一種大型薄壁八爪梁整體結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于運(yùn)載火箭末級(jí)主承力大梁技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大型薄壁八爪梁整體結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]運(yùn)載火箭或?qū)椢淦鞯哪┘?jí)往往需要最大包絡(luò)相當(dāng)于艙段直徑的大型梁類結(jié)構(gòu)，用于有效載荷、發(fā)動(dòng)機(jī)、控制組合或慣性平臺(tái)等關(guān)鍵、大型單機(jī)的安裝。經(jīng)過計(jì)算分析及實(shí)踐應(yīng)用，該類大梁一般為“井”字型結(jié)構(gòu)(井字梁)，該類結(jié)構(gòu)將圓柱形或截錐形的末級(jí)分為9部分，井字梁的8只腿與艙體相連，如果井字較為均勻，則該類大梁經(jīng)過合理有效的設(shè)計(jì)，可以具備高效承載、較大剛度，并滿足上述單機(jī)的安裝要求。但是，當(dāng)有效載荷的接口為圓形，且其直徑較大時(shí)，若采用井字梁方案，其兩橫、兩豎之間的接口就會(huì)相距較遠(yuǎn)，且中間方形區(qū)域難以與圓形接口匹配，并且此時(shí)井字梁直角處的空間較為狹窄，無法安裝儀器設(shè)備、造成了艙體內(nèi)空間的浪費(fèi)，甚至不能滿足整體儀器、電纜的布局要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是解決傳統(tǒng)的火箭末級(jí)主承力大梁采用的井字梁不能滿足整體儀器、電纜布局要求的問題，提供了一種能夠以最小的體積安裝儀器、電纜，同時(shí)能夠滿足大承載能力、高結(jié)構(gòu)剛度、輕結(jié)構(gòu)重量的要求的大型薄壁八爪梁整體結(jié)構(gòu)。
[0004]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種大型薄壁八爪梁整體結(jié)構(gòu)，包括中心筒、變截面工字梁、爆炸螺栓盒和前端框；變截面工字梁固定在中心筒的外表面上；爆炸螺栓盒固定在變截面工字梁的外端；相鄰的爆炸螺栓盒之間通過前端框連接。
[0006]如上所述的中心筒包括接口、連接孔、下環(huán)框、筒壁、減重孔和加強(qiáng)邊；筒壁整體為圓環(huán)形；在筒壁的上端設(shè)置有環(huán)形的接口 ；在接口上均布有多個(gè)連接孔；在筒壁的下端設(shè)置有下環(huán)框；沿筒壁側(cè)壁的圓周方向均勻布置有八個(gè)減重孔；沿減重孔的邊緣設(shè)置有加強(qiáng)邊。
[0007]如上所述的變截面工字梁包括上緣板、下緣板、腹板、工字梁減重口、小工字截面和大工字截面；腹板整體為梯形，內(nèi)側(cè)邊為長邊，外側(cè)邊為短邊；腹板的中心開有工字梁減重口 ；上緣板整體為“啞鈴”形，固定在腹板的上端；下緣板整體為啞鈴形，固定在腹板的下端；上緣板、下緣板和腹板的內(nèi)側(cè)端面共同構(gòu)成大工字截面；上緣板、下緣板和腹板的外側(cè)端面共同構(gòu)成小工字截面；大工字截面與中心筒固定連接；小工字截面與爆炸螺栓盒固定連接；變截面工字梁共有八個(gè)，分別設(shè)置在中心筒相鄰的兩個(gè)減重孔之間。
[0008]如上所述的爆炸螺栓盒包括連接孔、立邊、頂蓋、盒底、側(cè)壁、背板、工字梁腹板邊、第一減重口和第二減重口 ；頂蓋固定在背板的上端；在頂蓋的中心位置開有連接孔；盒底固定在背板的下端；側(cè)壁共有兩個(gè)，分別固定在背板的兩側(cè)；在側(cè)壁的外端設(shè)置有立邊；在背板的上部開有兩個(gè)第一減重口 ；在背板的下部開有兩個(gè)第二減重口 ；兩個(gè)第二減重口之間形成工字梁腹板邊；頂蓋、盒底、側(cè)壁和背板共同圍成開口向外的盒裝結(jié)構(gòu)；爆炸螺栓盒共有八個(gè)，分別通過背板的內(nèi)側(cè)端面與變截面工字梁固定連接。
[0009]如上所述的前端框整體為圓弧形，下部設(shè)置有兩個(gè)凸板；凸板用于將八爪梁與艙段縱向加強(qiáng)桁及蒙皮連接；前端框的左右兩側(cè)端面均為L型截面；前端框共有八個(gè)，通過兩個(gè)L型截面分別與相鄰的兩個(gè)爆炸螺栓盒的側(cè)壁固定連接。
[0010]如上所述的八爪梁整體結(jié)構(gòu)直徑為1600mm，總高為270mm，總重量小于等于30kg ；中心筒、變截面工字梁、爆炸螺栓盒和前端框均采用ZLl 14A型材料制成。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0012]本實(shí)用新型包括中心筒、變截面工字梁、爆炸螺栓盒和前端框。本實(shí)用新型的大型薄壁八爪梁整體結(jié)構(gòu)，具有較好的剛度和承載能力，能夠滿足發(fā)動(dòng)機(jī)、有效載荷的安裝要求，提供了足夠多的空間安裝其余儀器、設(shè)備、敷設(shè)電纜。該八爪梁是艙體最重要、最主要的零件，經(jīng)優(yōu)化后減重超過20 %。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的一種大型薄壁八爪梁整體結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0014]圖2是本實(shí)用新型的一種大型薄壁八爪梁整體結(jié)構(gòu)的中心筒的示意圖；
[0015]圖3是本實(shí)用新型的一種大型薄壁八爪梁整體結(jié)構(gòu)的變截面工字梁的示意圖；
[0016]圖4是本實(shí)用新型的一種大型薄壁八爪梁整體結(jié)構(gòu)的爆炸螺栓盒的示意圖；
[0017]圖5是本實(shí)用新型的一種大型薄壁八爪梁整體結(jié)構(gòu)的前端框的示意圖；
[0018]圖6是本實(shí)用新型的一種大型薄壁八爪梁整體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用示意圖。
[0019]其中:1.中心筒，2.變截面工字梁，3.爆炸螺栓盒，4.前端框，5.安裝接口，6.中心筒連接孔，7.前端框連接孔，8.凸板，9.立邊，10.下環(huán)框，11.筒壁，12.減重孔，13.加強(qiáng)邊，14.上緣板，15.下緣板，16.腹板，17.工字梁減重口，18.小工字截面，19.大工字截面，20.頂蓋，21.盒底，22.側(cè)壁，23.背板，24.工字梁腹板邊，25.第一減重口，26.第二減重口，27.L型截面。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步描述。
[0021]如圖1所示，一種大型薄壁八爪梁整體結(jié)構(gòu)，包括中心筒1、變截面工字梁2、爆炸螺栓盒3和前端框4。變截面工字梁2固定在中心筒I的外表面上。爆炸螺栓盒3固定在變截面工字梁2的外端。相鄰的爆炸螺栓盒3之間通過前端框4連接。
[0022]如圖1和圖2所示，中心筒I包括接口 5、連接孔6、下環(huán)框10、筒壁11、減重孔12和加強(qiáng)邊13。筒壁11整體為圓環(huán)形。在筒壁11的上端設(shè)置有環(huán)形的接口 5，用于安裝有效載荷及發(fā)動(dòng)機(jī)。在接口 5上均布有多個(gè)連接孔6，用于將有效載荷、發(fā)動(dòng)機(jī)和八爪梁連在一起。在筒壁11的下端設(shè)置有下環(huán)框10。沿筒壁11側(cè)壁的圓周方向均勻布置有八個(gè)減重孔12。沿減重孔12的邊緣設(shè)置有加強(qiáng)邊13，用于在開孔后維持中心筒11的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
[0023]如圖1和圖3所示，變截面工字梁2包括上緣板14、下緣板15、腹板16、工字梁減重口 17、小工字截面18和大工字截面19。腹板16整體為梯形，內(nèi)側(cè)邊為長邊，外側(cè)邊為短邊。腹板16的中心開有工字梁減重口 17。上緣板14整體為“啞鈴”形，固定在腹板16的上端。下緣板15整體為啞鈴形，固定在腹板16的下端。上緣板14、下緣板15和腹板16的內(nèi)側(cè)端面共同構(gòu)成大工字截面19。上緣板14、下緣板15和腹板16的外側(cè)端面共同構(gòu)成小工字截面18。大工字截面19與中心筒I固定連接。小工字截面18與爆炸螺栓盒3固定連接。變截面工字梁2共有八個(gè)，分別設(shè)置在中心筒I相鄰的兩個(gè)減重孔12之間。