分体组合式的多层隔热组件固定装置

本技术属于航天热控，具体是一种分体组合式的多层隔热组件固定装置。

背景技术：

1、多层隔热组件是航天器表面最常用的隔热材料，在太空高真空及失重的环境下具有优异的隔热性能。常用的航天器多层隔热组件固定方式有尼龙网兜扎、尼龙搭扣搭接、销钉-压片组件三种固定方式。

2、尼龙网兜扎与尼龙卡扣搭接这两种固定方式，除了材料固定松紧度及牢固性有限外，在长期的辐照及高真空环境下尼龙材料会被破坏，导致力学性能产生较大衰减。

3、销钉-压片组件中销钉分为底座和柱头两个部分，底座起到组件整体的固定作用，柱头用来贯穿多层隔热组件并由内外压片卡入柱头卡槽进行多层隔热组件的固定，这种固定方式具有更优的稳定性和可靠性。

4、随着我国航天事业的发展，面向“极端宇宙、时空涟漪、日地全景、宜居行星、太空格物”等重大科学主题的空间探索逐渐展开，一些高精度探测载荷需要更加牢固和可靠的隔热材料以保证其更加稳定的温度环境，因此相比于尼龙网兜扎与尼龙卡扣搭接，销钉-压片组件是更为合适的固定方式。

5、目前传统的销钉-压片组件，销钉部分的底座和柱头采用同种材料整体加工制成，底座通常为平面并采用硅橡胶固定，这种形式的组件会出现以下问题：

6、1.销钉柱头结构受压片多次安装和拆卸容易产生磨损和变形，需要及时更换，然而整体加工的销钉无法实现柱头更换；同时，底座通常采用硅橡胶固定，硅橡胶固化后销钉整体拆卸非常困难，并且拆卸过程容易造成航天器表面损伤。

7、2.销钉整体加工方法只能选用一种制备材料，当底座以螺钉方式固定时通常选择钛合金材料以保证力学强度，柱头长度通常从10mm到40mm不等，加工原料必须满足销钉整体包络长度，因此柱头采用钛合金加工会极大提高研制成本。

8、3.相对于聚酰亚胺等有机材料，整体钛合金加工的销钉组件柱头部分漏热更多，导致多层隔热组件对外部环境变化的热阻尼性能变差，从而降低多层隔热组件的隔热效果，影响航天器内部载荷的温度稳定性。

9、4.多层隔热组件固定装置按照研制计划会提前进行设计加工，若后续研制过程出现技术状态更改(例如多层隔热组件由一块改为多块搭接，导致柱头长度和卡槽数量更改；安装面从平面改为曲面状态，导致底座贴合形状改变等等)，原有加工的一体化销钉组件将无法使用，需要重新进行设计加工，显著增加了研制时间和成本。

10、5.多层隔热组件的固定表面特征多种多样，例如舱板平面，遮光罩圆锥形曲面、天线抛物面、张力储箱球形曲面或者仅依靠多层隔热组件相互搭接的柔性表面，对于力学响应较大的位置还需采用螺钉固定，因此销钉部分的平面底座不具有很好的适应性。

技术实现思路

1、针对以上传统销钉-压片组件出现的问题，本实用新型提出一种分体组合式的多层隔热组件固定装置，通过将销钉底座和销钉柱头分别设计加工，销钉底座根据安装位置力学环境采用钛合金或者聚酰亚胺等材料，底座可以根据安装面特征设置成不同贴合形状或者螺钉结构；销钉柱头采用聚酰亚胺等材料并根据多层隔热组件状态设计长度和卡槽数量；底座和柱头通过插扣形式进行任意组合连接，适应于多种固定场景。同时，实用新型了柱头拆解工具，无论销钉是否固定在航天器表面都可以快速、无损、安全地进行柱头拆解。

2、本实用新型的技术解决方案如下：

3、一方面，本实用新型提供一种分体组合式的多层隔热组件固定装置，其特点在于，包括：

4、销钉柱头，呈长圆柱体状，用于贯穿多层隔热组件，表面由上至下等间距分布有供压片嵌入的压片卡槽，底部设有柱头-底座接口；

5、压片，为圆形，具有由圆点向圆周延伸的开口槽，该开口槽可插入所述压片卡槽内，使所述压片与销钉柱头固定，每二片压片之间设置多层隔热组件；

6、销钉底座，固定在航天器表面，具有底座-柱头接口，用于与所述柱头-底座接口配合连接，使所述销钉柱头固定在在销钉底座上。

7、进一步，所述销钉底座的底部为底座安装结构，用于与航天器安装面相贴合，该底座安装结构为平面、抛物面或球面采用硅橡胶固化安装；

8、所述销钉底座的上部为底座-柱头接口，用来与销钉柱头对接，该底座-柱头接口呈中空四面体形状，外部有加强结构以提高接口强度，内壁有两个相对的斜面，用来引导柱头组合对接，斜面相对于垂直面呈θ角度(约20°左右)，接口底部两面开有一定高度(h3)的方形槽用来固定所述销钉柱头的插扣结构。

9、进一步，所述销钉柱头的中部为柱头主体，底部为柱头-底座接口，所述柱头-底座接口的外端处倒圆角，长度为10～40mm，该柱头-底座接口的前端呈倒钩状，形成插扣结构，供所述底座-柱头接口嵌入，实现柱头-底座接口与底座-柱头接口(1-2)的对接。

10、进一步，所述压片的内部圆形孔直径3mm，靠近内部圆形开口有一段宽度2.4mm，长度4.1mm的引导槽，引导槽外部开口角度40°。

11、进一步，所述销钉底座的底面与航天器安装面通过螺钉固定，螺钉形式的安装接口可以作为多层隔热组件的等电位接地接口。

12、进一步，销钉柱头采用聚酰亚胺等有机材料制成，压片采用聚酰亚胺等有机材料制成，销钉底座采用钛合金或聚酰亚胺等材料制成。

13、进一步，还包括柱头拆解工具，该柱头拆解工具的前端具有能够推动柱头-底座接口插扣的斜面相适配，采用金属材料加工而成。

14、该柱头拆解工具的前端含有能够推动柱头-底座接口插扣的斜面，且该斜面的尺寸与所柱头-底座接口的倒钩形尺寸相匹配，能从两个方向推动插扣向底座-柱头接口的中心聚合，从而将其取出，该柱头拆解工具的后端为手持式长柄，采用弹性较好金属材料加工。

15、另一方面，一种分体组合式的多层隔热组件固定装置的安装方法，其特点在于，包括如下步骤：

16、步骤1.按照要求在多层隔热组件上进行由销钉柱头定位的开孔操作；根据设计情况进行销钉底座与柱头的配对组合；

17、步骤2.销钉柱头安装：

18、情况1.对于贴合面安装的销钉底座采用硅橡胶固定，在底座均匀涂抹硅橡胶并固定在安装位置进行固化，固化过程中销钉底座尽量保持与重力同向，对于不能保持同向的采用工具辅助保持销钉底座无滑移；

19、情况2.对于螺钉形式的销钉底座，安装前在螺纹上涂抹结构防松胶并在安装时按照要求加载力矩，对于需要多层隔热组件等电位接地的情形，需在底座固定时提前安装接地片并布局接地线走线；

20、情况3.对于没有结构支撑安装的多块多层隔热组件搭接的情形，可采用平面底座的销钉柱头从最底部多层隔热组件穿入，采用聚酰亚胺压敏胶将销钉底座与最底部多层隔热组件进行固定；

21、步骤3.在销钉柱头上安装压片：手持压片将其推入到销钉柱头对应的压片卡槽内；

22、步骤4.多层隔热组件上的孔位按顺序依次穿过销钉柱头，查看多层隔热组件和销钉柱头的配合尺寸并进行修整，修整过后安装外部压片，完成多层的固定；

23、对于两块及以上的多层隔热组件搭接的情形，首先按照前述完成底层多层隔热组件的安装，随后再逐层向上安装其他多层隔热组件并进行修整，修整后在外侧完成最后的压片固定；

24、步骤5.进行多层隔热组件接地操作；

25、步骤6.多层隔热组件外观、接地情况检查，确认状态后安装结束。

26、进一步，所述根据设计情况进行销钉底座与柱头的配对组合，具体是：

27、在设计之初，根据固定表面状态、力学要求确定销钉底座的安装方式、曲面与螺钉特征、加工材料；根据多层隔热组件状态确定销钉柱头的材料、长度、卡槽数量；通过工艺设计确定投产加工固定装置的各个组件数量并留有余量。

28、进一步，所述步骤5.进行多层隔热组件接地操作，具体是：

29、对于销钉底座采用贴合方式固定的多层隔热组件电位接地线需接入整星地，螺钉方式固定的多层隔热组件电位接地线与提前设置的接地线进行对接；

30、另一方面，本实用新型还提供固定状态下的多层隔热组件拆装方法，其特点在于，包括步骤：

31、步骤1.拆除多层隔热组件与卫星之间连接的接地线，拆下多层隔热组件上方的压片；

32、步骤2.按照多层隔热组件搭接顺序，首先将最外层多层隔热组件拆下，随后逐层依次拆下内部多层隔热组件；

33、一种分体组合式的多层隔热组件固定装置的柱头更换操作，包括：

34、步骤1.拆除需要更换柱头的固定装置附近的多层隔热组件与卫星之间的接地线，拆下多层隔热组件上方的压片；

35、步骤2.拆除需要更换柱头的固定装置附近的多层隔热组件，按照多层隔热组件搭接顺序，首先将最外层多层隔热组件拆下，随后逐层依次拆下内部多层隔热组件；

36、步骤3.利用柱头拆解工具将需要更换的销钉柱头从销钉底座拆下,完成柱头更换。

37、与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

38、1.本实用新型相对于传统的销钉结构，可以实现销钉柱头结构的更换，无论销钉底座是否固定在航天器上都可以利用拆解工具进行销钉柱头快速、无损、安全地拆解并安装新的柱头；

39、2.本实用新型相对于传统的销钉结构，采用销钉底座、柱头分体式设计，通过插扣对接的方式进行任意组合，可以根据不同的安装方式和力学要求选择加工材料，从而极大地节省研制成本；

40、3.相对于选用钛合金等整体加工的销钉，柱头可采用隔热性更好的聚酰亚胺等非金属材料，从而降低多层隔热组件漏热，对内部载荷起到了更好的保温作用；

41、4.销钉底座和柱头可以分别设计成标准件，并根据实际情况分配其加工数量并留有余量，当技术状态出现更改时，本实用新型可以通过更改销钉底座和柱头的组合方式灵活地应对更改状态，从而节省了大量加工时间和成本；

42、5.可以根据固定表面情况加工成各种样式的销钉底座，同时可根据工艺情况设置为贴合面安装或者螺钉安装，金属螺钉底座可以作为多层隔热组件等电位接地的接口，以满足多层隔热组件的安装和等电位接地需求；

43、6.在本实用新型中，研制结束后使用过的销钉柱头可以从销钉底座上拆下，螺钉底座也可以从航天器表面拆下，经过检验合格的固定装置可以顺延到下一个型号中使用，提高了产品的使用效率。