设置有立边9，用于提供八爪梁与舱体蒙皮接触的边界。在背板23的上部开有两个第一减重口25。在背板23的下部开有两个第二减重口26。两个第二减重口26之间形成工字梁腹板边24。顶盖20、盒底21、侧壁22和背板23共同围成开口向外的盒装结构。爆炸螺栓盒3共有八个，分别通过背板23的内侧端面与变截面工字梁2固定连接。

如图1和图5所示，前端框4整体为圆弧形，下部设置有两个凸板8。凸板8用于将八爪梁与舱段纵向加强桁及蒙皮连接。前端框4的左右两侧端面均为L型截面27。前端框4共有八个，通过两个L型截面27分别与相邻的两个爆炸螺栓盒3的侧壁22固定连接。

如图6所示，以八爪梁101为主要零件，与蒙皮102组合，可以得到一个运载火箭的末级舱体。舱体内部还有纵向加强桁的主要承力结构，纵向加强桁均通过凸板8与八爪梁101、蒙皮102相连。

在本实施例中，八爪梁整体结构直径为1600mm，总高为270mm，总重量小于等于30kg。中心筒1、变截面工字梁2、爆炸螺栓盒3和前端框4均采用ZL114A型材料制成。

本实用新型包括中心筒1、变截面工字梁2、爆炸螺栓盒3和前端框4。本实用新型提供了双承载面结构，通过中心筒1、变截面工字梁2、爆炸螺栓盒3和前端框4形成了多个独立的仪器设备空间，极大地提高了空间利用率。本实用新型的大型薄壁八爪梁整体结构，具有较好的刚度和承载能力，能够满足发动机、有效载荷的安装要求，提供了足够多的空间安装其余仪器、设备、敷设电缆。该八爪梁是舱体最重要、最主要的零件，经优化后减重超过20％。

Claims

1.一种大型薄壁八爪梁整体结构，其特征在于：它包括中心筒(1)、变截面工字梁(2)、爆炸螺栓盒(3)和前端框(4)；变截面工字梁(2)固定在中心筒(1)的外表面上；爆炸螺栓盒(3)固定在变截面工字梁(2)的外端；相邻的爆炸螺栓盒(3)之间通过前端框(4)连接。

2.根据权利要求1所述的大型薄壁八爪梁整体结构，其特征在于：所述的中心筒(1)包括接口(5)、连接孔(6)、下环框(10)、筒壁(11)、减重孔(12)和加强边(13)；筒壁(11)整体为圆环形；在筒壁(11)的上端设置有环形的接口(5)；在接口(5)上均布有多个连接孔(6)；在筒壁(11)的下端设置有下环框(10)；沿筒壁(11)侧壁的圆周方向均匀布置有八个减重孔(12)；沿减重孔(12)的边缘设置有加强边(13)。

3.根据权利要求2所述的大型薄壁八爪梁整体结构，其特征在于：所述的变截面工字梁(2)包括上缘板(14)、下缘板(15)、腹板(16)、工字梁减重口(17)、小工字截面(18)和大工字截面(19)；腹板(16)整体为梯形，内侧边为长边，外侧边为短边；腹板(16)的中心开有工字梁减重口(17)；上缘板(14)整体为“哑铃”形，固定在腹板(16)的上端；下缘板(15)整体为哑铃形，固定在腹板(16)的下端；上缘板(14)、下缘板(15)和腹板(16)的内侧端面共同构成大工字截面(19)；上缘板(14)、下缘板(15)和腹板(16)的外侧端面共同构成小工字截面(18)；大工字截面(19)与中心筒(1)固定连接；小工字截面(18)与爆炸螺栓盒(3)固定连接；变截面工字梁(2)共有八个，分别设置在中心筒(1)相邻的两个减重孔(12)之间。

4.根据权利要求3所述的大型薄壁八爪梁整体结构，其特征在于：所述的爆炸螺栓盒(3)包括连接孔(7)、立边(9)、顶盖(20)、盒底(21)、侧壁(22)、背板(23)、工字梁腹板边(24)、第一减重口(25)和第二减重口(26)；顶盖(20)固定在背板(23)的上端；在顶盖(20)的中心位置开有连接孔(7)；盒底(21)固定在背板(23)的下端；侧壁(22)共有两个，分别固定在背板(23)的两侧；在侧壁(22)的外端设置有立边(9)；在背板(23)的上部开有两个第一减重口(25)；在背板(23)的下部开有两个第二减重口(26)；两个第二减重口(26)之间形成工字梁腹板边(24)；顶盖(20)、盒底(21)、侧壁(22)和背板(23)共同围成开口向外的盒装结构；爆炸螺栓盒(3)共有八个，分别通过背板(23)的内侧端面与变截面工字梁(2)固定连接。

5.根据权利要求4所述的大型薄壁八爪梁整体结构，其特征在于：所述的前端框(4)整体为圆弧形，下部设置有两个凸板(8)；凸板(8)用于将八爪梁与舱段纵向加强桁及蒙皮连接；前端框(4)的左右两侧端面均为L型截面(27)；前端框(4)共有八个，通过两个L型截面(27)分别与相邻的两个爆炸螺栓盒(3)的侧壁(22)固定连接。

6.根据权利要求1所述的大型薄壁八爪梁整体结构，其特征在于：所述的八爪梁整体结构直径为1600mm，总高为270mm，总重量小于等于30kg；中心筒(1)、变截面工字梁(2)、爆炸螺栓盒(3)和前端框(4)均采用ZL114A型材料制成。