一种高承载的锥型承力筒的制作方法

本发明涉及一种航天器结构领域，特别是一种高承载的锥型承力筒。

背景技术：

hxmt-1卫星是基于资源二号(cs-l3000b)卫星平台的我国首颗大型天文卫星。其有效载荷为中科院高能所创新研制的x射线调制望远镜(包括高能、中能和低能探测器)，望远镜作为卫星主载荷重达954kg，位于卫星顶端。

卫星的主载荷为硬x调制望远镜，其主要技术参数为：

平面尺寸：1900mm×1600mm

重量：960kg

高度：912.5mm

质心高度：250mm(距安装平面)

望远镜中板用40个m8螺钉与载荷舱承力筒连接，螺钉分布圆直径φ1280mm，中板最大直径为φ1302mm。如图3-4所示。望远镜本体伸入载荷舱承力筒内部分深度180mm，最大外包络φ1070±3mm。

资源二号(cs-l3000b)卫星平台服务舱承力筒由筒壳、框及桁条组成，其尺寸为ф1194mm×1620mm。桁条分布在筒壳的内侧，数量为24根，通过上框分度圆φ1220mm的48个m8螺钉与锥形承力筒相连接。

由于望远镜接口与资源二号(cs-l3000b)卫星平台服务舱承力筒接口的分度圆不一致，现有柱形承力筒的设计已不能满足需求，需要进行重新锥形承力筒的设计以满足型号的需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种高承载的锥型承力筒，解决了卫星望远镜大承载问题，实现了质量控制分步骤实施，便于产品提升质量水平。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种高承载的锥型承力筒，包括上框、下框、蒙皮、n个桁条、4列连接角盒组；其中，蒙皮为轴向竖直放置的锥形环状结构；上框为圆环状结构；上框与蒙皮的大径开口端对接；下框与蒙皮的小径开口端对接；n个桁条均匀固定安装在蒙皮的内表面，且呈放射性分布；4列连接角盒组沿竖直方向均匀分布在蒙皮的外壁；n为正整数。

在上述的一种高承载的锥型承力筒，所述的上框的外径为1315-1325mm；内径为1235-1245mm；上框的截面为倒置l型结构；上框沿轴线的高度为55-57mm。

在上述的一种高承载的锥型承力筒，所述的下框的外径为1283-1295mm；内径为1182-1192mm；下框的截面为l型结构；下框沿轴线的高度为55-57mm。

在上述的一种高承载的锥型承力筒，所述蒙皮采用碳纤维和环氧树脂混合材料。

在上述的一种高承载的锥型承力筒，所述蒙皮沿轴向的锥度为5.8°-6.2°；蒙皮的轴向长度为617-621mm。

在上述的一种高承载的锥型承力筒，所述22≤n≤26；且桁条采用碳纤维和环氧树脂混合材料。

在上述的一种高承载的锥型承力筒，所述桁条包括上端桁头、桁条和下端桁头；其中，桁条为竖直放置的条状结构；上端桁头固定安装在桁条的顶端；下端桁头固定安装在桁条的底端；且桁条的上端桁头固定安装在上框与蒙皮的连接处；桁条的下端桁头固定安装在下框与蒙皮的连接处；桁条宽度为54-56mm。

在上述的一种高承载的锥型承力筒，每列列连接角盒组包括4个连接角盒；4个连接角盒沿蒙皮外表面的竖直方向均匀排列。

在上述的一种高承载的锥型承力筒，所述连接角盒包括底板、立板和2个加固板；其中，底板固定安装在蒙皮的外表面；立板沿长度方向垂直固定安装在底板的外表面；2个加固板均为三角形板状结构；2个加固板分别设置在底板的长度方向的两端；通过加固板实现底板与立板轴向两端的加固连接。

在上述的一种高承载的锥型承力筒，所述底板为弧状结构；底板对应圆弧的直径r为612-616mm。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明通过锥形承力筒的设计，兼顾了资源二号(cs-l3000b)卫星平台及望远镜接口，在不改变卫星服务舱平台的基础上，满足了望远镜大承载的需求；

(2)本发明与传统的缠绕工艺方案相比，蒙皮使用铺叠工艺节约了工艺区的纤维(用于回纱)。同时，铺叠工艺实施过程使得质量控制分步骤实施，便于产品提升质量水平；

(3)本发明采用了新型连接角盒定位方法可有效提高承力筒组装效率，使得连接角盒与蒙皮装配过程简便、准确。

附图说明

图1为本发明锥型承力筒结构示意图；

图2为本发明桁条结构示意图；

图3为本发明连接角盒结构示意图；

图4为本发明连接角盒轴向示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

本发明提供一种高承载的锥型承力筒，锥型承力筒是结构构型和承受整星各项载荷的最主要部件，为了实现hxmt-1卫星平台服务舱接口与望远镜安装接口分度圆不一致问题，需要通过设计锥形承力筒以满足型号的需求。本发明按照合理选择承力筒的构型、优化传力桁条、连接端框的适应性改进等一系列优化设计措施，达到了兼顾提高主结构的承载能力及上下接口分度圆不一致的目的。

如图1所示为锥型承力筒结构示意图，由图可知，一种高承载的锥型承力筒，其特征在于：包括上框1、下框2、蒙皮3、n个桁条4、4列连接角盒组5；其中，蒙皮3为轴向竖直放置的锥形环状结构；上框1为圆环状结构；上框1与蒙皮3的大径开口端对接；下框2与蒙皮3的小径开口端对接；n个桁条4均匀固定安装在蒙皮3的内表面，且呈放射性分布；4列连接角盒组5沿竖直方向均匀分布在蒙皮3的外壁；n为正整数，且22≤n≤26；桁条4采用碳纤维和环氧树脂混合材料。

其中，上框1的外径为1315-1325mm；内径为1235-1245mm；上框1的截面为倒置l型结构；上框1沿轴线的高度为55-57mm。下框2的外径为1283-1295mm；内径为1182-1192mm；下框2的截面为l型结构；下框2沿轴线的高度为55-57mm。

蒙皮3采用碳纤维和环氧树脂混合材料。蒙皮3沿轴向的锥度为5.8°-6.2°；蒙皮3的轴向长度为617-621mm。

如图2所示为桁条结构示意图，由图可知，桁条4包括上端桁头41、桁条42和下端桁头43；其中，桁条42为竖直放置的条状结构；上端桁头41固定安装在桁条42的顶端；下端桁头43固定安装在桁条42的底端；且桁条4的上端桁头41固定安装在上框1与蒙皮3的连接处；桁条4的下端桁头43固定安装在下框2与蒙皮3的连接处；桁条4宽度为54-56mm。

每列列连接角盒组5包括4个连接角盒51；4个连接角盒51沿蒙皮3外表面的竖直方向均匀排列。如图3所示为连接角盒结构示意图，由图可知，连接角盒51包括底板511、立板512和2个加固板513；其中，底板511固定安装在蒙皮3的外表面；立板512沿长度方向垂直固定安装在底板511的外表面；2个加固板513均为三角形板状结构；2个加固板513分别设置在底板511的长度方向的两端；通过加固板513实现底板511与立板512轴向两端的加固连接。如图4所示为连接角盒轴向示意图，由图可知，底板511为弧状结构；底板511对应圆弧的直径r为612-616mm。

蒙皮3制备时，先根据蒙皮3技术状态，设计成型模具，模具分为两段，方便后续脱模。同时，制备m40jb-6k高模量碳纤维预浸料。当模具与预浸料准备完毕后，在模具表面铺设预浸料直至规定外形及厚度，再送入热压罐内，依据树脂特性，加温、加压固化成型。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。