组合式气瓶安装组件及安装方法、姿控动力系统与流程

本申请属于液体火箭发动机技术领域，具体涉及一种组合式气瓶安装组件及安装方法、姿控动力系统。

背景技术：

姿控动力系统是为火箭的末速修正和姿态控制提供动力的系统，是运载火箭的重要组成部分。末速修正可以用于为卫星提供完美的入轨速度；姿态控制可以为火箭提供俯仰、偏航和滚转的控制力矩，确保火箭稳定飞行和卫星以正确姿势入轨。

气瓶作为姿控动力系统的重要部件，可以为姿控动力系统提供工作所需的压力源。在传统姿控动力系统中，采用单独安装的方式对各个气瓶分别进行固定。对于有多个气瓶的姿控动力系统，现有这种单独安装的方式会导致气瓶安装结构的总质量太大，气瓶安装不紧凑，占用过多航天飞行器舱内的空间。

技术实现要素：

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种组合式气瓶安装组件及安装方法、姿控动力系统。

根据本申请实施例的第一方面，本申请提供了一种组合式气瓶安装组件，其包括：

前支架组件，用于对气瓶首端进行支撑；

后支架，用于对气瓶尾端进行支撑；

所述前支架组件包括中心支撑机构和外围固定机构，其中所述外围固定机构设置在所述中心支撑机构远离中心的外侧；

所述外围固定机构包括分别对应多个气瓶的多个前支架，所述外围固定机构用于通过所述多个前支架分别对多个气瓶进行固定。

如上所述的组合式气瓶安装组件，所述中心支撑机构包括中心件和第一连接杆；所述中心件的侧壁上向外延伸设置有三个以上所述第一连接杆，各所述第一连接杆围绕所述中心件均匀间隔设置；

所述外围固定机构包括第二连接杆；

所述前支架包括支腿、支撑部和连接部，所述支撑部采用内凹的弧形结构，所述支撑部的底部设置有所述支腿，所述支撑部顶端的两侧设置有所述连接部；

所述第一连接杆与中心件连接的一端的相对端设置有所述第二连接杆，所述第二连接杆的两端分别与相邻的两个所述前支架上的所述连接部固定连接；

所述后支架采用与所述前支架相同的结构。

如上所述的组合式气瓶安装组件，所述连接部上设置有安装孔，所述安装孔借助紧固件将所述第二连接杆和前支架进行连接。

如上所述的组合式气瓶安装组件，所述连接部采用卡接机构，所述卡接机构为凸块与凹孔相互卡接的结构，或者为带弹性卡臂的金属卡扣与卡槽的配合结构。

如上所述的组合式气瓶安装组件，所述组合式气瓶安装组件还包括箍带，所述箍带用于将气瓶与所述前支架和后支架进行安装固定。

如上所述的组合式气瓶安装组件，所述支撑部的内凹面上设置有缓冲层。

如上所述的组合式气瓶安装组件，所述中心件的侧壁上向外延伸设置有四个所述第一连接杆，四个所述第一连接杆围绕所述中心件以90°间隔均匀设置。

如上所述的组合式气瓶安装组件，所述弧形结构的半径与待安装的气瓶的半径相吻合。

根据本申请实施例的第二方面，本申请还提供了一种组合式气瓶安装组件的安装方法，其包括以下步骤：

提供前支架组件和多个后支架，所述前支架组件包括中心支撑机构和外围固定机构，其中所述外围固定机构设置在所述中心支撑机构远离中心的外侧，且所述外围固定机构包括分别对应多个气瓶的多个前支架；

将多个气瓶的首端分别放置在所述多个前支架，并将气瓶的尾端分别放置在所述多个后支架上；

利用箍带将多个气瓶与所述多个前支架和多个后支架分别进行安装固定；

将气瓶、前支架组件和后支架作为一个整体安装在姿控动力系统中。

如上所述的组合式气瓶安装组件的安装方法，所述提供前支架组件和多个后支架之前包括：将多个前支架、中心件、至少三个第一连接杆和至少三个第二连接杆组装成所述前支架组件，其中所述第一连接杆的一端连接所述中心件的侧壁，且另一端连接所述第二连接杆，所述第二连接杆的两端分别连接两个所述前支架。

根据本申请实施例的第三方面，本申请还提供了一种姿控动力系统，其包括上述任一项所述的组合式气瓶安装组件、气瓶和贮箱；多个所述气瓶固定安装在所述组合式气瓶安装组件中，所述组合式气瓶安装组件中的前支架组件为主承力结构，所述后支架为辅助支撑结构；多个所述贮箱均匀设置在所述姿控动力系统的安装板上，安装在所述组合式气瓶安装组件中的所述气瓶插空设置在相邻所述贮箱之间的区域内。

根据本申请的上述具体实施方式可知，至少具有以下有益效果：本申请通过设置前支架组件和后支架，对多个气瓶进行组合安装，安装紧凑，能够提高系统的集成度和气瓶安装的结构刚度，进而节省航天飞行器舱内的空间。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本申请所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本申请的说明书的一部分，其示出了本申请的实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本申请的原理。

图1为本申请实施例提供的一种组合式气瓶安装组件与气瓶的安装结构的俯视图。

图2为本申请实施例提供的一种组合式气瓶安装组件与气瓶的安装结构的主视图。

图3为本申请实施例提供的一种组合式气瓶安装组件中前支架组件的主视图。

图4为本申请实施例提供的一种组合式气瓶安装组件中前支架组件的俯视图。

图5为本申请实施例提供的一种姿控动力系统中贮箱与气瓶的安装结构示意图。

附图标记说明：

1、前支架组件；11、前支架；111、支腿；112、支撑部；113、连接部；12、中心件；13、第一连接杆；14、第二连接杆；2、后支架；3、箍带；10、气瓶；20、贮箱。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本申请所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本申请内容的实施例后，当可由本申请内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本申请内容的精神与范围。

本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，但并不作为对本申请的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本申请，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以细微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的细微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。

图1为本申请实施例提供的一种组合式气瓶安装组件与气瓶的安装结构的俯视图。图2为本申请实施例提供的一种组合式气瓶安装组件与气瓶的安装结构的主视图。如图1和图2所示，本申请组合式气瓶安装组件包括前支架组件1和后支架2，其中，前支架组件1用于对气瓶首端进行支撑，后支架2用于对气瓶尾端进行支撑。前支架组件1包括前支架11、中心件12、第一连接杆13和第二连接杆14。后支架2采用与前支架11相同的结构，下面以前支架11为例，具体说明前支架11的结构。

前支架11包括支腿111、支撑部112和连接部113，支腿111、支撑部112和连接部113可以一体成型，也可以通过焊接等方式固定连接在一起。支撑部112采用内凹的弧形结构，弧形结构的半径与待安装的气瓶的半径相吻合。支撑部112的底部设置有支腿111，支撑部112顶端的两侧设置有连接部113。可以理解的是，支腿111设置在支撑部112底部，用于对支撑部112进行支撑。

中心件12的侧壁上向外延伸设置有三个以上第一连接杆13，各第一连接杆13围绕中心件12均匀间隔设置。第一连接杆13与中心件12连接的一端的相对端设置有第二连接杆14，第二连接杆14的两端分别与相邻的两个前支架11上的连接部113固定连接。其中，连接部113上可以设置安装孔，安装孔借助螺栓、螺母等紧固件将第二连接杆14和前支架11进行连接。具体地，第一连接杆13与中心件12连接的一端的相对端可以与第二连接件垂直连接。

在其他实施例中，连接部113还可以采用卡接机构，例如，凸块与凹孔(或凹槽)相互卡接的结构。卡接机构还可以为带弹性卡臂的金属卡扣与卡槽的配合结构。

在本实施例中，前支架11、中心件12、第一连接杆13和第二连接杆14可以分别单独加工，加工完成后，再将前支架11、中心件12、第一连接杆13和第二连接杆14组装成前支架组件1，这样能够降低各零件的加工难度，节约材料的成本。其中，中心件12和第一连接杆13可以一体成型。

中心件12、第一连接杆13和第二连接杆14用于加强前支架11在气瓶轴线方向的刚度。后支架实现对气瓶尾端的支撑，并进一步提高整个安装结构的刚度。

在本实施例中，本申请组合式气瓶安装组件还包括箍带3，箍带3用于将气瓶与前支架11和后支架2进行安装固定，进一步提高气瓶与组合式气瓶安装组件的安装牢固度。

在本实施例中，支撑部112的内凹面上设置有缓冲层(图中未示出)，通过设置缓冲层，增大支撑部112与气瓶之间的摩擦，保证气瓶与前支架11或后支架2固定后不会滑动，而且缓冲层还能够进行压力的缓冲，进一步增强前支架11或后支架2对气瓶的保护。具体地，缓冲层采用非金属垫片，例如橡胶垫片、硅胶垫片等。

采用本申请种组合式气瓶安装组件对气瓶进行安装时，安装方法包括以下步骤：

首先，将前支架11、中心件12、第一连接杆13和第二连接杆14组装成前支架组件1。

其次，将气瓶的首端放置在前支架组件1的支撑部112，并将气瓶的尾端放置在后支架2组件上。

再次，利用箍带3将气瓶与前支架11和后支架2分别进行安装固定。

最后，将气瓶、前支架组件1和后支架2作为一个整体安装在姿控动力系统中。

采用本申请种组合式气瓶安装组件对气瓶进行安装固定，能够提高系统的集成度和气瓶安装的结构刚度，进而节省航天飞行器舱内的空间。

实施例一

图3为本申请实施例一提供的一种组合式气瓶安装组件中前支架组件的主视图。图4为本申请实施例一提供的一种组合式气瓶安装组件中前支架组件的俯视图。如图3和图4所示，组合式气瓶安装组件包括前支架组件1和后支架2，其中，前支架组件1用于对气瓶首端进行支撑，后支架2用于对气瓶尾端进行支撑。前支架组件1包括前支架11、中心件12、第一连接杆13和第二连接杆14。后支架2采用与前支架11相同的结构。

前支架11包括支腿111、支撑部112和连接部113，支腿111、支撑部112和连接部113一体成型，支撑部112采用内凹的弧形结构，弧形结构的半径与待安装的气瓶的半径相吻合。支撑部112的底部设置有支腿111，支撑部112顶端的两侧设置有连接部113。

中心件12的侧壁上向外延伸设置有四个第一连接杆13，四个第一连接杆13围绕中心件12以90°间隔均匀设置，这样中心件12与四个第一连接杆13构成十字交叉形结构。第一连接杆13与中心件12连接的一端的相对端与第二连接杆14的中点处垂直连接。

第二连接杆14的两端分别与相邻的两个前支架11上的连接部113固定连接。其中，连接部113上设置有安装孔，安装孔借助螺栓、螺母等紧固件将第二连接杆14和前支架11进行连接。

在本实施例中，中心件12与第一连接杆13一体成型，前支架11和第二连接杆14都单独加工，加工完成后，再将前支架11、中心件12、第一连接杆13和第二连接杆14组装成前支架组件1，这样能够降低各零件的加工难度，节约材料的成本。

中心件12、第一连接杆13和第二连接杆14用于加强前支架11在气瓶轴线方向的刚度。支架实现对气瓶尾端的支撑，并进一步提高整个安装结构的刚度。

前支架11和后支架2上还设置有箍带3，箍带3用于将气瓶与前支架11和后支架2进行安装固定，进一步提高气瓶与组合式气瓶安装组件的安装牢固度。

实施例二

如图1～4所示，组合式气瓶安装组件包括前支架组件1和后支架2，其中，前支架组件1用于对气瓶首端进行支撑，后支架2用于对气瓶尾端进行支撑。前支架组件1包括前支架11、中心件12、第一连接杆13和第二连接杆14。后支架2采用与前支架11相同的结构。

前支架11包括支腿111、支撑部112和连接部113，支腿111、支撑部112和连接部113一体成型，支撑部112采用内凹的弧形结构，弧形结构的半径与待安装的气瓶的半径相吻合。支撑部112的底部设置有支腿111，支撑部112顶端的两侧设置有连接部113。支撑部112的内凹面上还设置有硅胶垫片，硅胶垫片作为缓冲层能够保证气瓶与前支架11或后支架2固定后不会滑动，而且硅胶垫片还能够进行压力的缓冲，进一步增强前支架11或后支架2对气瓶的保护。

中心件12的侧壁上向外延伸设置有五个第一连接杆13，五个第一连接杆13围绕中心件12以72°间隔均匀设置。第一连接杆13与中心件12连接的一端的相对端与第二连接杆14的中点处垂直连接。

第二连接杆14的两端分别与相邻的两个前支架11上的连接部113固定连接。其中，连接部113上设置有凸块，第二连接杆14的两端设置有凹槽，通过凸块与凹槽的相互卡接，将第二连接杆14与前支架11固定连接在一起。

在本实施例中，前支架11、中心件12、第一连接杆13和第二连接杆14都单独加工。中心件12与第一连接杆13为相互独立的零件，第一连接杆13的一端与中心件12的侧壁固定连接，其另一端与第二连接杆14固定连接。加工完成后，再将前支架11、中心件12、第一连接杆13和第二连接杆14组装成前支架组件1，这样能够降低各零件的加工难度，节约材料的成本。

中心件12、第一连接杆13和第二连接杆14用于加强前支架11在气瓶轴线方向的刚度。支架实现对气瓶尾端的支撑，并进一步提高整个安装结构的刚度。

前支架11和后支架2上还设置有箍带3，箍带3用于将气瓶与前支架11和后支架2进行安装固定，进一步提高气瓶与组合式气瓶安装组件的安装牢固度。

如图5所示，本申请还提供了一种姿控动力系统，其包括上述组合式气瓶安装组件、气瓶10和贮箱20。多个气瓶10固定安装在组合式气瓶安装组件中，组合式气瓶安装组件中的前支架组件1为主承力结构，后支架2为辅助支撑结构。多个贮箱20均匀设置在姿控动力系统的安装板上，将安装在组合式气瓶安装组件中的气瓶10插空设置在相邻贮箱20之间的区域内。

具体地，姿控动力系统包括四个球形结构的贮箱20、四台圆柱形结构的气瓶10和上述组合式气瓶安装组件。组合式气瓶安装组件包括四个前支架11和四个后支架2。中心件12的侧壁上向外延伸设置有四个第一连接杆13，四个第一连接杆13围绕中心件12以90度间隔均匀设置。每个气瓶10均由一个前支架11和一个后支架2进行支撑。四个球形结构的贮箱20均匀设置在姿控动力系统的安装板上，四个气瓶10均插空安装在相邻贮箱20之间的区域内。

本申请姿控动力系统中气瓶安装紧凑，能够节省航天飞行器舱内的空间，从而提高姿控动力系统的集成度，降低结构质量。

以上所述仅为本申请示意性的具体实施方式，在不脱离本申请的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本申请保护的范围。