中心承力筒与遮光罩一体化结构的制作方法
【专利摘要】中心承力筒与遮光罩一体化结构，本发明属于空间光学遥感【技术领域】，特别是涉及一种空间基于星载一体化技术的中心承力筒一体化结构。中心承力筒与遮光罩一体化结构，包括：前筒组件、中心筒组件和支腿组件，前筒组件、中心筒组件和支腿组件通过螺纹连接的方式连接，这种星载一体化设计理念下的中心承力筒一体化结构将大大降低整星质量，并且使整星的有效载荷比大幅提高。
【专利说明】中心承力筒与遮光罩一体化结构
【技术领域】
[0001]本发明属于空间光学遥感【技术领域】，特别是涉及一种空间基于星载一体化技术的中心承力筒一体化结构。
【背景技术】
[0002]在传统的空间光学遥感卫星中，中心承力筒是卫星平台上主要承载的结构件，而且作为整星结构组装的核心，其它大部分结构件都是与中心承力筒进行连接装配，从而形成卫星的主结构；遮光罩是空间光学遥感卫星星上载荷的重要组成部分，它既能遮挡杂光进入载荷镜头中，又可利表面材料特性，最大限度的吸收已进入遮光罩的杂散光，从而保证相机成像具有较高的信噪比。
[0003]星载一体化是一种全新的空间光学遥感卫星的设计理念，该理念抓住了当今卫星的发展方向和矛盾转换规律，以光学载荷为中心对整星结构进行整体设计，一体化整星结构布局可大大降低整星质量，使有效载荷比大幅提高。与传统的卫星设计理念相比，星载一体化使空间光学遥感卫星的平台和载荷融为一体，在进行整星结构设计时可以做到统筹考虑，资源兼顾，从而使各自的优点最大化或扩大化，达到系统最优组合。
[0004]根据星载一体化的结构设计理念，将空间光学遥感卫星中的中心承力筒与遮光罩进行一体化结构设计，不仅保证了空间光学遥感卫星的成像质量以及其发射成本的降低，而且在其具有足够刚度、强度和良好尺寸稳定性的前提下，质量也得到了最大程度的减轻。
【发明内容】
[0005]为了实现上述目的，本发明提供一种中心承力筒与遮光罩一体化结构。
[0006]中心承力筒与遮光罩一体化结构，包括:前筒组件、中心筒组件和支腿组件，前筒和中心筒中的内壁有圆环形片状的光栏结构。前筒组件、中心筒组件和支腿组件通过螺纹连接的方式连接，前筒组件包括，前筒、前筒裙边、前筒角盒、前筒角盒防损垫片、前筒连接防损垫片、前筒筒外埋块、前筒筒内埋块和前筒设备安装支架；中心筒组件包括，中心筒、中心筒裙边、中心筒角盒、中心筒角盒防损垫片、中心筒上端连接防损垫片、中心筒上端埋块、中心筒下端埋块和中心筒下端防损垫片；支腿组件包括，三个支腿、支腿等高修整垫片、支腿连接埋块和支腿连接防损垫片。前筒组件和中心筒组件通过螺钉螺母连接；前筒角盒防损垫片、前筒角盒、前筒裙边、前筒、中心筒、中心筒角盒、中心筒角盒防损垫片，通过加平垫后的螺钉贯穿然后由螺母加平垫紧固；前筒连接防损垫片、前筒裙边、前筒、中心筒、中心筒上端连接防损垫片，通过加平垫后的螺钉贯穿然后由螺母加平垫紧固，中心筒组件和支腿组件通过螺钉连接；中心筒下端防损垫片、中心筒裙边、中心筒、支腿等高修整垫片、支腿，通过加平垫后的螺钉贯穿最后紧固在支腿连接埋块中。前筒裙边、前筒角盒通过胶结加螺接的方法连接到前筒上，前筒筒外埋块及前筒筒内埋块通过胶结的方法与前筒筒壁形成夹心结构，星上设备安装支架通过螺钉安装在前筒筒内埋块上。中心筒裙边、中心筒角盒通过胶结加螺接的方法连接到中心筒上，中心筒上端埋块、中心筒下端埋块通过胶结的方法粘接在中心筒上，并沿圆周方向均匀分布，在中心筒组件的上下根部连接处胶结中心筒角盒防损垫片、中心筒上端连接防损垫片、中心筒下端防损垫片。支腿连接埋块通过胶结的方法粘接在支腿上，等高修整垫片粘接在支腿上，在支腿组件的下根部胶结支腿连接防损垫片。前筒及前筒裙边铆接加粘接形成的带有单侧外翻边的圆筒状结构；其中前筒及前筒裙边均是采用T700碳纤维环氧复合材料一体成型的带有单侧外翻边的圆筒状结构。中心筒及中心筒裙边铆接加粘接形成的带有双侧外翻边的圆筒状结构；其中中心筒是采用T700碳纤维环氧复合材料一体成型的带有双侧外翻边的圆筒状结构，中心筒裙边是采用T700碳纤维环氧复合材料一体成型的带有单侧外翻边的圆筒状结构，且该结构在周向均匀分布了三角形加强筋。支腿为采用T700碳纤维环氧复合材料一体成型的扇形瓦片状结构，该结构在周向和轴向均匀分布了加强筋。
[0007]本发明的积极效果:本发明所提出的中心承力筒一体化结构，采用了星载一体化这一全新的卫星设计理念，将卫星平台的中心承力筒结构与星上载荷的遮光罩结构合二为一，通过设计在前筒组件I及中心筒组件2上的光栏结构4，不仅达到了消除星上载荷杂散光，提高载荷成像质量的目的，而且能够有效提高中心承力筒一体化结构的抗弯能力，从而很好地满足整星结构的承载需求，确保星上载荷的正常工作。这种星载一体化设计理念下的中心承力筒一体化结构将大大降低整星质量，并且使整星的有效载荷比大幅提高。
【专利附图】
【附图说明】[0008]图1是本发明中心承力筒一体化结构的立体示意图；[0009]图2是本发明中前筒组件I的立体结构示意图；[0010]图3是本发明图2中局部的放大图；[0011]图4是本发明中中心筒组件2的立体结构示意图；[0012]图5是本发明图4中局部的放大图；[0013]图6是本发明中支腿组件3的立体结构示意图；[0014]图7是本发明图6中的局部放大图；[0015]图8是本发明中前筒组件I与中心筒组件2的连接关系示意图1 ;[0016]图9是本发明中前筒组件I与中心筒组件2的连接关系示意图2 ；[0017]图10是本发明中中心筒组件2与支腿组件3的连接关系示意图；【具体实施方式】[0018]本发明按图1至图10所示的结构进行实施。中心承力筒与遮光罩一体化结构包
括:前筒组件1、中心筒组件2、支腿组件3，前筒和中心筒中的内壁有圆环形片状的光栏结构。前筒组件I由前筒1-1、前筒裙边1-2、前筒角盒1-3、前筒角盒防损垫片1-4、前筒连接防损垫片1-5、前筒筒外埋块1-6、前筒筒内埋块1-7和前筒设备安装支架1-8组成，中心筒组件2由中心筒2-1、中心筒裙边2-2、中心筒角盒2-3、中心筒角盒防损垫片2-4、中心筒上端连接防损垫片2-5、中心筒上端埋块2-6、中心筒下端埋块2-7和中心筒下端防损垫片2-8组成，支腿组件3由三个支腿3-1、支腿等高修整垫片3-2、支腿连接埋块3-3和支腿连接防损垫片3-4组成。其中，前筒1-1、前筒裙边1-2、前筒角盒1_3、中心筒2-1、中心筒裙边2-2、中心筒角盒2-3和支腿3-1等主要结构件均采用碳纤维复合材料，中心筒上端埋块2-6和中心筒下端埋块2-7均采用钛合金材料，其余件均采用铝合金材料。
[0019]在制备前筒1-1、前筒裙边1-2、前筒角盒1-3、中心筒2-1、中心筒裙边2-2、中心筒角盒2-3、支腿3-1时均米用一次固化成型的方法。前筒筒外埋块1-6、前筒筒内埋块1_7米用胶结的方法安装到前筒1-1上，前筒裙边1-2和前筒角盒1-3采用胶结加螺接的方法安装到前筒1-1上，前筒角盒防损垫片1-4和前筒连接防损垫片1-5通过胶结的方法安装到前筒1-1上。中心筒上端埋块2-6和中心筒下端埋块2-7采用了胶结的方法安装到中心筒2-1上，中心筒裙边2-2和中心筒角盒2-3采用了胶结加螺接的方法安装到中心筒2-1上，中心筒角盒防损垫片2-4、中心筒上端连接防损垫片2-5、中心筒下端连接防损垫片2-8通过胶结的方法安装到中心筒2-1上。支腿连接埋块3-3采用了胶结的方法安装到支腿3-1上，支腿等高修整垫片3-2、支腿连接防损垫片3-4通过胶结的方法安装到支腿3-1上。将前筒组件1、中心筒组件2、支腿组件3按照上述方法制造并组合后，通过螺纹连接的方式连接即形成空间光学遥感卫星的中心承力筒一体化结构。
[0020]本实施方式设计的卫星中心承力筒一体化结构运用了星载一体化的卫星设计理念，其承载强度大，结构刚度高，结构质量轻，可广泛应用于各类空间光学遥感卫星的结构设计中，与本发明构思无实质性差异的各种技术方案均在本发明权利要求的保护范围内。
[0021]本实施方式所述的中心承力筒一体化结构既是空间光学遥感卫星的主承力结构，又能够实现对空间光学遥感卫星星上载荷消除杂散光的功能。通过对该结构的三段式设计，在其满足任务需求的前提下，能够达到其结构尺寸及质量的最优化设计。由于前筒组件I及中心筒组件2中光栏结构4的存在，在消除载荷杂散光的同时，亦是对该一体化结构进行了结构强化处理，有效提升了该一体化结构的抗弯性能。前筒组件I在其上根部与粘接在其上的前筒筒外埋块1-6及前筒筒内埋块1-7形成夹心结构,有效提高了前筒组件I上根部的结构刚度及强度，继而通过不同的前筒设备安装支架1-8可分别对整星结构中的GPS、磁强计、测控天线等前置设备进行安装。在中心筒组件2的中部粘接了中心筒上端埋块2-6、中心筒下端埋块2-7 ;当中心筒上端埋块2-6受到来自整星上端板式结构的轴向力作用时，中心筒2-1的筒壁及光栏结构4会对中心筒上端埋块2-6产生正压力和剪切力，来抵御中心筒上端埋块2-6与中心筒2-1之间的轴向窜动；当中心筒下端埋块2-7受到来自整星侧端杆系结构的径向力作用时，中心筒2-1的筒壁会对中心筒下端埋块2-7产生正压力，来抵御中心筒下端埋块2-7与中心筒2-1之间的径向窜动。在支腿组件3上粘接了支腿连接埋块3-3保证了其结构组合装配的牢固性，并提高了支腿组件3抵御轴向载荷的能力。此外，通过在碳纤维结构的根部局部增加碳纤维裙边及角盒，有效提高了一体化结构在组合连接部位的结构刚度及结构强度。通过在一体化结构的组合连接部位大量使用金属垫片，很好地解决了碳纤维材料在使用中的局部损伤问题。
【权利要求】
1.中心承力筒与遮光罩一体化结构，包括:前筒组件(I)、中心筒组件(2)和支腿组件(3)，前筒(1-1)和中心筒(2-1)中的内壁有圆环形片状的光栏结构(4)，前筒组件(I)、中心筒组件(2)和支腿组件(3)通过螺纹连接的方式连接，前筒组件(I)包括，前筒(1-1)、前筒裙边(1-2)、前筒角盒(1-3)、前筒角盒防损垫片(1-4)、前筒连接防损垫片(1-5)、前筒筒外埋块(1-6)、前筒筒内埋块(1-7)和前筒设备安装支架(1-8)，前筒裙边(1-2)、前筒角盒(1-3)通过胶结加螺接的方法连接到前筒(1-1)上，前筒筒外埋块(1-6)及前筒筒内埋块(1-7 )通过胶结的方法与前筒(1-1)筒壁形成夹心结构，前筒设备安装支架(1-8 )通过螺钉安装在前筒筒内埋块(1-7)上；中心筒组件(2)包括，中心筒(2-1)、中心筒裙边(2-2)、中心筒角盒(2-3)、中心筒角盒防损垫片(2-4)、中心筒上端连接防损垫片(2-5)、中心筒上端埋块(2-6)、中心筒下端埋块(2-7)和中心筒下端防损垫片(2-8)，中心筒裙边(2-2)、中心筒角盒(2-3 )通过胶结加螺接的方法连接到中心筒(2-1)上，中心筒上端埋块(2-6 )、中心筒下端埋块(2-7)通过胶结的方法粘接在中心筒(2-1)上，并沿圆周方向均匀分布，在中心筒组件(2)的上下根部连接处胶结中心筒角盒防损垫片(2-4)、中心筒上端连接防损垫片(2-5)、中心筒下端防损垫片(2-8);支腿组件(3)包括，三个支腿(3-1)、支腿等高修整垫片(3-2)、支腿连接埋块(3-3)和支腿连接防损垫片(3-4)，支腿连接埋块(3-3)通过胶结的方法粘接在支腿(3-1)上，等高修整垫片(3-2)粘接在支腿(3-1)上，在支腿组件(3)的下根部胶结支腿连接防损垫片(3-4)。
2.根据权利要求1所述中心承力筒与遮光罩一体化结构，其特征在于:前筒组件(I)和中心筒组件(2)通过螺钉螺母连接；前筒角盒防损垫片(1-4)、前筒角盒(1-3)、前筒裙边(1-2)、前筒(1-1)、中心筒(2-1)、中心筒角盒(2-3)、中心筒角盒防损垫片(2-4)，通过加平垫后的螺钉贯穿然后由螺母加平垫紧固；前筒连接防损垫片(1-5)、前筒裙边(1-2)、前筒(1-1)、中心筒(2-1)、中心筒上端连接防损垫片(2-5)，通过加平垫后的螺钉贯穿然后由螺母加平垫紧固，中心筒组件(2)和支腿组件(3)通过螺钉连接；中心筒下端防损垫片(2-8)、中心筒裙边(2-2)、中心筒(2-1)、支腿等高修整垫片(3-2)、支腿(3-1)，通过加平垫后的螺钉贯穿最后紧固在支腿连接埋块(3-3)中。
3.根据权利要求1所述中心承力筒与遮光罩一体化结构，其特征在于:前筒(1-1)及前筒裙边(1-2)铆接加粘接形成的带有单侧外翻边的圆筒状结构；其中前筒(1-1)及前筒裙边均是采用T700碳纤维环氧复合材料一体成型的带有单侧外翻边的圆筒状结构。
4.根据权利要求1所述中心承力筒与遮光罩一体化结构，其特征在于:中心筒(2-1)及中心筒裙边(2-2)铆接加粘接形成的带有双侧外翻边的圆筒状结构；其中中心筒(2-1)是采用T700碳纤维环氧复合材料一体成型的带有双侧外翻边的圆筒状结构，中心筒裙边(2-2)是采用T700碳纤维环氧复合材料一体成型的带有单侧外翻边的圆筒状结构，且该结构在周向均匀分布了三角形加强筋。
5.根据权利要求1所述中心承力筒与遮光罩一体化结构，其特征在于:支腿(3-1)为采用T700碳纤维环氧复合材料一体成型的扇形瓦片状结构，该结构在周向和轴向均匀分布了加强筋。
【文档编号】G03B11/04GK103605252SQ201310631024
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】解鹏, 金光, 张雷, 贾学志, 徐振, 邢利娜 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所