一種星箭分離過(guò)渡緩沖裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種星箭分離過(guò)渡緩沖裝置，屬于衛(wèi)星系統(tǒng)級(jí)緩沖【技術(shù)領(lǐng)域】。該裝置將傳統(tǒng)的衛(wèi)星與運(yùn)載火箭的連接界面分為下連接盤和上連接盤以及十字支撐架，該裝置的下連接盤與運(yùn)載火箭相連接，其上開有火工品安裝孔和分離彈簧頂桿頂壓孔；上連接盤與衛(wèi)星接頭相連接，其上開有火工品避讓孔以及6個(gè)螺栓連接孔；下連接盤和上連接盤之間增加一個(gè)剛性過(guò)渡結(jié)構(gòu)即十字支撐架，由于增加了一個(gè)連接盤，從而增加了星箭分離時(shí)沖擊載荷的衰減量，同時(shí)又在上下連接盤之間增加剛性過(guò)渡結(jié)構(gòu)增加了沖擊波傳遞的距離，降低了衛(wèi)星上的沖擊。該裝置能實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星系統(tǒng)級(jí)緩沖，同時(shí)能夠保證衛(wèi)星整星剛度基本不變，滿足衛(wèi)星基頻的設(shè)計(jì)要求。
【專利說(shuō)明】一種星箭分離過(guò)渡緩沖裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星系統(tǒng)級(jí)緩沖【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種星箭分離過(guò)渡緩沖裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]星箭分離沖擊是衛(wèi)星在發(fā)射過(guò)程中需要經(jīng)歷的最為苛刻的力學(xué)環(huán)境之一。星箭分離時(shí)刻，火工品爆炸瞬間會(huì)產(chǎn)生大量級(jí)的高頻沖擊載荷，其作用在衛(wèi)星結(jié)構(gòu)上會(huì)產(chǎn)生高頻、高量級(jí)的瞬態(tài)加速度響應(yīng)，一般情況下它可達(dá)到數(shù)萬(wàn)g，作用時(shí)間為幾個(gè)毫秒，頻段寬度達(dá)到十萬(wàn)甚至百萬(wàn)赫茲。高頻沖擊載荷通常不會(huì)造成結(jié)果的破換，但卻能對(duì)航天器上具有晶振、脆性材料等的精密電子設(shè)備造成致命損傷，從而造成航天任務(wù)的失敗，甚至發(fā)生災(zāi)難性的事故。
[0003]目前，航天工程實(shí)踐中，一般是通過(guò)在總體布局中把對(duì)沖擊敏感的單機(jī)設(shè)備安裝在距離火工沖擊源(星箭分離面)較遠(yuǎn)的位置，通過(guò)增加沖擊載荷在結(jié)構(gòu)中傳遞的距離實(shí)現(xiàn)沖擊載荷的衰減，或者是在單機(jī)設(shè)備安裝位置增加橡膠墊等柔性緩沖墊實(shí)現(xiàn)緩沖。但是，增加傳遞距離和附加柔性緩沖墊的方式無(wú)法滿足衛(wèi)星系統(tǒng)級(jí)緩沖設(shè)計(jì)和連接剛度的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種星箭分離過(guò)渡緩沖裝置，該裝置即能實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星系統(tǒng)級(jí)緩沖，同時(shí)能夠保證衛(wèi)星整星剛度基本不變，滿足衛(wèi)星基頻的設(shè)計(jì)要求。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:該星箭分離過(guò)渡緩沖裝置包括上連接盤、下連接盤以及十字支撐架。
[0006]上、下連接盤均為厚度為20mm、直徑為180mm的圓盤。
[0007]下連接盤中，以下連接盤圓心為原點(diǎn)，作相互垂直的兩條直線分別為X1軸和Y1軸，則下連接盤被劃分為四個(gè)象限，順次為第一象限A1、第二象限A2、第三象限A3以及第四象限A4 ;下連接盤上開有火工品安裝孔和分離彈簧頂桿頂壓孔，火工品安裝孔位于象限A2內(nèi)，火工品安裝孔的中心距離下連接盤圓心48mm ;分離彈簧頂桿頂壓孔位于象限A4內(nèi)，距離下連接盤圓心62mm ;其中分離彈簧頂桿頂壓孔與火工品安裝孔的中心點(diǎn)連線過(guò)下連接盤圓心。
[0008]上連接盤中，以上連接盤圓心為原點(diǎn)，作相互垂直的兩條直線分別為X2軸和y2軸，將上連接盤劃分為四個(gè)象限，順次為第一象限B1、第二象限B2、第三象限B3以及第四象限B4 ;上連接盤上開有火工品避讓孔以及6個(gè)螺栓連接孔，其中6個(gè)螺栓連接孔分布在直徑為150mm的上連接盤同心圓的圓周上，其中6個(gè)螺栓連接孔中心與上連接盤圓心的連線與X2軸正向的夾角分別為27.5° ,72.5° ,117.5° ,162.5° ,207.5°和252.5° ;火工品避讓孔在上連接盤中的相對(duì)位置與火工品安裝孔在下連接盤上相對(duì)位置一致。
[0009]十字支撐架為橫截面為十字結(jié)構(gòu)。
[0010]連接關(guān)系為:上、下連接盤平行位于十字支撐架的兩端，三者為一體化結(jié)構(gòu)，其中十字支撐架的中心與上、下連接盤的圓盤中心對(duì)齊，且沿圓盤上的象限分割線呈十字；上連接盤中四個(gè)象限與下連接盤中的四個(gè)象限按次序?qū)?yīng)。
[0011]進(jìn)一步地，上連接盤上對(duì)應(yīng)下連接盤中6個(gè)螺栓連接孔的位置處開有6個(gè)工裝連接孔。
[0012]進(jìn)一步地,十字支撐架的高度不小于40_。
[0013]進(jìn)一步地，火工品安裝孔、火工品避讓孔、分離彈簧頂桿頂壓孔、螺栓連接孔和工裝連接孔的尺寸依據(jù)實(shí)際的連接作用確定。
[0014]有益效果:
[0015]本發(fā)明密切結(jié)合航天工程實(shí)際的特點(diǎn)，針對(duì)星箭分離時(shí)刻火工沖擊載荷造成衛(wèi)星上沖擊響應(yīng)過(guò)大的問(wèn)題，在衛(wèi)星與運(yùn)載火箭連接界面之間增加一個(gè)剛性過(guò)渡結(jié)構(gòu)即十字支撐架，從而增加了沖擊波傳遞的距離，在這種結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，又增加了一個(gè)連接盤，從而增加沖擊載荷的衰減量，降低了衛(wèi)星上的沖擊環(huán)境。該緩沖結(jié)構(gòu)即能實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星系統(tǒng)級(jí)緩沖，同時(shí)能夠保證衛(wèi)星整星剛度基本不變，滿足衛(wèi)星基頻的設(shè)計(jì)要求。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本裝置與衛(wèi)星接頭以及運(yùn)載火箭一側(cè)接頭連接之后的結(jié)構(gòu)圖；其中1-衛(wèi)星接頭、2-為本連接裝置、3-運(yùn)載火箭一側(cè)接頭、4-分離螺栓；
[0017]圖2為本過(guò)渡緩沖裝置結(jié)構(gòu)圖；其中5-上連接盤、6-十字支撐架、7-下連接盤、8-螺栓連接孔、9火工品連接孔；
[0018]圖3為不使用本過(guò)渡緩沖裝置與使用該過(guò)渡緩沖裝置時(shí)，衛(wèi)星接頭一側(cè)沖擊載荷的比較圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0020]本發(fā)明提供了一種星箭分離過(guò)渡緩沖裝置，該裝置主要用于實(shí)現(xiàn)星箭分離過(guò)程中對(duì)強(qiáng)烈沖擊力的緩沖，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，該裝置包括上連接盤、下連接盤以及十字支撐架。
[0021]上、下連接盤均為厚度為20mm、直徑為180mm的圓盤。其中上連接盤用于連接衛(wèi)星，下連接盤用于連接運(yùn)載火箭；如圖1所示，其中I為衛(wèi)星接頭，2為本發(fā)明提供的過(guò)渡緩沖裝置、3為運(yùn)載火箭接頭，其中衛(wèi)星接頭可通過(guò)螺栓與本裝置相連接，而運(yùn)載火箭則需要通過(guò)火工品與本裝置相連。
[0022]由于上連接盤與下連接盤的作用不同，其結(jié)構(gòu)也不相同:
[0023]下連接盤
[0024]下連接盤時(shí)用于連接運(yùn)載火箭的，因此其上開有火工品安裝孔和分離彈簧頂桿頂壓孔；其中火工品安裝孔用于安裝火工品，本實(shí)施例中的火工品即為圖1的4爆炸螺栓；分離彈簧頂桿頂壓孔用于連接分離彈簧。在實(shí)際實(shí)施的過(guò)程中，火工品安裝孔依據(jù)火工品的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，分離彈簧頂桿頂壓孔的尺寸則依據(jù)所使用的分離彈簧的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0025]針對(duì)下連接盤來(lái)說(shuō)，其上各孔的位置如下:首先以下連接盤圓心為原點(diǎn)，作相互垂直的兩條直線分別為X1軸和Y1軸，則下連接盤被劃分為四個(gè)象限，順次為第一象限A1、第二象限A2、第三象限A3以及第四象限A4 ;下連接盤上開有火工品安裝孔和分離彈簧頂桿頂壓孔，火工品安裝孔位于象限A2內(nèi)，火工品安裝孔的中心距離下連接盤圓心48mm;分離彈簧頂桿頂壓孔位于象限A4內(nèi)，距離下連接盤圓心62mm ;其中分離彈簧頂桿頂壓孔與火工品安裝孔的中心點(diǎn)連線過(guò)下連接盤圓心。
[0026]上連接盤
[0027]上連接盤用于連接衛(wèi)星接頭，因此其上開有火工品避讓孔和6個(gè)螺栓連接孔。其中火工品避讓孔用于避讓火工品；6個(gè)螺栓連接孔為衛(wèi)星接頭和本裝置之間的連接孔，SP采用螺栓的方式連接。在實(shí)際實(shí)施的過(guò)程中，火工品避讓孔的尺寸依據(jù)火工品的尺寸設(shè)計(jì)，螺栓連接孔則依據(jù)連接螺栓的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0028]針對(duì)上連接盤來(lái)說(shuō)，其上各孔的位置如下:以上連接盤圓心為原點(diǎn)，作相互垂直的兩條直線分別為X2軸和72軸，將上連接盤劃分為四個(gè)象限，順次為第一象限B1、第二象限B2、第三象限B3以及第四象限B4 ;上連接盤上開有火工品避讓孔以及6個(gè)螺栓連接孔，其中6個(gè)螺栓連接孔分布在直徑為150mm的上連接盤同心圓的圓周上，其中6個(gè)螺栓連接孔中心與上連接盤圓心的連線與X2軸正向的夾角分別為27.5° ,72.5° >117.5° >162.5°、207.5°和252.5° ;火工品避讓孔在上連接盤中的相對(duì)位置與火工品安裝孔在下連接盤上相對(duì)位置一致；具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。
[0029]本裝置中所采用的十字支撐架為橫截面為十字結(jié)構(gòu)，為了能夠?qū)崿F(xiàn)較好的緩沖效果，十字支撐架的柱體高度不小于40mm。
[0030]連接關(guān)系為:上、下連接盤平行位于十字支撐架的兩端，三者為一體化結(jié)構(gòu)，其中十字支撐架的中心與上、下連接盤的圓盤中心對(duì)齊，且沿圓盤上的象限分割線呈十字；上連接盤中四個(gè)象限與下連接盤中的四個(gè)象限按次序?qū)?yīng)。本裝置整體的結(jié)構(gòu)如圖3所示。
[0031]對(duì)于下連接盤來(lái)說(shuō)，其上可能還具有6個(gè)工裝連接孔，該6個(gè)工裝連接孔開在上連接盤上對(duì)應(yīng)下連接盤中6個(gè)螺栓連接孔的位置處。當(dāng)本裝置僅與衛(wèi)星連接，不需進(jìn)行運(yùn)載發(fā)射時(shí)，通過(guò)工裝連接孔與衛(wèi)星保存支撐架固定連接以實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星的保存。
[0032]采用本連接裝置，在進(jìn)行在發(fā)射前，衛(wèi)星首先通過(guò)6個(gè)螺栓與過(guò)渡緩沖裝置上連接盤固連，然后將衛(wèi)星和過(guò)渡緩沖裝置的組合體通過(guò)火工品與運(yùn)載火箭連接，從而實(shí)現(xiàn)星箭連接。星箭分離時(shí)刻，爆炸螺栓4起爆，衛(wèi)星與過(guò)渡結(jié)構(gòu)組合體與運(yùn)載實(shí)現(xiàn)分離。此時(shí)，火工品產(chǎn)生的沖擊波首先通過(guò)過(guò)渡結(jié)構(gòu)與運(yùn)載火箭的界面?zhèn)鬟f到下連接盤，然后通過(guò)十字支撐架傳遞到上連接盤，最后經(jīng)過(guò)上連接盤與衛(wèi)星的連接界面?zhèn)鬟f到衛(wèi)星上。沖擊波傳遞到衛(wèi)星接頭上時(shí)，經(jīng)過(guò)上下連接盤和一個(gè)十字支撐架的衰減，從而增加了沖擊載荷的衰減量。
[0033]為了對(duì)本裝置的緩沖效果進(jìn)行驗(yàn)證，可以采用真實(shí)的火工品和星、箭接頭和衛(wèi)星配重設(shè)計(jì)的星箭分離緩沖方案縮比模型驗(yàn)證試驗(yàn)(簡(jiǎn)稱縮比試驗(yàn))。星箭分離縮比試驗(yàn)采用相同的火工品首先進(jìn)行了采用真實(shí)火工品和現(xiàn)有的星箭接頭重復(fù)進(jìn)行了 3次，然后采用相同的火工品，又進(jìn)行了一次在星箭接頭之間附加過(guò)渡段的試驗(yàn)。圖3為三次無(wú)緩沖試驗(yàn)和附加過(guò)渡緩沖結(jié)構(gòu)試驗(yàn)衛(wèi)星接頭一側(cè)實(shí)測(cè)響應(yīng)的比較。由圖3可以看到三次無(wú)緩沖試驗(yàn)中衛(wèi)星接頭上實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)一致性較好(誤差小于3dB)，說(shuō)明火工品性能一致，因此，在星箭接頭之間附加過(guò)渡緩沖結(jié)構(gòu)的方案僅進(jìn)行了一次能夠代表沖擊響應(yīng)衰減的規(guī)律。由圖3可以看到，星箭接頭之間附加本過(guò)渡緩沖裝置后，衛(wèi)星接頭上沖擊響應(yīng)較無(wú)緩沖的狀態(tài)在整個(gè)頻段上明顯減小，其中響應(yīng)峰值衰減了 46%。
[0034]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種星箭分離過(guò)渡緩沖裝置，其特征在于，該裝置包括上連接盤、下連接盤以及十字支撐架； 所述上、下連接盤均為厚度為20mm、直徑為180mm的圓盤； 所述下連接盤中，以下連接盤圓心為原點(diǎn)，作相互垂直的兩條直線分別為X1軸和Y1軸，則下連接盤被劃分為四個(gè)象限，順次為第一象限A1、第二象限A2、第三象限A3以及第四象限A4 ;下連接盤上開有火工品安裝孔和分離彈簧頂桿頂壓孔，所述火工品安裝孔位于象限A2內(nèi)，火工品安裝孔的中心距離下連接盤圓心48mm ;所述分離彈簧頂桿頂壓孔位于象限A4內(nèi)，距離下連接盤圓心62mm ;其中分離彈簧頂桿頂壓孔與火工品安裝孔的中心點(diǎn)連線過(guò)下連接盤圓心； 所述上連接盤中，以上連接盤圓心為原點(diǎn)，作相互垂直的兩條直線分別為X2軸和y2軸，將上連接盤劃分為四個(gè)象限，順次為第一象限B1、第二象限B2、第三象限B3以及第四象限B4 ;上連接盤上開有火工品避讓孔以及6個(gè)螺栓連接孔，其中6個(gè)螺栓連接孔分布在直徑為150mm的上連接盤同心圓的圓周上，其中6個(gè)螺栓連接孔中心與上連接盤圓心的連線與X2軸正向的夾角分別為27.5° ,72.5° ,117.5° ,162.5° ,207.5°和252.5° ;所述火工品避讓孔在上連接盤中的相對(duì)位置與所述火工品安裝孔在下連接盤上相對(duì)位置一致； 所述十字支撐架為橫截面為十字結(jié)構(gòu)； 連接關(guān)系為:所述上、下連接盤平行位于所述十字支撐架的兩端，三者為一體化結(jié)構(gòu)，其中十字支撐架的中心與上、下連接盤的圓盤中心對(duì)齊，且沿圓盤上的象限分割線呈十字；上連接盤中四個(gè)象限與下連接盤中的四個(gè)象限按次序?qū)?yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述一種星箭分離過(guò)渡緩沖裝置，其特征在于，所述上連接盤上對(duì)應(yīng)下連接盤中6個(gè)螺栓連接孔的位置處開有6個(gè)工裝連接孔。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種星箭分離過(guò)渡緩沖裝置，其特征在于，所述十字支撐架的高度不小于40mm。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種星箭分離過(guò)渡緩沖裝置，其特征在于，所述火工品安裝孔、火工品避讓孔、分離彈簧頂桿頂壓孔、螺栓連接孔和工裝連接孔的尺寸依據(jù)實(shí)際的連接作用確定。
【文檔編號(hào)】B64G1/64GK104071356SQ201410220167
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】丁繼鋒, 肖偉, 郝文宇, 王金剛, 王平, 柴智淵, 劉天雄, 陳忠貴, 劉晨, 朱劍濤, 武向軍, 嵇景全, 朱位, 薛宏偉 申請(qǐng)人:北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部