一种具备在轨弹抛功能的舱外辐射器防护罩系统的制作方法

本发明属于返回式卫星技术领域，具体涉及一种具备在轨弹抛功能的舱外辐射器防护罩系统。

背景技术：

实践十号科学实验卫星是专门用于“微重力科学和空间生命科学”空间实验研究的返回式卫星。卫星发射时无整流罩，辐射器安装在卫星密封舱外侧，为避免卫星主动段气流冲刷和气动加热对辐射器的不利影响，需设计辐射器防护罩，以对辐射器进行有效防护，入轨后防护罩需与星体安全分离。在航天领域，很多航天器设备都需要防护罩进行保护，如遥感卫星为了保护相机，需要采用相机防护罩；某些卫星为了降低发动机喉部辐射到承力筒附近的热流密度，也需要设计防护罩进行防护；还有卫星热控风机进风口设置防护罩进行保护。但是这些防护罩普遍面积较小，且连接边界多为周向固支，连接边界较好。像实践十号这样设计同时具备承受主动段过载和具备在轨弹抛功能且面积达到2m²以上的辐射器防护罩在国内尚属首次。如何实现防护罩与舱体的分离可靠性与主动段刚度和强度两者统一是需要解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种具备在轨弹抛功能的舱外辐射器防护罩系统，采用防护罩与密封舱多个单边约束的方案，结构简单、安装方便，且在保证具备承受主动段载荷刚度和强度下，实现了防护罩与密封舱的可靠分离。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种具备在轨弹抛功能的舱外辐射器防护罩系统，包括：防护罩、封口硅橡胶、解锁器、中间支座、挡块及侧部硅橡胶；

其外围设备为密封舱的舱体本体，辐射器安装在舱体本体内；

所述防护罩包括防护罩本体和挡条组件；

其中，所述防护罩本体为由内蒙皮、外蒙皮及芯板组成的弧状夹层结构，所述芯板由两片铝箔包裹蜂窝板而组成；防护罩本体的一端中部填充有发泡子弹；

所述挡条组件包括斜挡条、端挡条及两个侧挡条；两个侧挡条分别固定在防护罩本体的两侧；斜挡条和端挡条分别固定在防护罩本体的两端，斜挡条、端挡条和两个侧挡条组成封闭的环状结构；其中，斜挡条位于防护罩本体上设有发泡子弹的一端；

所述解锁器用于防护罩与舱体本体的连接及解锁；

防护罩的挡条组件抵触在舱体本体上；两个挡块分别固定在舱体本体上，并抵触在防护罩的端挡条上；解锁器的一端安装在舱体本体上，另一端安装在防护罩的防护罩本体的发泡子弹处；两个中间支座的一端分别固定在舱体本体上，另一端抵触在防护罩的防护罩本体上，且在中间支座与防护罩本体的接触面粘贴有硅橡胶垫；其中，两个中间支座分别位于解锁器与两个挡块之间。

进一步的，所述防护罩本体的母线方向尺寸为1900mm～2100mm，防护罩本体对应的圆心角为52°～62°；所述内蒙皮和外蒙皮的厚度均为0.4mm～0.6mm，材料均为2A12CZ，所述芯板的厚度为9mm～11mm，芯板的材料为LF2Y0.04×4。

进一步的，在防护罩本体的两个相对侧边中部处分别设有两个预埋件，预埋件上包裹两层发泡胶带。

进一步的，所述防护罩本体上的发泡子弹直径为70mm～80mm。

进一步的，所述斜挡条、端挡条和两个侧挡条的对接处分别涂有硅橡胶。

进一步的，所述斜挡条与防护罩本体的端面所在面的夹角大于0°并小于90°，端挡条与防护罩本体的端面所在面的夹角为0°。

进一步的，所述挡块为楔形挡块。

进一步的，所述防护罩的防护罩本体表面与舱体本体表面的间隙为35mm～45mm。

进一步的，所述斜挡条和端挡条与舱体本体的接触处分别安装有封口硅橡胶，两个侧挡条与舱体本体的接触处分别安装有侧部硅橡胶。

进一步的，在有限元建摸过程中，只在两个挡块的位置建立约束，而不考虑挡条组件及中间支座的约束。

有益效果：(1)本发明的防护罩与密封舱的连接由于只有解锁器一点固连，其他点均为单边约束，分离可靠性好，可实现有效分离，防护罩质心相对星体的分离速度不小于1m/s；分离10s后，防护罩与密封舱的最近相对距离不大于10m，分离过程及分离后防护罩不与密封舱及密封舱上设备发生干涉。

(2)本发明利用多个单边约束环节对位移的约束，保证防护罩具备承受主动段热载荷、惯性载荷的功能，辐射器防护罩可承受主动段气动加热；

附图说明

图1为本发明的剖面图

图2为本发明与舱体本体的安装的俯视图

图3为有限元分析简化原理图

图4为本发明防护罩本体的结构图

其中，1-防护罩本体，2-挡条组件，3-预埋件，4-封口硅橡胶，5-解锁器，6-中间支座，7-舱体本体，8-挡块，9-侧部硅橡胶，10-发泡子弹。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种具备在轨弹抛功能的舱外辐射器防护罩系统，参见附图1和2，包括：防护罩、封口硅橡胶4、解锁器5、中间支座6、挡块8及侧部硅橡胶9；

其外围设备为密封舱的舱体本体7，辐射器安装在舱体本体7内；

所述防护罩包括防护罩本体1和挡条组件2。

其中，参见附图3和4，所述防护罩本体1为由内蒙皮、外蒙皮及芯板组成的弧状夹层结构，所述芯板位于内蒙皮和外蒙皮之间；防护罩本体1的母线方向尺寸为2000mm，对应的圆心角为57°；弧状夹层结构的厚度为11mm，内、外蒙皮的厚度均为0.5mm，材料均为2A12CZ，所述芯板由两片铝箔包裹蜂窝板而组成，芯板的厚度为10mm，芯板的材料为LF2Y0.04×4(LF2Y表示铝箔型号，0.04表示蜂窝板厚度，4表示蜂窝板上的蜂窝孔的外接圆直径)；在防护罩本体1的两个相对侧边中部处分别设有两个预埋件3，预埋件3上包裹两层发泡胶带，工作时，预埋件3与舱体本体7上设有的预紧螺钉相抵触；防护罩本体1的一端中部填充有直径为75mm的发泡子弹10。

所述挡条组件2包括斜挡条、端挡条及两个侧挡条；两个侧挡条分别固定在防护罩本体1的两侧；斜挡条和端挡条分别固定在防护罩本体1的两端，斜挡条、端挡条和两个侧挡条组成封闭的环状结构，斜挡条、端挡条和两个侧挡条的对接处分别涂有用于密封的硅橡胶，防止外热流冲刷；其中，斜挡条位于防护罩本体1上设有发泡子弹10的一端，斜挡条与防护罩本体1的端面所在面的夹角大于0°并小于90°，端挡条与防护罩本体1的端面所在面的夹角为0°；挡条组件2与防护罩本体1合围形成只有一端开放的盒状的防护罩，用于安装热控产品。

所述挡块8为楔形挡块。

所述解锁器5用于在部装和总装期间，将防护罩安装固定在舱体本体7上，在舱体本体7入轨后，解锁器5点火工作，为防护罩提供冲量，保证防护罩和舱体本体7的可靠分离，实现防护罩的抛盖动作。

整体连接关系如下：防护罩的挡条组件2抵触在舱体本体7上，防护罩的防护罩本体1表面与舱体本体7表面的间隙为40mm；其中，斜挡条和端挡条与舱体本体7的接触处分别安装有封口硅橡胶4，两个侧挡条与舱体本体7的接触处分别安装有侧部硅橡胶9，所述封口硅橡胶4和侧部硅橡胶9用于防止外热流对辐射器的冲刷，同时起到限位作用；

两个挡块8的大端分别固定在舱体本体7上，两个挡块8的小端抵触在防护罩的端挡条上，用于对防护罩的卡紧和限位；解锁器5的一端安装在舱体本体7上，另一端安装在防护罩的防护罩本体1的发泡子弹10处，实现防护罩与舱体本体7的连接和解锁；两个中间支座6的一端分别固定在舱体本体7上，另一端抵触在防护罩的防护罩本体1上，且在中间支座6与防护罩本体1的接触面粘贴有硅橡胶垫，用于给防护罩提供横向支撑，并限制舱体本体7的位移；其中，两个中间支座6分别位于解锁器5与两个挡块8之间。

工作原理：防护罩通过解锁器5连接到舱体本体7上，防护罩下端用舱体本体7上的两个挡块8限位，防护罩背面用两个中间支座6支撑，因此，防护罩与舱体本体7共有五点接触，其中，解锁器5处为固定约束，其余四点为限位约束，即为单边约束；

在现有的有限元分析方法中，是不能对非线性单边约束进行频响分析的；因此，本发明在有限元建摸过程中进行了合理的简化；根据防护罩在振动试验时的振动状况：当防护罩向里振动摆动时，防护罩的挡条组件2受力，刚度较好；当防护罩向外摆动时，两个挡块8的位置受力；因此，有限元模型建立只在两个挡块8的位置建立约束，而不考虑挡条组件2及中间支座6的约束；即在整星坐标系(整星的长度方向为纵轴，与纵轴垂直的方向为横轴)下只约束与纵轴垂直方向的位移，不考虑整星坐标系下的纵向位移和转角；经试验验证，三个方向激励作用下防护罩的各部分加速度响应计算结果都与整星试验结果重合良好，此种建模方式可以作为有限元建模的表征。

工作时，在解锁器5点火后，给防护罩向远离舱体本体7的方向的推力，防护罩下端绕两个挡块8转动，同时向远离舱体本体7的方向平动，实现防护罩的弹抛，并与舱体本体7分离。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。