返回式飞船防热与承载一体化结构用多用途工装的制作方法

本发明属于第二宇宙速度的返回式飞船热防护系统技术领域，尤其涉及一种返回式飞船防热与承载一体化结构用多用途工装。

背景技术：

返回式飞船以第二宇宙飞行速度再入飞行过程，大部分动能转变为空气的热能，而这些热能又以边界层对流和激波辐射形式在飞船表面形成极高的气动加热环境，飞船外表面须有可靠、耐冲刷的热防护系统，保护航天员的生命安全及航天器内部的设备。表面的防热材料结构稳定性和完整性要求更高，同时防热层与内部结构相连接，要求具有很高的承载能力，所以返回式飞船对热防护系统的轻量化、热防护性能及承载能力提出更高要求。国外航天飞机多采用大量、低密度的隔热瓦拼接而成，这种拼接方式存在结构稳定性差、安全性差、装配复杂、研制周期长等问题。国内神舟飞船返回舱采用将防热层直接胶接在金属内壳上的结构形式。为解决国外航天飞机隔热瓦拼接成型带来的不足、国内飞船返回舱防热材料不具备承载功能的不足，急需研制防热材料低密度、高尺寸精度、整体成型的一体化防热结构成型工艺方法。

返回式飞船采用可拆卸式防热结构，该结构外层为防热材料，起到防热作用。内层为承载结构，起到连接与承载作用。外层防热材料与内层承载结构通过耐高温胶黏剂胶接成为一个整体，内层承载结构中包含连接件，用于连接仪器设备及内部结构。因防热层为轻质烧蚀材料，其上的螺纹孔无法反复多次使用，而内层承载结构上有多种埋件，成型时需要多次定位与拆卸，故该矛盾是亟待解决的技术难题。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种返回式飞船防热与承载一体化结构用多用途工装，有效保护了外层防热层防热材料，同时实现内层承载结构预埋件定位与重复拆卸，适用于多种预埋件，对不同定位要求的预埋件可以针对性调整设计，使产品具有多样性。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种返回式飞船防热与承载一体化结构用多用途工装，包括：螺纹孔套、螺纹孔套塞块和螺纹孔套定位销；其中，返回式飞船防热与承载一体化结构开设有螺纹孔，螺纹孔套设置于螺纹孔；所述螺纹孔套塞块能够嵌设于螺纹孔套，用于对返回式飞船防热与承载一体化结构中的预埋件进行定位；所述螺纹孔套定位销能够嵌设于螺纹孔套，用于对返回式飞船防热与承载一体化结构中的预埋件进行定位。

上述返回式飞船防热与承载一体化结构用多用途工装中，所述返回式飞船防热与承载一体化结构包括：防热层、粘接层和承载结构；其中，所述防热层通过所述粘接层和所述承载结构相连接；所述承载结构开设有连接孔，所述防热层开设有与连接孔相对应的螺纹孔，螺钉依次穿过连接孔与螺纹孔将所述防热层和所述承载结构相连接；所述承载结构与内部的舱体结构相连接；所述防热层开设有螺纹孔，螺纹孔套设置于所述防热层的螺纹孔内；预埋件设置于所述承载结构内。

上述返回式飞船防热与承载一体化结构用多用途工装中，所述螺纹孔套包括第一螺纹段和第一导向段；其中，第一螺纹段和第一导向段为一体连接，第一螺纹段和第一导向段均为中空结构，第一螺纹段包括内螺纹和外螺纹，第一螺纹段的外螺纹与防热层的螺纹孔螺纹连接。

上述返回式飞船防热与承载一体化结构用多用途工装中，所述螺纹孔套塞块包括第二螺纹段、第二导向段和第一定位销段；其中，第二螺纹段、第二导向段和第一定位销段一体连接；第二螺纹段的外螺纹与螺纹孔套的第一螺纹段的内螺纹能够螺纹连接；第二导向段的外径小于第二螺纹段的外径，同时小于第一定位销段的孔径，第一定位销段的孔径与第一导向段的内径一致，第一定位销段嵌设于第一导向段，并用于对承载结构中的预埋件进行定位。

上述返回式飞船防热与承载一体化结构用多用途工装中，所述螺纹孔套定位销包括第三螺纹段、第三导向段、第二定位销段和紧固螺纹段；其中，第三螺纹段为外螺纹，第三螺纹段的外螺纹与第一螺纹段的的内螺纹能够螺纹连接；第三导向段的外径小于第三螺纹段的外径，同时小于第二定位销段的孔径；第二定位销段嵌设于第一导向段，并用于对承载结构中的预埋件进行定位；紧固螺纹段穿过承载结构，垫片套设于紧固螺纹段，螺母与紧固螺纹段螺纹连接，垫片位于承载结构与螺母之间。

上述返回式飞船防热与承载一体化结构用多用途工装中，所述第一螺纹段的内螺纹为m5～m36。

上述返回式飞船防热与承载一体化结构用多用途工装中，所述第一导向段的孔径为φ5～φ28mm。

上述返回式飞船防热与承载一体化结构用多用途工装中，所述第二螺纹段的外螺纹为m5～m36。

上述返回式飞船防热与承载一体化结构用多用途工装中，所述第二导向段的外径为φ5～φ28mm；所述第一定位销段的外径为φ5～φ28mm。

上述返回式飞船防热与承载一体化结构用多用途工装中，所述第三螺纹段的外螺纹为m5～m36；所述第三导向段的外径为φ5～φ28mm；所述第二定位销段的外径为φ5～φ28mm；所述紧固螺纹段的外螺纹为m2～m16。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

本发明的多用途工装，有效保护了外层防热层防热材料，同时实现内层承载结构预埋件定位与重复拆卸，适用于多种预埋件，对不同定位要求的预埋件可以针对性调整设计，使产品具有多样性。同时，该工装大大节约了工装设计时间、工装加工时间，从而大大节约了加工周期。减少了工装用料，有效降低能耗，提高了生产效率，降低了生产成本。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例提供的螺纹孔套的主视图；

图1-1是本发明实施例提供的螺纹孔套的仰视图；

图2是本发明实施例提供的螺纹孔套塞块的主视图；

图2-1是本发明实施例提供的螺纹孔套塞块的仰视图；

图3是本发明实施例提供的螺纹孔套定位销的主视图；

图3-1是本发明实施例提供的螺纹孔套定位销的仰视图；

图4是本发明实施例提供的返回式飞船防热与承载一体化结构的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本实施例提供了一种返回式飞船防热与承载一体化结构用多用途工装，包括：螺纹孔套、螺纹孔套塞块和螺纹孔套定位销；其中，

返回式飞船防热与承载一体化结构开设有螺纹孔，螺纹孔套设置于螺纹孔；所述螺纹孔套塞块能够嵌设于螺纹孔套，用于对返回式飞船防热与承载一体化结构中的预埋件进行定位；所述螺纹孔套定位销能够嵌设于螺纹孔套，用于对返回式飞船防热与承载一体化结构中的预埋件进行定位。

图4是本发明实施例提供的返回式飞船防热与承载一体化结构的示意图。如图4所示，该返回式飞船防热与承载一体化结构包括：防热层1、粘接层2和承载结构3。其中，

所述防热层1通过所述粘接层2和所述承载结构3相连接；所述承载结构3开设有连接孔，所述防热层1开设有与连接孔相对应的螺纹孔，螺钉依次穿过连接孔与螺纹孔将所述防热层1和所述承载结构3相连接；所述承载结构3与内部的舱体结构相连接；所述防热层1开设有螺纹孔，螺纹孔套设置于所述防热层1的螺纹孔内；预埋件设置于所述承载结构3内。

如附图1和图1-1所示，螺纹孔套由第一螺纹段11和第一导向段12组成，第一螺纹段11和第一导向段12为一体连接，第一螺纹段11和第一导向段12均为中空结构，第一螺纹段11为内螺纹与外螺纹组成，外螺纹规格与防热层的螺纹孔规格配合使用，

第一螺纹段11的内螺纹与螺纹孔套塞块的第二螺纹段21的外螺纹配合使用，与螺纹孔套定位销上的第三螺纹段31的外螺纹配合使用。第一导向段12的外径小于第一螺纹段11的外径，第一导向段12的内部为通孔，孔径与螺纹孔套塞块的第一定位销段23、螺纹孔套定位销的第二定位销段33配合，用于对螺纹孔套塞块与螺纹孔套定位销进行导向及定位。

如附图2和图2-1所示，螺纹孔套塞块由第二螺纹段21、第二导向段22和第一定位销段23组成，第二螺纹段21、第二导向段22和第一定位销段23一体连接，

第二螺纹段21为外螺纹，外螺纹规格与螺纹孔套的第一螺纹段11的内螺纹1规格配合使用，第二导向段22的外径小于第二螺纹段21，同时小于第一定位销段23，第一定位销段23孔径与螺纹孔套1第一导向段12内径一致，用于对螺纹孔套塞块与承载结构中的预埋件进行定位。

如附图3和图3-1所示，螺纹孔套定位销由第三螺纹段31、第三导向段32、第二定位销段33和紧固螺纹段34组成。第三螺纹段31为外螺纹，外螺纹规格与螺纹孔套第一螺纹段11的内螺纹1规格配合使用。第三导向段32的外径小于第三螺纹段31，同时小于第二定位销段33。第二定位销段33孔径与螺纹孔套第一导向段12内径配合使用，用于对螺纹孔套塞块与承载结构中预埋件进行定位。紧固螺纹段34的外螺纹用于定位承载结构上面连接点处垫片并通过与其配套的螺母对连接点处垫片胶接时进行加压固化。

所述螺纹孔套材质为铝合金、钛合金、钢等常用金属及玻璃钢、聚四氟乙烯等常用非金属。所述螺纹孔套第一螺纹段11的外螺纹规格与外层防热层螺纹规格一致，内螺纹1规格为m5～m36。所述螺纹孔套的第一导向段12的孔径为φ5～φ28mm。所述螺纹孔套塞块材质为铝合金、钛合金、钢等常用金属及玻璃钢、聚四氟乙烯等常用非金属。所述螺纹孔套塞块的第二螺纹段21的外螺纹规格与螺纹孔套内螺纹1规格一致，为m5～m36。所述螺纹孔套塞块的第二导向段22的外径为φ5～φ28mm。所述螺纹孔套塞块的第一定位销段23外径为φ5～φ28mm。所述螺纹孔套定位销材质为铝合金、钛合金、钢等常用金属及玻璃钢、聚四氟乙烯等常用非金属。所述螺纹孔套定位销的第三螺纹段31的外螺纹规格与螺纹孔套的内螺纹1规格一致，为m5～m36。所述螺纹孔套定位销的第三导向段32的外径为φ5～φ28。所述螺纹孔套定位销的第二定位销段33外径为φ5～φ28。所述螺纹孔套定位销的紧固螺纹段34的外螺纹规格为m2～m16。

下面具体介绍该工装的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)选择螺纹孔套的使用材料。

(2)根据外层防热层螺纹孔规格设计螺纹孔套的外螺纹、内螺纹的规格。

(3)根据内层承载结构中对应位置的预埋件规格设计螺纹孔套的第一导向段12规格。

(4)选择螺纹孔套塞块的使用材料。

(5)根据螺纹孔套内螺纹1规格设计螺纹孔套塞块的外螺纹规格。

(6)根据螺纹孔套的第一导向段12规格设计螺纹孔套塞块的第二导向段22规格及第一定位销段23规格。

(7)选择螺纹孔套定位销的使用材料。

(8)根据螺纹孔套的内螺纹1规格设计螺纹孔套的定位销的外螺纹规格。

(9)根据螺纹孔套的第一导向段12规格设计螺纹孔套定位销第三导向段32规格及第二定位销段33规格。

(10)根据内层承载结构中对应位置的连接点处垫片规格设计螺纹孔套定位销的紧固螺纹段34的外螺纹规格。

(11)使用时将步骤(3)中的螺纹孔套安装到外层防热层的螺纹孔中。

(12)将步骤(6)中的螺纹孔套塞块安装到步骤(11)中的螺纹孔套中，定位内层承载结构中对应位置预埋件。

(13)将步骤(10)中的螺纹孔套塞块安装到步骤(11)中的螺纹孔套中，定位内层承载结构中对应位置的连接点处垫片，应用相应螺母紧固加压。

下面的实施例更加详细的说明该多用途工装：

(1)选择螺纹孔套的使用材料，45#钢。

(2)根据外层防热层螺纹孔规格m20×2设计螺纹孔套的外螺纹规格为m20×2，内螺纹1规格设计为m28×1.5。

(3)根据内层承载结构中对应位置的连接点预埋孔套规格设计螺纹孔套的第一导向段12规格，外径φ18，孔径φ14，长度50。

(4)选择螺纹孔套塞块的使用材料，45#钢。

(5)根据螺纹孔套的内螺纹1规格设计螺纹孔套塞块的外螺纹规格，m28×1.5。

(6)根据螺纹孔套的第一导向段12规格设计螺纹孔套塞块的第二导向段22规格及第一定位销段23规格，第二导向段22外径φ12，长度60，第一定位销段23外径φ14，长度5。

(7)选择螺纹孔套定位销的使用材料，45#钢。

(8)根据螺纹孔套内螺纹1规格设计螺纹孔套定位销的外螺纹规格，m28×1.5。

(9)根据螺纹孔套的第一导向段12规格设计螺纹孔套定位销的第三导向段32规格及第二定位销段33规格。第三导向段32外径φ12，长度60，第二定位销段33外径φ14，长度10。

(10)根据内层承载结构中对应位置的连接点处垫片规格设计螺纹孔套定位销的紧固螺纹段34的外螺纹规格，紧固螺纹段34的外螺纹为m3，长度20mm。

(11)使用时将步骤(3)中的螺纹孔套安装到外层防热层的m20×2的螺纹孔中。

(12)将步骤(6)中的螺纹孔套塞块安装到步骤(11)中的螺纹孔套中，定位内层承载结构中对应位置连接点预埋孔套。

(13)将步骤(10)中的螺纹孔套塞块安装到步骤(11)中的螺纹孔套中，定位内层承载结构中对应位置的连接点处垫片(接触面已涂抹j133胶)，用m3螺母紧固连接点处垫片加压。

本实施例的多用途工装，有效保护了外层防热层防热材料，同时实现内层承载结构预埋件定位与重复拆卸，适用于多种预埋件，对不同定位要求的预埋件可以针对性调整设计，使产品具有多样性。同时，该工装大大节约了工装设计时间、工装加工时间，从而大大节约了加工周期。减少了工装用料，有效降低能耗，提高了生产效率，降低了生产成本。

以上所述的实施例只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。