一种用于火箭舱段的单元壁板结构的制作方法

本发明涉及一种运载火箭舱段设计技术领域，特别是一种用于火箭舱段的单元壁板结构。

背景技术：

随着近年来运载火箭每年发射数量由几发向几十发的急剧攀升，形成了高密度发射成为常态的局面。蒙皮桁条结构由于结构效率高和便于改装的优点而在运载火箭上得到广泛应用，但以蒙皮桁条+手工铆接形成的装配体为箭体舱段的基本结构形式不利于自动化生产，同时舱段由于状态繁多也造成无法大批量生产，造成箭体结构产品成为制约火箭批量生产交付的短线和瓶颈。

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，提供一种用于火箭舱段的单元壁板结构，实现通用产品化和减少产品构型的目标，减少铆钉结构设计时间，提升设计效率，取消铆钉铆接装配时间，提高了生产效率。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种用于火箭舱段的单元壁板结构，包括薄壁和n个高筋；其中，薄壁为中空圆柱形的火箭舱段外壁；薄壁水平放置；n个高筋固定安装在薄壁的外表面；且n个高筋与薄壁为一体化成型结构；n为大于等于50的正整数。

在上述的一种用于火箭舱段的单元壁板结构，所述的n个高筋沿薄壁轴向均匀排列；且n个高筋排列呈直线，直线与薄壁的轴向平行。

在上述的一种用于火箭舱段的单元壁板结构，相邻2个高筋的间距l1为170-180mm。

在上述的一种用于火箭舱段的单元壁板结构，所述高筋包括筋头、筋杆和筋座；其中，筋座固定安装在薄壁的外表面；筋杆竖直固定安装在筋座的顶端中部；筋头固定安装在筋杆的顶部。

在上述的一种用于火箭舱段的单元壁板结构，所述筋头为轴向垂直于薄壁轴线放置的立方体结构；筋头的轴向长度为800-3000mm；筋头的截面为正方形形状；筋头的边长l2为7.5-8.5mm。

在上述的一种用于火箭舱段的单元壁板结构，所述筋头正方形截面的四个拐角处设置有第一倒圆角，第一倒圆角的半径r1为2.8-3.2mm。

在上述的一种用于火箭舱段的单元壁板结构，所述筋杆为轴向垂直于薄壁轴线放置的立方体结构；筋杆的轴向长度为800-3000mm；筋杆的截面为矩形形状；筋杆的宽l3为2-2.5mm；筋杆的高l5为31.7-33.3mm。

在上述的一种用于火箭舱段的单元壁板结构，所述筋座轴向垂直于薄壁轴线放置的板状结构；筋座的轴向长度为800-3000mm；筋座的截面为矩形形状；筋座的宽l4为43-47mm；筋座的高l6为4.2-4.8mm。

在上述的一种用于火箭舱段的单元壁板结构，所述筋座与薄壁的接触处设置有第二倒圆角，第二倒圆角的半径r2为2.8-3.2mm。

在上述的一种用于火箭舱段的单元壁板结构，所述高筋采用铝锌镁合金材料。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明首次实现了薄壁与高筋的一体化结构形式设计：单元壁板的薄壁等同于原蒙皮桁条半硬壳结构的蒙皮结构，单元壁板的高筋部分等同于原蒙皮桁条半硬壳部分的桁条结构；单元壁板结构形式首次实现了蒙皮结构和桁条结构的整体组合成型的一体化结构形式，去除了原蒙皮桁条半硬壳结构的蒙皮与桁条结构之间的铆钉紧固件结构；

(2)本发明实现通用产品化和减少产品构型的目标：薄壁对原蒙皮桁条的半硬壳结构形式的蒙皮与桁条结构进行了优化组合，减少了产品间的差异性最终实现了同类产品的统一；

(3)本发明减少铆钉结构设计时间，提升设计效率：传统的高筋半硬壳结构包含大量的零件装配设计，零件装配设计包含有大量的铆钉设计，铆钉设计包括制孔要求、定位尺寸和铆钉规格等，此项设计工作占几乎占到设计人员设计工作量的30～40％左右。单元壁板结构由于取消了铆钉结构，所以实现了铆钉的规避设计，极大的提高了结构产品的设计效率；

(4)本发明取消铆钉铆接装配时间，提高生产效率：一个舱段一般使用铆钉数万个，铆接工艺无论是采用传统的手工气动铆接工艺和自动铆接设备铆接工艺，铆钉的铆接时间占弹箭体舱段装配时间的80％以上，单元壁板取消了铆钉结构，因此在弹箭体舱段结构装配中节省大量的时间，最终极大的提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明单元壁板结构剖面示意图；

图2为本发明高筋结构示意图。

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：

如图1所示为单元壁板结构剖面示意图，由图可知，一种用于火箭舱段的单元壁板结构，包括薄壁1和n个高筋2；其中，薄壁1为中空圆柱形的火箭舱段外壁；薄壁1水平放置；n个高筋2固定安装在薄壁1的外表面；且n个高筋2与薄壁1为一体化成型结构；n为大于等于50的正整数。因此高筋2与薄壁1不需要铆钉连接件进行连接。由于薄壁1和高筋2以及高筋2的间距l之间的参数组合经过了优化设计，所以不仅实现了通用产品化的目标，而且提升了设计和生产的效率。n个高筋2沿薄壁1轴向均匀排列；且n个高筋2排列呈直线，直线与薄壁1的轴向平行。相邻2个高筋2的间距l1为170-180mm。高筋2采用铝锌镁合金材料。

高筋2总截面积增加，承载能力也会随之增加，但是带来了重量的增加；高筋2分布间隔角度越密集，承载能力也会随之增加，同样也带来了重量的增加。因此根据高筋2总截面积和分布间隔角度，根据对承载能力的敏感性分析结果，最终确定高筋2总截面积和高筋2分布间隔角度的组合，对多种参数组合进行优化设计，最终获得最佳的参数组合。

如图2所示为高筋结构示意图，有图可知，高筋2包括筋头21、筋杆22和筋座23；其中，筋座23固定安装在薄壁1的外表面；筋杆22竖直固定安装在筋座23的顶端中部；筋头21固定安装在筋杆22的顶部。

其中，筋头21为轴向垂直于薄壁1轴线放置的立方体结构；筋头21的轴向长度为800-3000mm；筋头21的截面为正方形形状；筋头21的边长l2为7.5-8.5mm。筋头21正方形截面的四个拐角处设置有第一倒圆角，第一倒圆角的半径r1为2.8-3.2mm。

筋杆22为轴向垂直于薄壁1轴线放置的立方体结构；筋杆22的轴向长度为800-3000mm；筋杆22的截面为矩形形状；筋杆22的宽l3为2-2.5mm；筋杆22的高l5为31.7-33.3mm。

筋座23轴向垂直于薄壁1轴线放置的板状结构；筋座23的轴向长度为800-3000mm；筋座23的截面为矩形形状；筋座23的宽l4为43-47mm；筋座23的高l6为4.2-4.8mm。筋座23与薄壁1的接触处设置有第二倒圆角，第二倒圆角的半径r2为2.8-3.2mm。

本发明将显著提高舱段的设计效率，设计周期降低50％。同时显著减少舱段手工操作，提高自动化生产水平，形成适合大批量、高效率的生产能力，生产周期缩短40％。

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。

技术特征：

技术总结
一种用于火箭舱段的单元壁板结构，涉及运载火箭舱段设计技术领域；薄壁和n个高筋；其中，薄壁为中空圆柱形的火箭舱段外壁；薄壁水平放置；n个高筋固定安装在薄壁的外表面；且n个高筋与薄壁为一体化成型结构；n个高筋沿薄壁轴向均匀排列；且n个高筋排列呈直线，直线与薄壁的轴向平行；高筋包括筋头、筋杆和筋座；其中，筋座固定安装在薄壁的外表面；筋杆竖直固定安装在筋座的顶端中部；筋头固定安装在筋杆的顶部；本发明实现通用产品化和减少产品构型的目标，减少铆钉结构设计时间，提升设计效率，取消铆钉铆接装配时间，提高了生产效率。

技术研发人员：张东;李泽琛;任东鸿;王会平;张登宇;张薇;闫伟;卢红立;王端志;杨楠
受保护的技术使用者：北京宇航系统工程研究所;中国运载火箭技术研究院
技术研发日：2018.09.20
技术公布日：2019.01.18