专利名称:碳纤维铺层薄壳加筋支承舱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种碳纤维铺层薄壳加筋支承舱，尤其是指一种应用于运载火箭的碳纤维铺层薄壳加筋支承舱。
技术背景
在运载火箭发射卫星时，需要使用支承舱将卫星及部分设备架起，从而实现接口尺寸的变化及总体构型布局要求。以往型号通常是采用金属支承舱来实现该项功能。由于金属支承舱需要付出较大重量代价满足强度及刚度要求，因此，降低了火箭的运载能力，且星箭环境(振动)较为恶劣。
现有的复合材料支承舱多采用蜂窝夹层结构，该类型支承舱能够较好降低支承舱的结构重量，但由于蜂窝夹层结构端框仍然采用金属锻件机加而成，同时，蜂窝夹层结构修补等操作会导致结构重量大幅增加，结构重量降低幅度并不十分明显。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳纤维铺层薄壳加筋支承舱，其能有效提高火箭运载能力，积极改善星箭振动环境，解决星箭振动响应耦合问题，保证舱体连接面的高精度，并且使得舱体外表光顺美观。
为了达到上述目的，本发明提供一种碳纤维铺层薄壳加筋支承舱，其包含碳纤维铺层截锥舱体，连接设置在所述碳纤维铺层截锥舱体内壁上的碳纤维铺层中间框，以及连接设置在所述碳纤维铺层截锥舱体外壁上的碳纤维铺层帽型加强筋；其中，所述碳纤维铺层截锥舱体包含设置在其顶端的上端框，设置在其底端的下端框，以及按压固定所述上端框和下端框并铺设在碳纤维铺层截锥舱体外壁上的蒙皮。
所述碳纤维铺层截锥舱体由碳纤维复合材料制成；所述碳纤维铺层中间框采用碳纤维复合材料铺设模压制成；所述碳纤维铺层帽型加强筋采用碳纤维复合材料铺设制成。
所述上端框包含依次连接的第一水平直筒段，竖直直筒段和第一锥段主体；所述第一水平直筒段与碳纤维铺层截锥舱体的顶部对齐设置；所述竖直直筒段和第一锥段主体与碳纤维铺层截锥舱体的顶部外壁相匹配贴合，并且所述第一锥段主体与蒙皮连接固定。
利用阴模对上端框和蒙皮进行无连接件的一体化模压成型，使得蒙皮按压固定所述的上端框并铺设在碳纤维铺层截锥舱体的外壁上。
所述下端框包含依次连接的第二水平直筒段和第二锥段主体；所述第二水平直筒段与碳纤维铺层截锥舱体的底部对齐设置；所述第二锥段主体与碳纤维铺层截锥舱体的底部外壁相匹配贴合，并且所述第二锥段主体与蒙皮连接固定。
利用阴模对下端框和蒙皮进行无连接件的一体化模压成型，使得蒙皮按压固定所述的下端框并铺设在碳纤维铺层截锥舱体的外壁上。
所述碳纤维铺层截锥舱体上开设有操作口 ；在所述操作口上安装金属框。
所述碳纤维铺层中间框呈Z字形，包含依次连接的第一框环、第二框环、第三框环和构形框环；所述第二框环、第三框环和构形框环相互垂直连接；所述第一框环与碳纤维铺层截锥舱体的内壁相匹配贴合，并通过胶接以及铆接固定设置在碳纤维铺层截锥舱体的内壁上。
所述碳纤维铺层中间框还包含第一接板和第二接板，分别通过铆接设置在碳纤维铺层中间框的上、下表面。
所述碳纤维铺层帽型加强筋沿碳纤维铺层截锥舱体周向设置；该碳纤维铺层帽型加强筋的底部两侧连接段通过胶接固定设置在蒙皮的外表面上，且通过铆接与碳纤维铺层截锥舱体连接。
本发明所提供的碳纤维铺层薄壳加筋支承舱，与现有技术相比具有以下有益效果采用阴模对上端框、下端框和蒙皮进行无连接件的一体化模压成型，保证舱体连接面的高精度，并且使得舱体外表光顺美观。另外，本发明采用碳纤维铺层薄壳加筋的结构形式，整个支承舱的重量减轻25%以上，有效提高运载能力，并具有较好的减振效果。
图I是本发明中碳纤维铺层截锥舱体的外形图；
图2是本发明中碳纤维铺层截锥舱体的立体图；
图3是本发明中碳纤维铺层截锥舱体的上端框截面图；
图4是本发明中碳纤维铺层截锥舱体的下端框截面图；
图5A是本发明中碳纤维铺层截锥舱体的阴模模压示意图；其中，图5B是阴模与上端框的模压示意图，图5C是阴模与下端框的模压示意图；
图6是本发明中碳纤维铺层帽型加强筋的截面图；
图7是本发明中碳纤维铺层中间框的截面图；
图8是本发明中碳纤维铺层中间框的装配示意图；
图9是本发明中碳纤维铺层截锥舱体和碳纤维铺层中间框的连接示意图；
图10是本发明中碳纤维铺层截锥舱体和碳纤维铺层帽型加强筋的连接示意图。
具体实施方式
以下根据图I 图10，具体说明本发明的较佳实施例。
如图I和图2所示，本发明所提供的碳纤维铺层薄壳加筋支承舱，包含碳纤维铺层截锥舱体I，连接设置在所述碳纤维铺层截锥舱体I内壁上的碳纤维铺层中间框2，以及连接设置在所述碳纤维铺层截锥舱体I外壁上的碳纤维铺层帽型加强筋3 ;其中，所述碳纤维铺层截锥舱体I包含设置在其顶端的上端框101，设置在其底端的下端框102，以及按压固定所述上端框101和下端框102并铺设在碳纤维铺层截锥舱体I外壁上的蒙皮4。
如图3所示，所述上端框101包含依次连接的第一水平直筒段11，竖直直筒段12和第一锥段主体13 ;其中，所述第一水平直筒段11与碳纤维铺层截锥舱体I的顶部对齐设置；所述竖直直筒段12和第一锥段主体13与碳纤维铺层截锥舱体I的顶部外壁相匹配贴合，并且所述第一锥段主体13通过铺层递减与蒙皮4连接固定。如图5A和图5B所示，利用阴模5对上端框101和蒙皮4通过变厚度设计，无需其他连接件一体化模压成型，使得蒙皮4按压固定所述的上端框101并铺设在碳纤维铺层截锥舱体I的外壁上。[0020]如图4所示，所述下端框102包含依次连接的第二水平直筒段14和第二锥段主体15 ;其中，所述第二水平直筒段14与碳纤维铺层截锥舱体I的底部对齐设置；所述第二锥段主体15与碳纤维铺层截锥舱体I的底部外壁相匹配贴合，并且所述第二锥段主体15通过铺层递减与蒙皮4连接固定。如图5A和图5C所示，利用阴模5对下端框102和蒙皮4通过变厚度设计，无需其他连接件一体化模压成型，使得蒙皮4按压固定所述的下端框102并铺设在碳纤维铺层截锥舱体I的外壁上。
如图I和图2所述，所述碳纤维铺层截锥舱体I上还开设有操作口 103 ;并且可根据实际需要在所述操作口 103上安装金属框。
进一步，所述碳纤维铺层截锥舱体I由碳纤维复合材料制成，外·表光顺美观。
如图7所示，所述碳纤维铺层中间框2采用碳纤维复合材料铺设模压制成。该碳纤维铺层中间框2呈Z字形，包含依次连接的第一框环21、第二框环22、第三框环23和构形框环24 ;其中，所述第二框环22、第三框环23和构形框环24相互垂直连接；如图9所示，所述第一框环21与碳纤维铺层截锥舱体I的内壁相匹配贴合，并通过胶接以及铆接固定设置在碳纤维铺层截锥舱体I的内壁上，从而使得整个碳纤维铺层中间框2与碳纤维铺层截锥舱体I装配合成一体。
如图8所示，所述碳纤维铺层中间框2还包含第一接板25和第二接板26，分别通过铆接设置在碳纤维铺层中间框2的上、下表面。
所述碳纤维铺层帽型加强筋3采用碳纤维复合材料铺设制成。如图2所示，所述碳纤维铺层帽型加强筋3沿碳纤维铺层截锥舱体I周向设置。如图6和图10所示，该碳纤维铺层帽型加强筋3的底部两侧连接段31通过胶接固定设置在蒙皮4的外表面上，且通过铆接与碳纤维铺层截锥舱体I连接。
综上所述，本发明所提供的碳纤维铺层薄壳加筋支承舱，能有效提高火箭运载能力，并能积极改善星箭振动环境，因此克服了现有技术中火箭支承舱结构重量较大以及星箭振动频率耦合不足的缺陷。
与现有技术相比，本发明的有益效果是由于采用阴模对上端框、下端框和蒙皮进行无连接件的一体化模压成型，保证舱体连接面的高精度，并且使得舱体外表光顺美观。另夕卜，本发明采用碳纤维铺层薄壳加筋的结构形式，整个支承舱的重量减轻25%以上，有效提高运载能力，并具有较好的减振效果。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求
来限定。
权利要求
1.一种碳纤维铺层薄壳加筋支承舱，其特征在于，包含碳纤维铺层截锥舱体(I)，连接设置在所述碳纤维铺层截锥舱体(I)内壁上的碳纤维铺层中间框(2)，以及连接设置在所述碳纤维铺层截锥舱体(I)外壁上的碳纤维铺层帽型加强筋(3)； 所述碳纤维铺层截锥舱体(I)包含设置在其顶端的上端框(101)，设置在其底端的下端框(102)，以及按压固定所述上端框(101)和下端框(102)并铺设在碳纤维铺层截锥舱体(1)外壁上的蒙皮(4)。
2.如权利要求
I所述的碳纤维铺层薄壳加筋支承舱，其特征在于，所述碳纤维铺层截锥舱体(I)由碳纤维复合材料制成；所述碳纤维铺层中间框(2)采用碳纤维复合材料铺设模压制成；所述碳纤维铺层帽型加强筋(3)采用碳纤维复合材料铺设制成。
3.如权利要求
2所述的碳纤维铺层薄壳加筋支承舱，其特征在于，所述上端框(101)包 含依次连接的第一水平直筒段(11 )，竖直直筒段(12)和第一锥段主体(13); 所述第一水平直筒段(11)与碳纤维铺层截锥舱体(I)的顶部对齐设置； 所述竖直直筒段(12)和第一锥段主体(13)与碳纤维铺层截锥舱体(I)的顶部外壁相匹配贴合，并且所述第一锥段主体(13)与蒙皮(4)连接固定。
4.如权利要求
3所述的碳纤维铺层薄壳加筋支承舱，其特征在于，利用阴模(5)对上端框(101)和蒙皮(4)进行无连接件的一体化模压成型，使得蒙皮(4)按压固定所述的上端框(101)并铺设在碳纤维铺层截锥舱体(I)的外壁上。
5.如权利要求
2所述的碳纤维铺层薄壳加筋支承舱，其特征在于，所述下端框(102)包含依次连接的第二水平直筒段(14)和第二锥段主体(15)； 所述第二水平直筒段(14)与碳纤维铺层截锥舱体(I)的底部对齐设置； 所述第二锥段主体(15)与碳纤维铺层截锥舱体(I)的底部外壁相匹配贴合，并且所述第二锥段主体(15)与蒙皮(4)连接固定。
6.如权利要求
5所述的碳纤维铺层薄壳加筋支承舱，其特征在于，利用阴模(5)对下端框(102)和蒙皮(4)进行无连接件的一体化模压成型，使得蒙皮(4)按压固定所述的下端框(102)并铺设在碳纤维铺层截锥舱体(I)的外壁上。
7.如权利要求
2所述的碳纤维铺层薄壳加筋支承舱，其特征在于，所述碳纤维铺层截锥舱体(I)上开设有操作口( 103);在所述操作口( 103)上安装金属框。
8.如权利要求
2所述的碳纤维铺层薄壳加筋支承舱，其特征在于，所述碳纤维铺层中间框(2)呈Z字形，包含依次连接的第一框环(21)、第二框环(22)、第三框环(23)和构形框环(24)； 所述第二框环(22)、第三框环(23)和构形框环(24)相互垂直连接； 所述第一框环(21)与碳纤维铺层截锥舱体(I)的内壁相匹配贴合，并通过胶接以及铆接固定设置在碳纤维铺层截锥舱体(I)的内壁上。
9.如权利要求
8所述的碳纤维铺层薄壳加筋支承舱，其特征在于，所述碳纤维铺层中间框(2)还包含第一接板(25)和第二接板(26)，分别通过铆接设置在碳纤维铺层中间框(2)的上、下表面。
10.如权利要求
2所述的碳纤维铺层薄壳加筋支承舱，其特征在于，所述碳纤维铺层帽型加强筋(3)沿碳纤维铺层截锥舱体(I)周向设置；该碳纤维铺层帽型加强筋(3)的底部两侧连接段(31)通过胶接固定设置在蒙皮(4)的外表面上，且通过铆接与碳纤维铺层截锥舱体(I)连 接。
专利摘要
本发明涉及一种碳纤维铺层薄壳加筋支承舱，包含碳纤维铺层截锥舱体，连接设置在所述碳纤维铺层截锥舱体内壁上的碳纤维铺层中间框，以及连接设置在所述碳纤维铺层截锥舱体外壁上的碳纤维铺层帽型加强筋；其中，所述碳纤维铺层截锥舱体包含设置在其顶端的上端框，设置在其底端的下端框，以及按压固定所述上端框和下端框并铺设在碳纤维铺层截锥舱体外壁上的蒙皮。本发明所提供的碳纤维铺层薄壳加筋支承舱，能有效提高火箭运载能力，积极改善星箭振动环境，解决星箭振动响应耦合问题，保证舱体连接面的高精度，并且使得舱体外表光顺美观。
文档编号F42B15/00GKCN102748999SQ201210266018
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月30日
发明者李新宽, 李 昊, 李茂 , 赵学成, 雷磊 申请人:上海宇航系统工程研究所, 中国长城工业集团有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan