一种航天器级间适配结构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种适配结构，具体涉及一种航天器级间适配结构。一种航天器级间适配结构，它包括：上端框(1)，下端框(2)，支撑梁(5)，上接头(3)与下接头(4)，支撑梁(5)由一个或一个以上的屈曲梁(7)组成，对屈曲梁(7)施加轴向载荷，使其在分叉部位发生弯曲变形，待接近临界屈曲载荷时，在欧拉屈曲梁(7)的横向变形位置安装连接螺杆(8)、负刚度金属簧片(9)、阻尼垫片(10)、线性弹簧(12)。本发明具有纵向高刚度、横向大阻尼输出的特点，既满足结构高刚度连接的要求，又能通过横向大阻尼输出实现减隔振需求，解决了传统结构高刚度、高阻尼相互矛盾、不能共存的问题。
【专利说明】
-种航天器级间适配结构
技术领域
[0001] 本发明设及一种适配结构，具体设及一种航天器级间适配结构。
【背景技术】
[0002] 通常材料的弹性模量和损耗因子呈现相反的变化趋势，即弹性模量越高，损耗因 子越小。因此，利用W上材料作为承载结构其刚度和阻尼也表现出相应的变化特征，即结构 刚度越高、阻尼减振效果越差。
[0003] 典型的航天器级间适配结构包括星箭对接结构、星船的舱段连接结构、特殊设备 载荷与星船的连接结构等，级间适配结构需要具备良好的刚度，W保证航天器级间的可靠 连接，还要具有良好的阻尼减振特性，W提升产品的性能指标。
[0004] 国内外现有的航天器级间适配结构主要W巧架结构或半硬壳结构为主，具有良好 的连接刚度，但减隔振性能较差。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是:为解决传统航天器级间适配结构高刚度、高阻尼相互矛盾、不能 共存的问题，提供一种具有纵向高刚度、横向大阻尼输出的特点，既满足结构高刚度连接的 要求，又能通过横向大阻尼输出实现减隔振需求的航天器级间适配结构。
[0006] 本发明的技术方案是:一种航天器级间适配结构，它包括:上端框，下端框，用于支 撑上端框、下端框的支撑梁，支撑梁的两端分别通过上接头、下接头与上端框、下端框相连；
[0007] 支撑梁包括:一个或一个W上的屈曲梁，对屈曲梁施加轴向载荷P，使其在分叉部 位发生弯曲变形，待屈曲梁中间晓度达到设定q时，在屈曲梁的横向变形位置竖直安装连接 螺杆，连接螺杆的两端对称的套接有负刚度金属黃片，金属黃片由压紧螺栓头压制在连接 螺杆上，在金属黃片的两侧设置有阻尼垫片;阻尼垫片通过连接螺钉W及屈曲梁内侧的压 板实现固定;在屈曲梁内侧的两块压板之间设置有线性弹黃。
[000引有益效果：（1)本发明所设及的一种具有高刚度高阻尼特性的航天器级间适配结 构，具有纵向高刚度、横向大阻尼输出的特点，既满足结构高刚度连接的要求，又能通过横 向大阻尼输出实现减隔振需求，解决了传统结构高刚度、高阻尼相互矛盾、不能共存的问 题。对于星箭对接结构、载荷设备安装结构等，在保证较高连接刚度基础上，可W实现减隔 振，能够有效隔离运载器的恶劣条件，一方面降低了卫星或载荷设备的设计难度，另一方面 较大提升了航天器系统的性能指标。
[0009] (2)本发明所设及的一种具有高刚度高阻尼特性的航天器级间适配结构，其核屯、 部件是高刚度支撑梁，支撑梁的屈曲梁、线性弹黃、负刚度金属黃片、高阻尼垫片均为可设 计元件，通过调节各元件的设计参数，可实现级间适配结构刚度特性、减隔振性能和动态特 性的优化。
【附图说明】
[0010] 图1为本发明的结构示意图；
[0011] 图2为本发明中支撑梁的结构示意图；
[0012] 图3为本发明中屈曲梁的结构示意图；
[0013] 图4为本发明中屈曲梁受到载荷位移的示意图。
【具体实施方式】
[0014] 参见附图1，一种航天器级间适配结构，它包括:上端框1，下端框2，用于支撑上端 框1、下端框2的支撑梁5,支撑梁5的两端分别通过上接头3与下接头4连接上端框1、下端框 2;
[0015] 参见附图2、3,支撑梁5由一个或一个W上的屈曲梁7组成，支撑梁5由金属材料机 加或碳纤维复合材料一体固化成型，对屈曲梁7施加轴向载荷，使其在分叉部位发生弯曲变 形，待接近临界屈曲载荷时，在屈曲梁7的横向变形位置安装连接螺杆8,连接螺杆8的两端 对称的套接有负刚度金属黃片9,金属黃片9由压紧螺栓头13固定在连接螺杆8上，在金属黃 片9的两侧设置有阻尼垫片10;阻尼垫片10通过连接螺钉14W及屈曲梁7内侧的压板11实现 固定;在屈曲梁7内侧的两块压板11之间设置有线性弹黃12。
[0016] 对屈曲梁7作为一类典型的承载结构，当其轴向所受载荷接近临界屈曲载荷时表 现出轴向承载刚度大，横向刚度较小甚至为负的独特力学特征，沿横向串联线性弹黃12、阻 尼垫片10和负刚度金属黃片9实现阻尼单元大变形；同时，为了保证横向动态稳定性利用屈 曲梁横向刚度与线性弹黃和负刚度金属黃片9的等效刚度相匹配。
[0017] 通过改变屈曲梁7的初始倾角，可调节横向刚度和纵向刚度的大小，另外，线性弹 黃12、阻尼垫片10和负刚度金属黃片9也均为可设计元件，通过调节各元件的设计参数，可 改变级间适配结构的刚度、阻尼输出。因此，在设计级间适配结构时，可根据上级航天器(或 载荷设备)的刚度、阻尼需求，对适配结构进行针对性的设计。
[001引参见附图4,在初始状态下，单根屈曲梁7中间初始晓度qo,在垂向载荷P的作用下， 其末端垂向位移为y，中间晓度为q;
[0019]
[0020] 其中，Pe = EI(VL)2，L为屈曲梁7未变形时长度，E为材料弹性模量，I为曲梁截面惯 性矩。
[0021] 本发明所设及的适配结构与上级航天器间，既可W通过螺钉固定连接，也可W通 过火工锁实现连接与在轨分离。
[0022] 本发明所设及的级间适配结构下端框2上设置有通孔，作为级间适配结构与下端 航天器的固定连接接口。
[0023] 对于星箭适配结构、有分离需求的星船舱段连接结构，通过火工锁连接形式，可W 实现两级航天器的在轨分离;对于载荷设备、无分离需求的星船舱段连接结构，通过螺钉实 现固定连接。
【主权项】
1. 一种航天器级间适配结构，它包括：上端框（1)，下端框（2)，用于支撑所述上端框 (1)、下端框(2)的支撑梁(5)，所述支撑梁(5)的两端分别通过上接头(3)与下接头(4)与所 述上端框(1 )、所述下端框(2)相连，其特征在于： 所述支撑梁(5)包括:一个或一个W上的屈曲梁(7)，对所述屈曲梁(7)施加轴向载荷P， 使其在分叉部位发生弯曲变形，待屈曲梁(7)中间晓度达到设定q时，在所述屈曲梁(7)的横 向变形位置竖直安装连接螺杆(8)，所述连接螺杆(8)的两端对称的套接有负刚度金属黃片 (9)，所述金属黃片(9)由压紧螺栓头（13)压制在所述连接螺杆(8)上，在所述金属黃片(9) 的两侧设置有阻尼垫片（10);所述阻尼垫片（10)通过连接螺钉（14) W及所述屈曲梁(7)内 侧的压板（11)实现固定;在所述屈曲梁(7)内侧的两块所述压板（11)之间设置有线性弹黃 (12)。2. 如权利要求1所述的一种航天器级间适配结构，其特征在于，在初始状态下，单根屈 曲梁(7)中间初始晓度qo,在轴向载荷P的作用下，其末端垂向位移为y，中间晓度为q;其中，Pe = EI(VL)2，L为屈曲梁(7巧变形时长度，E为材料弹性模量，I为曲梁截面惯性 矩。3. 如权利要求1或2所述的一种航天器级间适配结构，其特征在于，所述支撑梁(5)由金 属材料机加或碳纤维复合材料一体固化成型。
【文档编号】B64G1/64GK105836164SQ201610269455
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】刘海平, 赵云鹏, 史文华
【申请人】北京空间飞行器总体设计部