薄壁輕型一體化貯箱安裝裝置及實施方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種薄壁輕型一體化貯箱安裝裝置及實施方法。
【背景技術(shù)】
[0002]貯箱安裝裝置為衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域中常用的一種承力結(jié)構(gòu)，用來安裝固定衛(wèi)星的燃料貯箱。通常由貯箱安裝平板、加強肋板及連接緊固件組成，屬于板式的疊裝結(jié)構(gòu)。貯箱安裝平板用來提供貯箱的安裝以及與衛(wèi)星主結(jié)構(gòu)的安裝。通常為蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，夾層結(jié)構(gòu)的面板為高模量纖維，夾層結(jié)構(gòu)內(nèi)置金屬或高強的碳纖維框架。由于面板與內(nèi)置框架材料的不同，在加溫加壓復(fù)合成型時，極易發(fā)生結(jié)構(gòu)翹屈及面板局部脫粘現(xiàn)象，一次的成品率較低。加強肋板用來提高貯箱安裝平板的剛度與強度。通常為蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，夾層結(jié)構(gòu)的面板為高模量纖維。板式加強結(jié)構(gòu)存在強度及剛度富余現(xiàn)象，是一種不經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)設(shè)計。緊固件是用來連接貯箱安裝平板與加強肋板的結(jié)構(gòu)件。緊固件螺接設(shè)計需要在兩個結(jié)構(gòu)上單獨設(shè)計連接接口，并進行局部加強，增加了整個結(jié)構(gòu)的重量。此外，高模量碳纖維M55J的大范圍使用增加了整個貯箱安裝裝置的材料成本。重量重、成本高以及一次成品率低問題，說明目前的貯箱安裝結(jié)構(gòu)還不是一種更優(yōu)的結(jié)構(gòu)，有極大的改進空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種薄壁輕型一體化貯箱安裝裝置及實施方法。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個方面提供的薄壁輕型一體化貯箱安裝裝置，包括水平框架和拱形構(gòu)架；
[0005]其中，所述水平框架包括外環(huán)形梁、外環(huán)直梁以及內(nèi)環(huán)形梁；所述外環(huán)直梁和所述內(nèi)環(huán)形梁設(shè)置在所述外環(huán)形梁內(nèi)側(cè)，所述外環(huán)直梁的兩端分別連接所述外環(huán)形梁的兩內(nèi)側(cè)端，所述內(nèi)環(huán)形梁的外壁連接所述外環(huán)直梁和所述外環(huán)形梁的內(nèi)壁；
[0006]所述拱形構(gòu)架包括拱形梁和第一豎梁；所述拱形梁的兩端分別連接所述外環(huán)形梁的兩側(cè)上端；所述第一豎梁的一端連接所述拱形梁的內(nèi)壁，另一端連接所述外環(huán)直梁的上表面。
[0007]優(yōu)選地，所述水平框還包括內(nèi)環(huán)直梁；所述內(nèi)環(huán)直梁的一端連接所述內(nèi)環(huán)形梁的外壁，另一端連接所述外環(huán)形梁的內(nèi)壁。
[0008]優(yōu)選地，所述拱形構(gòu)架還包括第二豎梁和斜梁；所述第二豎梁的一端連接所述拱形梁的內(nèi)壁，另一端連接所述外環(huán)直梁的上表面；
[0009]所述斜梁的一端連接所述第二豎梁的一端，另一端連接所述第一豎梁的另一端。
[0010]優(yōu)選地，所述外環(huán)直梁包括第一外環(huán)直梁和第二外環(huán)直梁；所述第一外環(huán)直梁和所述第二外環(huán)直梁交叉連接；所述內(nèi)環(huán)形梁的外壁分別連接所述第一外環(huán)直梁、所述第二外環(huán)直梁和所述外環(huán)形梁的內(nèi)壁；
[0011]所述拱形梁包括第一拱形梁和第二拱形梁；所述第一拱形梁和所述第二拱形梁交叉連接；
[0012]所述第一豎梁的一端連接所述第一外環(huán)直梁和所述第二外環(huán)直梁交叉連接點，另一端連接所述第一拱形梁和所述第二拱形梁交叉連接點。
[0013]優(yōu)選地，所述第一外環(huán)直梁和第二外環(huán)直梁將所述外環(huán)形梁分為四個內(nèi)環(huán)形梁安裝區(qū)域；
[0014]四個所述內(nèi)環(huán)形梁安裝區(qū)域的面積和形狀相同；所述內(nèi)環(huán)形梁與所述內(nèi)環(huán)形梁安裝區(qū)域的內(nèi)壁相切且形成三個切點；
[0015]一個所述內(nèi)環(huán)形梁對應(yīng)兩個連接直梁；兩個連接直梁分別設(shè)置在所述內(nèi)環(huán)形梁與所述外環(huán)形梁切點的兩側(cè)。
[0016]優(yōu)選地，所述第二豎梁的一端連接在拱形梁的中點和端點之間，另一端連接在所述外環(huán)直梁的中點和端點之間。
[0017]優(yōu)選地，所述外環(huán)直梁的截面呈工字形；所述內(nèi)環(huán)形梁的截面呈L形；所述拱形梁的截面呈T形；所述第一豎梁的截面呈十字型。
[0018]優(yōu)選地，所述外環(huán)形梁、所述外環(huán)直梁、所述內(nèi)環(huán)形梁、所述內(nèi)環(huán)直梁、所述拱形梁、所述第一豎梁、所述第二豎梁和所述斜梁采用鑄造鎂合金制成，且通過砂形模鑄造成型；
[0019]所述外環(huán)形梁、所述外環(huán)直梁、所述內(nèi)環(huán)形梁、所述內(nèi)環(huán)直梁、所述拱形梁、所述第一豎梁、所述第二豎梁和所述斜梁進行黑色陽極化處理。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個方面的薄壁輕型一體化貯箱安裝裝置的實施方法，包括如下步驟:
[0021]步驟1:根據(jù)貯箱的對外接口和所述薄壁輕型一體化貯箱安裝裝置的對外接口，設(shè)計外環(huán)形梁、內(nèi)環(huán)形梁的安裝接口以及多個內(nèi)環(huán)形梁的相對位置；
[0022]步驟2:根據(jù)裝載燃料后貯箱的重量和所述薄壁輕型一體化貯箱安裝裝置剛度要求設(shè)計拱形構(gòu)架的矢跨比；
[0023]步驟3:根據(jù)所述薄壁輕型一體化貯箱安裝裝置的初步靜力分析結(jié)果，設(shè)計水平框架和拱形構(gòu)架的截面尺寸；
[0024]步驟4:水平框架和拱形構(gòu)架采用鑄造鎂合金進行低壓砂型鑄造成型；
[0025]步驟5:對成型后的水平框架和拱形構(gòu)架的安裝面機械加工，非安裝面機械打磨；
[0026]步驟6:對水平框架和拱形構(gòu)架進行黑色陽極化表面處理。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0028]1、重量輕，本發(fā)明與目前常規(guī)的裝載4只70kg?115kg貯箱安裝結(jié)構(gòu)相比，重量減少 34.91% ；
[0029]2、材料成本低，本發(fā)明采用鑄造鎂合金制成，成本降低87.5%，鑄造鎂合金系航天飛行驗證產(chǎn)品，材料來源充分，易于實現(xiàn)；
[0030]3、可靠性好，結(jié)構(gòu)強度、剛度滿足衛(wèi)星結(jié)構(gòu)設(shè)計要求；
[0031]4、本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，實現(xiàn)方法簡單，易于實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0032]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0033]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2為本發(fā)明中外環(huán)直梁的截面示意圖；
[0035]圖3為本發(fā)明中內(nèi)環(huán)形梁的截面示意圖；
[0036]圖4為本發(fā)明中拱形梁的截面示意圖；
[0037]圖5為本發(fā)明中第一豎梁的截面示意圖。
[0038]圖中:
[0039]1為外環(huán)形梁；
[0040]2為外環(huán)直梁；
[0041]3為內(nèi)環(huán)形梁；
[0042]4為內(nèi)環(huán)直梁；
[0043]5為拱形梁；
[0044]6為第一豎梁；
[0045]7為第二豎梁；
[0046]8為斜梁。
【具體實施方式】
[0047]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0048]在本實施例中，本發(fā)明提供的薄壁輕型一體化貯箱安裝裝置，包括水平框架和拱形構(gòu)架；其中，所述水平框架包括外環(huán)形梁1、外環(huán)直梁2以及內(nèi)環(huán)形梁3 ;所述外環(huán)直梁2和所述內(nèi)環(huán)形梁3設(shè)置在所述外環(huán)形梁1內(nèi)側(cè)，所述外環(huán)直梁2的兩端分別連接所述外環(huán)形梁1的兩內(nèi)側(cè)端，所述內(nèi)環(huán)形梁3的外壁連接所述外環(huán)直梁和所述外環(huán)形梁的內(nèi)壁；所述拱形構(gòu)架包括拱形梁5和第一豎梁6 ;所述拱形梁5的兩端分別連接所述外環(huán)形梁1的兩側(cè)上端；所述第一豎梁6的一端連接所述拱形梁5的內(nèi)壁，另一端連接所述外環(huán)直梁的上表面。
[0049]所述水平框還包括內(nèi)環(huán)直梁4 ;所述內(nèi)環(huán)直梁4的一端連接所述內(nèi)環(huán)形梁3的外壁，另一端連接所述外環(huán)形梁1的內(nèi)壁。所述拱形構(gòu)架還包括第二豎梁7和斜梁8 ;所述第二豎梁7的一端連接所述拱形梁5的內(nèi)壁，另一端連接所述外環(huán)直梁2的上表面；所述斜梁8的一端連接所述第二豎梁7的一端，另一端連接所述第一豎梁6的另一端。所述第二豎梁7的一端連接在拱形梁5的中點和端點之間，另一端連接在所述外環(huán)直梁2的中點和端點之間。
[0050]所述外環(huán)直梁2包括第一外環(huán)直梁和第二外環(huán)直梁；所述第一外環(huán)直梁和所述第二外環(huán)直梁交叉連接；所述內(nèi)環(huán)形梁3的外壁分別連接所述第一外環(huán)直梁、所述第二外環(huán)直梁和