一种碳纤维蜂窝骨架的制作方法

文档序号:8803581
一种碳纤维蜂窝骨架的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种碳纤维蜂窝骨架。
【背景技术】
[0002] 碳纤维复合材料(CFRP)具有低密度、高比刚度、热膨胀系数小、热稳定系数大等 优点,且具有良好的工艺性能,同时制备工艺也已经相当成熟。以CFRP作为光学反射镜的 镜体材料,能制备出大口径的、轻质的空间光学反射镜,应用于空间光学遥感等领域具有较 大的技术优势。同时为了提高镜面的刚性,保证其面形精度和稳定性,采用蜂窝增强结构是 目前可行的有效手段。
[0003] 碳纤维蜂窝可以通过缠绕和插接方式来设计完成,根据目前碳纤维结构的制作加 工能力,通过缠绕工艺来完成蜂窝的制作还是比较困难的,国内外研制机构主要还是通过 插接工艺来实现的。目前国外碳纤维蜂窝插接制作普遍采用的方法是碳纤维蜂窝板其中两 个方向两两插接,另外一个方向通过小片一个个粘接,最终形成一个蜂窝形状。这种蜂窝制 作方法有许多不足之处,主要体现在:
[0004] 1、碳纤维蜂窝三个方向的刚度不一样,其中一个方向的面内刚度会比较弱,局部 受力会引起蜂窝变形,从而不能保证整个蜂窝的稳定性。
[0005] 2、其中一个方向的蜂窝板需要人工一片片粘接,无法保证全部平直,整个蜂窝不 够美观。
[0006] 3、蜂窝采用结构胶粘接后,需要通过固定装置限位,防止蜂窝板错位移动,影响了 整个胶粘工艺的实施。
[0007]4、其中一个方向的蜂窝板增多,增加了胶粘时间,蜂窝制作效率低。
[0008] 因此,设计一个合理方便、并能提高蜂窝刚性和稳定性的碳纤维蜂窝插接工艺很 有应用前景。

【发明内容】

[0009] 为了解决现有插接工艺出现蜂窝面内刚度不均匀,胶粘工艺实施效率低的技术问 题,本实用新型提供一种碳纤维蜂窝骨架用,它是一种由内而外,上下循环的创新插接工艺 方法,用于碳纤维蜂窝的制作。
[0010] 本实用新型的技术解决方案是:
[0011] 一种碳纤维蜂窝骨架,其特殊之处在于:
[0012] 碳纤维骨架包括基础碳纤维板、从基础碳纤维板中心向两端依次排列的中心插接 单元、第1插接单元......以及第N插接单元;
[0013] 所述基础碳纤维板的长度根据要制作的反射镜的口径D0来确定,基础碳纤维板 的中心向两端上下对称开设多个插接短槽,相邻插接短槽之间的距离d等于蜂窝孔的边 长,基础碳纤维板的曲率半径与反射镜的曲率半径相等;
[0014] 所述中心插接单元包括两个曲率半径&相同的中心碳纤维板,、与反射镜的曲率 半径相等;中心碳纤维板的中心设置一个插接长槽,其中一个中心碳纤维板上的插接长槽 的开口朝向曲面,另一个中心碳纤维板上的插接长槽相反;从插接长槽向两端上下对称开 设多个插接短槽;
[0015] 所述第1插接单元包括曲率半径札和长度D 4目同的三组碳纤维板,
【主权项】
1. 一种碳纤维蜂窝骨架,其特征在于: 碳纤维骨架包括基础碳纤维板、从基础碳纤维板中心向两端依次排列的中心插接单 元、第1插接单元......以及第N插接单元; 所述基础碳纤维板的长度根据要制作的反射镜的口径DO来确定,基础碳纤维板的中 心向两端上下对称开设多个插接短槽,相邻插接短槽之间的距离d等于蜂窝孔的边长,基 础碳纤维板的曲率半径与反射镜的曲率半径相等; 所述中心插接单元包括两个曲率半径&相同的中心碳纤维板,R〇与反射镜的曲率半径 相等;中心碳纤维板的中心设置一个插接长槽,其中一个中心碳纤维板上的插接长槽的开 口朝向曲面,另一个中心碳纤维板上的插接长槽相反;从插接长槽向两端上下对称开设多 个插接短槽; 所述第1插接单元包括曲率半径&和长度D:相同的三组碳纤维板,
,其 中L1为该碳纤维板与基础碳纤维板中心的距离,
第一组碳纤维板距离该板中心L/2处对称开设两个插接长槽,从插接长槽向两端上下 对称开设多个插接短槽;两个碳纤维板上的插接长槽开口方向相反; 第二组碳纤维板是在第一组碳纤维板的基础上将最靠近插接长槽其中一组插接短槽 变为插接长槽;两个碳纤维板上的插接长槽开口方向相反; 第三组碳纤维板是在第一组碳纤维板的基础上将最靠近插接长槽两组插接短槽全部 变为插接长槽;两个碳纤维板上的插接长槽开口方向相反; 所述第2插接单元包括曲率半径R2和长度D2相同的三组碳纤维板,
,其 中。为该碳纤维板与基础碳纤维板中心的距离,
第一组碳纤维板距离该板中心向两端开设五个插接长槽,从最外侧的插接长槽向两端 上下对称开设多个插接短槽;两个碳纤维板上的插接长槽开口方向相反; 第二组碳纤维板是在第一组碳纤维板的基础上将最靠近插接长槽其中一组插接短槽 变为插接长槽;两个碳纤维板上的插接长槽开口方向相反; 第三组碳纤维板是在第一组碳纤维板的基础上将最靠近插接长槽两组插接短槽全部 变为插接长槽;两个碳纤维板上的插接长槽开口方向相反; 以此类推: 第M插接单元,所有的插接短槽全部变为插接长槽;第M插接单元包括曲率半径RM和 长度DM相同的三组碳纤维
「,其中LM为该碳纤维板与基础碳纤维板中心的 距离,
;第M插接单元中第一组碳纤维板插接长槽的数量为3M-1 ; 第M插接单元中第二组碳纤维板插接长槽的数量为3M,第M插接单元中第三组碳纤维 板插接长槽的数量为3M+1 ; 第M+1插接单元包括曲率半径Rtt+1)和长度Dtt+1)相同的三组碳纤维板,根据长度Dtt+1) 和槽与槽之间的距离d确定插接长槽的数量; 以此类推,第N插接单元与第M+1插接单元的结构确定方式相同; 所有插接短槽的深度氏为所在碳纤维板上开槽处板厚度的1/3 ; 所有插接长槽的深度H2为所在碳纤维板上开槽处板厚度的2/3。
【专利摘要】本实用新型涉及一种碳纤维蜂窝骨架,包括基础碳纤维板、从基础碳纤维板中心向两端依次排列的中心插接单元、第1插接单元……以及第N插接单元;基础碳纤维板的长度根据要制作的反射镜的口径D0来确定,基础碳纤维板的中心向两端上下对称开设多个插接短槽,相邻插接短槽之间的距离d等于蜂窝孔的边长,基础碳纤维板的曲率半径与反射镜的曲率半径相等;本实用新型解决了现有插接工艺出现蜂窝面内刚度不均匀,胶粘工艺实施效率低的技术问题,本实用新型是一种由内而外,上下循环的创新插接工艺方法,用于碳纤维蜂窝的制作。
【IPC分类】F16S3-08, F16S3-04
【公开号】CN204512933
【申请号】CN201420821431
【发明人】丁蛟腾, 许亮, 马臻, 解永杰
【申请人】中国科学院西安光学精密机械研究所
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2014年12月20日
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