蜂窝夹层贮箱承力一体化结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种蜂窝夹层贮箱承力一体化结构，包括多个相互连接的贮箱，其中，多个贮箱沿圆周均布平铺，相邻的贮箱之间相互嵌入，并通过贮箱连接法兰以及夹块、包带相互连接，其中，每一个贮箱的顶部和底部的载荷作用位置均预埋有爪形传力结构，所述爪形传力结构分别与上法兰和下法兰相连接。本发明与传统卫星设计中将结构分系统和推进分系统的作用完全分割独立不同，贮箱承力一体化结构技术将结构分系统的主承力结构和推进分系统的贮箱共用，使得航天器具有较为紧凑的外形和布局，减小结构分系统和推进分系统的质量。
【专利说明】蜂窝夹层贮箱承力一体化结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于高轨大平台【技术领域】的航天器，具体是一种应用于高轨大平台的蜂窝夹层贮箱承力一体化结构。
【背景技术】
[0002]目前国内已有的高轨卫星平台，均采用独立设计方式，长距离变轨推进系统与结构系统彼此分割，功能部件互不重合，为平台减重带来极大阻碍。变轨模块与主任务模块固连，完成入轨定点之后，大体积贮箱内推进剂残余量不足5%，但大型贮箱仍将伴随卫星整个生命周期，成为冗余负担。贮箱承力式推进舱结构技术是航天器轻量化和集约化设计以及多功能一体化的重要发展新方向。其内涵就是扩展主承力结构的功能范围，在承受载荷的同时，兼具其它分系统的部分功能。
【发明内容】
[0003]本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种蜂窝夹层贮箱承力一体化结构。
[0004]本发明是通过以下技术方案实现的。
[0005]一种蜂窝夹层贮箱承力一体化结构，包括多个相互连接的贮箱，其中，多个贮箱沿圆周均布平铺，相邻的贮箱之间相互嵌入，并通过贮箱连接法兰以及夹块、包带相互连接，其中，每一个贮箱的顶部和底部的载荷作用位置均预埋有爪形传力结构，所述爪形传力结构分别与上法兰和下法兰相连接。
[0006]优选地，所述贮箱为6个，每一个贮箱均为球形结构。
[0007]优选地，所述每一个贮箱均为四层复合材料结构，由内至外，第一层为钛合金内胆层；第二层为碳纤维缠绕层，并在第一层制造完成后，直接缠绕在第一层上；第三层为铝蜂窝芯子层；第四层为碳纤维蒙皮层。
[0008]优选地，所述贮箱连接法兰埋在所述铝蜂窝芯子层上，并通过夹块及包带连接。
[0009]优选地，所述多个贮箱包括三类:
[0010]-第一类，结构完整的第一推进剂贮箱；
[0011]-第二类，一侧内凹的第二推进剂贮箱；
[0012]-第三类，两侧都有开孔的仪器贮箱。
[0013]优选地，所述第一类、第二类和第三类贮箱交叉安装。
[0014]优选地，所述第一推进剂贮箱、第二推进剂贮箱和仪器贮箱分别为两个。
[0015]与传统的模块化思想将各分系统的作用分割独立有所不同，本发明提供的蜂窝夹层贮箱承力一体化结构，其结构分系统某些组件成为结构分系统与其它分系统的公共部分，使得航天器具有较为紧凑的外形和布局，并且提高整体的功能/质量比。本发明将结构分系统的主承力结构和推进分系统的贮箱共用，使得航天器具有较为紧凑的外形和布局，减小结构分系统和推进分系统的质量。[0016]本发明满足航天器结构轻量化和多功能一体化的发展需求的贮箱结构设计，以解决传统设计方案重量大、结构复杂等问题对于现代航天发展的限制。
[0017]本发明与现有技术相比，具有以下技术特点:
[0018]将推进系统的贮箱设计成为主承力结构，既可以容纳大体积的推进剂，又可携带大质量的干重实现长距离变轨。该结构设计紧凑，整体结构轻盈，对卫星平台减重有重大意义。另外，包含推进剂的贮箱平铺布置在底部，有利于降低卫星质心，同时也降低了横向过载时的附加弯矩，便于优化整体结构的刚度和质量分配。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0020]图1为本发明整体结构示意图；
[0021]图2为本发明提供的三种贮箱结构的示意图，其中，(a)为第一推进剂贮箱，(b)为第二推进剂贮箱，(C)为仪器贮箱；
[0022]图3为贮箱的四层复合材料结构示意图；
[0023]图4为爪形传力结构结构示意图；
[0024]图5为贮箱连接法兰结构示意图；
[0025]图6为夹块结构示意图；
[0026]图7为贮箱包带连接组装图；
[0027]图8为贮箱包带连接处局部剖视图；
[0028]图中:1为第一推进剂贮箱，2为第二推进剂贮箱，3为仪器贮箱，4为上法兰，5为下法兰，6为贮箱连接法兰，7为夹块，8为包带，9为爪形传力结构，10为钛合金内胆层，11为碳纤维缠绕层，12为铝蜂窝芯子层，13为碳纤维蒙皮层。
【具体实施方式】
[0029]下面对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
[0030]请同时参阅图1至图8。
[0031]本实施例提供了一种蜂窝夹层贮箱承力一体化结构，包括多个相互连接的贮箱，其中，多个贮箱沿圆周均布平铺，相邻的贮箱之间相互嵌入，并通过贮箱连接法兰以及夹块、包带相互连接，其中，每一个贮箱的顶部和底部的载荷作用位置均预埋有爪形传力结构，所述爪形传力结构分别与上法兰和下法兰相连接。
[0032]进一步地，所述贮箱为6个，每一个贮箱均为球形结构，如图1和图2所示。
[0033]进一步地，所述每一个贮箱均为四层复合材料结构，由内至外，第一层为钛合金内胆层；第二层为碳纤维缠绕层，并在第一层制造完成后，直接缠绕在第一层上；第三层为铝蜂窝芯子层；第四层为碳纤维蒙皮层，如图3所示。
[0034]进一步地，所述贮箱连接法兰埋在所述铝蜂窝芯子层上，并通过夹块及包带连接。[0035]进一步地，所述多个贮箱包括三类，如图2所示:
[0036]-第一类，结构完整的第一推进剂贮箱；
[0037]-第二类，一侧内凹的第二推进剂贮箱；
[0038]-第三类，两侧都有开孔的仪器贮箱。
[0039]进一步地，所述第一类、第二类和第三类贮箱交叉安装，如图1所示。
[0040]进一步地，所述第一推进剂贮箱、第二推进剂贮箱和仪器贮箱分别为两个。
[0041]具体为，
[0042]本实施提供的蜂窝夹层贮箱承力一体化结构，包括:多个贮箱、爪形传力结构、贮箱连接法兰、夹块、包带、上法兰、下法兰；优选地，贮箱为六个球形贮箱，沿圆周均布平铺，相邻之间相互嵌入；所述六个球形贮箱包括两个第一推进剂贮箱，两个第二推进剂贮箱，以及两个仪器贮箱；所述每一个贮箱均为四层复合材料结构，由内至外，第一层为钛合金内胆层，第二层为碳纤维缠绕层，在内胆制造完成后，直接缠绕在内胆上，第三层为铝蜂窝芯子层，第四层为碳纤维蒙皮层；所述贮箱，相邻之间通过埋在铝蜂窝芯子层上的贮箱连接法兰以及夹块、包带连接起来；上述贮箱顶部和底部的载荷作用位置通过胶接的方式预埋有爪形传力结构；上述爪形传力结构分别通过螺纹连接的方式与上法兰和下法兰相连接；蜂窝夹层贮箱承力一体化结构通过上法兰与服务舱连接，通过下法兰与运载连接。
[0043]本实施例提供的蜂窝夹层贮箱承力一体化结构，该结构中承力贮箱采用复合材料组成，为球形结构，沿圆周均布平铺，相邻贮箱之间相互嵌入，以提高结构的扭转刚度，并能提高空间利用率。该结构采用六贮箱构型，其中四个贮箱容纳推进剂，两个贮箱容纳单机设备。该结构通过上法兰与服务舱连接，通过下法兰与运载连接。本实施例所公开的贮箱承力结构一体化技术是航天器结构轻量化设计以及多功能一体化的重要发展方向，其特点是扩展贮箱结构的功能范围，在存贮推进剂的同时作为主承力结构承受外部载荷。与传统卫星设计中将结构分系统和推进分系统的作用完全分割独立不同，贮箱承力一体化结构技术将结构分系统的主承力结构和推进分系统的贮箱共用，使得航天器具有较为紧凑的外形和布局，减小结构分系统和推进分系统的质量。
[0044]本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
[0045]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【权利要求】
1.一种蜂窝夹层贮箱承力一体化结构，其特征在于，包括多个相互连接的贮箱，其中，多个贮箱沿圆周均布平铺，相邻的贮箱之间相互嵌入，并通过贮箱连接法兰以及夹块、包带相互连接，其中，每一个贮箱的顶部和底部的载荷作用位置均预埋有爪形传力结构，所述爪形传力结构分别与上法兰和下法兰相连接。
2.根据权利要求1所述的蜂窝夹层贮箱承力一体化结构，其特征在于，所述贮箱为6个，每一个贮箱均为球形结构。
3.根据权利要求1所述的蜂窝夹层贮箱承力一体化结构，其特征在于，所述每一个贮箱均包括四层复合材料，由内至外，第一层为钛合金内胆层；第二层为碳纤维缠绕层，并在第一层制造完成后，直接缠绕在第一层上；第三层为铝蜂窝芯子层；第四层为碳纤维蒙皮层。
4.根据权利要求3所述的蜂窝夹层贮箱承力一体化结构，其特征在于，所述贮箱连接法兰埋在所述铝蜂窝芯子层上，并通过夹块及包带连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的蜂窝夹层C:箱承力一体化结构，其特征在于，所述多个贮箱包括三类: -第一类，结构完整的第一推进剂贮箱； -第二类，一侧内凹的第二推进剂贮箱； -第三类，两侧都有开孔的仪器贮箱； 所述第一类、第二类和第三类贮箱交叉安装。
6.根据权利要求5所述的蜂窝夹层贮箱承力一体化结构，其特征在于，所述第一推进剂贮箱、第二推进剂贮箱和仪器贮箱分别为两个。
【文档编号】B64G1/42GK103482085SQ201310349959
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年8月12日 优先权日:2013年8月12日
【发明者】王建炜, 王超, 陈占胜, 赖京, 杜冬, 任友良, 顾永坤, 李应典 申请人:上海卫星工程研究所