CN218431707U - 一种航天器用平板加筋结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种航天器用平板加筋结构，属于航天器结构设计技术领域。该平板加筋结构由平板、筋条以及局部点阵填充材料组成，在增材制造平板中填充了点阵材料。本实用新型可提高平板加筋的承载效率，从而减轻结构本身的重量，提高相应的性能；在点阵填充内部型腔区域，既保证了较高的平面度同时还提供了较高的局部刚度，进一步可以在点阵填充区域进行功能化设计，以实现承载‑防热‑减振一体化结构设计。

Description

一种航天器用平板加筋结构

技术领域

本实用新型属于航天器结构设计技术领域，特别涉及一种航天器用平板加筋结构。

背景技术

薄壁加筋结构具有良好的力学性能和低的质量密度，是航天器结构设计领域较为常用的一种结构形式。目前，国内外的飞行器薄壁加筋结构一种常用形式是蜂窝夹层结构，即由复合材料面板和蜂窝夹芯(铝蜂窝或者目前常用的芳纶纸蜂窝)胶接而成。这种蜂窝夹层板缺乏良好的可设计性，预埋件连接部位无法自由调整，同时不能很好地实现一些功能性设计。

发明内容

本实用新型解决的技术问题是：克服现有技术的不足，设计出一种航天器用平板加筋结构，该结构可提高承载效率，从而减轻结构本身的重量，提高相应的力学性能。

本实用新型解决技术的方案是：一种航天器用平板加筋结构，该结构包括平板、板边、筋条；薄壁平板与板边固定连接，筋条交错布置在平板上，与平板固定连接，筋条在平板上围成至少一块封闭区域，这些封闭区域作为设备安装区域，设备安装区域周边的筋条上设有设备安装接口，内部填充了点阵。

优选地，板边设置了与其他平板加筋结构进行连接的安装接口。

优选地，筋条交错布置在平板一侧形成单面加筋结构。

优选地，所述筋条交错布置在平板两侧形成双面加筋结构。

优选地，所述填充点阵为四面体、六面体、金字塔结构、Kagome结构。

优选地，所述筋条正交交错分布。

优选地，所述点阵采用增材制造的方法加工而成。

优选地，所述设备安装区域之外的区域处的筋条上设有开槽，用于减重。

优选地，所述板边非连接区域设有反向开槽。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：

(1)、本实用新型采用点阵填充内部型腔区域，既保证了较高的平面度同时还提供了较高的局部刚度，进一步可以进行功能化设计，实现隐身、智能化以及其他功能性需求；

(2)、本实用新型对非接口区域进行了开槽，减轻了结构总重量；

(3)、本实用新型点阵填充采用增材制造的方法加工而成，大大减少了加工工序，缩短了加工周期。

附图说明

图1为本实用新型实施例增材制造点阵填充-薄壁加筋混合结构示意图。

图2为本实用新型实施例筋条交错方式示意图。

图3为本实用新型实施例设备安装区域示意图。

图4(a)为本实用新型实施例四面体点阵结构；

图4(b)为本实用新型实施例金字塔点阵结构；

图4(c)为本实用新型实施例Kagome点阵结构；

图4(d)为本实用新型实施例钻石点阵结构。

具体实施方式

本实用新型的增材制造点阵填充-薄壁加筋混合结构实施例结合附图详细说明如下:

本实用新型为了进一步提高薄壁加筋结构的性能及功能性，大幅度提高结构的刚度，设计出点阵填充增材制造薄壁加筋结构，不仅具有较高的结构效率，而且可以提高结构的抗冲击性能，同时具有潜在的多功能特征，在航天航空飞行器结构等国防军事装备上可以得到广泛的应用。比如飞行器结构的壁板、客舱地板以及大尺度卫星天线反射器的内部稳定结构，还可以用于军舰甲板，等等。总之，这种点阵结构在军事领域均具有很大的应用潜力。

如图1所示，本实用新型提供的一种航天器用平板加筋结构包括平板、板边、筋条；薄壁平板与板边固定连接，筋条交错布置在平板上，与平板固定连接，筋条在平板上围成至少一块封闭区域，这些封闭区域作为设备安装区域，设备安装区域周边的筋条上设有设备安装接口，内部填充了点阵。对于平面度要求较高的设备及单机，可将设备安装区域的设备对接面做成一整个平面同时在内部填充点阵，在牺牲较少质量的条件下，既保证了较高的平面度同时还提供了较高的局部刚度。即：对设备安装区域进行封闭，内部填充点阵，同时保证内部筋条连续，在内部型腔非筋条区域填充点阵。

优选地，板边设置了与其他平板加筋结构进行连接的安装接口，同时根据设备安装接口要求在平板表面布置正交交错的加强筋条，筋条连接处可提供设备及单机的安装接口，筋条的设计性较强，对于不同的载荷及安装要求，结构都可满足应用需求，如图2所示；所述的单机或者设备连接位置如不位于主筋交叉处，可以生成次级加筋保证单机或者设备连接。所述的筋条尺寸、排列密度及交错角度任意，优选为正交布置。

筋条交错可以布置在平板一侧形成单面加筋结构，也可以布置在平板两侧形成双面加筋结构，优选为单面加筋。

优选地，所述填充点阵为四面体、六面体、金字塔结构、Kagome结构、钻石结构等多种形式，填充的密度可以灵活调整，如图4(a)～图4(d)所示。这种结构形式可发挥增材制造优势，根据需求调整筋条网格分布密度。

优选地，所述筋条正交交错分布。

对于复杂的薄壁加筋结构来说，传统工艺较难实现，采用增材制造工艺可以较好的解决复杂的结构制造问题。增材制造技术不需要传统的刀具、夹具及多道加工工序，利用三维设计数据在一台设备上可快速而精确地制造出任意复杂形状的零件，从而实现“自由制造”，解决许多过去难以制造的复杂结构零件的成形，并大大减少了加工工序，缩短了加工周期。而且越是复杂结构的产品，其制造的速度作用越显著。本实用新型点阵采用增材制造的方法加工而成。

优选地，所述设备安装区域之外的区域处的筋条上进行了开槽减重设计。

优选地，所述板边非连接区域设有反向开槽，增加局部刚度的同时实现轻量化设计，如图3所示；由于采用了增材制造技术，蒙皮本身厚度可设计较薄，同时板边缘进行开槽减重，所以结构本身质量可在达到强度要求的条件下尽可能优化减重。

综上所述，本实用新型的增材制造点阵填充-薄壁加筋混合结构的制备是以平板加筋结构的制备为基础的，采用增材制造技术制备内部填充点阵的薄壁加筋结构，可较好的应用于飞行器结构壁板。这种结构具有良好的可设计性，即可以根据不同接口需求及载荷要求来调整点阵填充位置、密度及筋条数量、厚度等。根据安装设备的接口数量及形式，从而获得最优化的设计情况。这样即可获得一种增材制造点阵填充-薄壁加筋混合结构。

本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种航天器用平板加筋结构，其特征在于包括平板、板边、筋条；薄壁平板与板边固定连接，筋条交错布置在平板上，与平板固定连接，筋条在平板上围成至少一块封闭区域，这些封闭区域作为设备安装区域，设备安装区域周边的筋条上设有设备安装接口，内部填充了点阵。

2.根据权利要求1所述的一种航天器用平板加筋结构，其特征在于板边设置了与其他平板加筋结构进行连接的安装接口。

3.根据权利要求1所述的一种航天器用平板加筋结构，其特征在于筋条交错布置在平板一侧形成单面加筋结构。

4.根据权利要求1所述的一种航天器用平板加筋结构，其特征在于所述筋条交错布置在平板两侧形成双面加筋结构。

5.根据权利要求1所述的一种航天器用平板加筋结构，其特征在于所述填充点阵为四面体、六面体、金字塔结构、Kagome结构。

6.根据权利要求1所述的一种航天器用平板加筋结构，其特征在于所述筋条正交交错分布。

7.根据权利要求1所述的一种航天器用平板加筋结构，其特征在于所述点阵采用增材制造的方法加工而成。

8.根据权利要求1所述的一种航天器用平板加筋结构，其特征在于所述设备安装区域之外的区域处的筋条上设有开槽。

9.根据权利要求1所述的一种航天器用平板加筋结构，其特征在于所述板边非连接区域设有反向开槽。

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