一種航天器級間適配結構的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種適配結構，具體涉及一種航天器級間適配結構。一種航天器級間適配結構，它包括：上端框(1)，下端框(2)，支撐梁(5)，上接頭(3)與下接頭(4)，支撐梁(5)由一個或一個以上的屈曲梁(7)組成，對屈曲梁(7)施加軸向載荷，使其在分叉部位發生彎曲變形，待接近臨界屈曲載荷時，在歐拉屈曲梁(7)的橫向變形位置安裝連接螺桿(8)、負剛度金屬簧片(9)、阻尼墊片(10)、線性彈簧(12)。本發明具有縱向高剛度、橫向大阻尼輸出的特點，既滿足結構高剛度連接的要求，又能通過橫向大阻尼輸出實現減隔振需求，解決了傳統結構高剛度、高阻尼相互矛盾、不能共存的問題。
【專利說明】
-種航天器級間適配結構
技術領域
[0001] 本發明設及一種適配結構，具體設及一種航天器級間適配結構。
【背景技術】
[0002] 通常材料的彈性模量和損耗因子呈現相反的變化趨勢，即彈性模量越高，損耗因 子越小。因此，利用W上材料作為承載結構其剛度和阻尼也表現出相應的變化特征，即結構 剛度越高、阻尼減振效果越差。
[0003] 典型的航天器級間適配結構包括星箭對接結構、星船的艙段連接結構、特殊設備 載荷與星船的連接結構等，級間適配結構需要具備良好的剛度，W保證航天器級間的可靠 連接，還要具有良好的阻尼減振特性，W提升產品的性能指標。
[0004] 國內外現有的航天器級間適配結構主要W巧架結構或半硬殼結構為主，具有良好 的連接剛度，但減隔振性能較差。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是:為解決傳統航天器級間適配結構高剛度、高阻尼相互矛盾、不能 共存的問題，提供一種具有縱向高剛度、橫向大阻尼輸出的特點，既滿足結構高剛度連接的 要求，又能通過橫向大阻尼輸出實現減隔振需求的航天器級間適配結構。
[0006] 本發明的技術方案是:一種航天器級間適配結構，它包括:上端框，下端框，用于支 撐上端框、下端框的支撐梁，支撐梁的兩端分別通過上接頭、下接頭與上端框、下端框相連；
[0007] 支撐梁包括:一個或一個W上的屈曲梁，對屈曲梁施加軸向載荷P，使其在分叉部 位發生彎曲變形，待屈曲梁中間曉度達到設定q時，在屈曲梁的橫向變形位置豎直安裝連接 螺桿，連接螺桿的兩端對稱的套接有負剛度金屬黃片，金屬黃片由壓緊螺栓頭壓制在連接 螺桿上，在金屬黃片的兩側設置有阻尼墊片;阻尼墊片通過連接螺釘W及屈曲梁內側的壓 板實現固定;在屈曲梁內側的兩塊壓板之間設置有線性彈黃。
[000引有益效果：（1)本發明所設及的一種具有高剛度高阻尼特性的航天器級間適配結 構，具有縱向高剛度、橫向大阻尼輸出的特點，既滿足結構高剛度連接的要求，又能通過橫 向大阻尼輸出實現減隔振需求，解決了傳統結構高剛度、高阻尼相互矛盾、不能共存的問 題。對于星箭對接結構、載荷設備安裝結構等，在保證較高連接剛度基礎上，可W實現減隔 振，能夠有效隔離運載器的惡劣條件，一方面降低了衛星或載荷設備的設計難度，另一方面 較大提升了航天器系統的性能指標。
[0009] (2)本發明所設及的一種具有高剛度高阻尼特性的航天器級間適配結構，其核屯、 部件是高剛度支撐梁，支撐梁的屈曲梁、線性彈黃、負剛度金屬黃片、高阻尼墊片均為可設 計元件，通過調節各元件的設計參數，可實現級間適配結構剛度特性、減隔振性能和動態特 性的優化。
【附圖說明】
[0010] 圖1為本發明的結構示意圖；
[0011] 圖2為本發明中支撐梁的結構示意圖；
[0012] 圖3為本發明中屈曲梁的結構示意圖；
[0013] 圖4為本發明中屈曲梁受到載荷位移的示意圖。
【具體實施方式】
[0014] 參見附圖1，一種航天器級間適配結構，它包括:上端框1，下端框2，用于支撐上端 框1、下端框2的支撐梁5,支撐梁5的兩端分別通過上接頭3與下接頭4連接上端框1、下端框 2;
[0015] 參見附圖2、3,支撐梁5由一個或一個W上的屈曲梁7組成，支撐梁5由金屬材料機 加或碳纖維復合材料一體固化成型，對屈曲梁7施加軸向載荷，使其在分叉部位發生彎曲變 形，待接近臨界屈曲載荷時，在屈曲梁7的橫向變形位置安裝連接螺桿8,連接螺桿8的兩端 對稱的套接有負剛度金屬黃片9,金屬黃片9由壓緊螺栓頭13固定在連接螺桿8上，在金屬黃 片9的兩側設置有阻尼墊片10;阻尼墊片10通過連接螺釘14W及屈曲梁7內側的壓板11實現 固定;在屈曲梁7內側的兩塊壓板11之間設置有線性彈黃12。
[0016] 對屈曲梁7作為一類典型的承載結構，當其軸向所受載荷接近臨界屈曲載荷時表 現出軸向承載剛度大，橫向剛度較小甚至為負的獨特力學特征，沿橫向串聯線性彈黃12、阻 尼墊片10和負剛度金屬黃片9實現阻尼單元大變形；同時，為了保證橫向動態穩定性利用屈 曲梁橫向剛度與線性彈黃和負剛度金屬黃片9的等效剛度相匹配。
[0017] 通過改變屈曲梁7的初始傾角，可調節橫向剛度和縱向剛度的大小，另外，線性彈 黃12、阻尼墊片10和負剛度金屬黃片9也均為可設計元件，通過調節各元件的設計參數，可 改變級間適配結構的剛度、阻尼輸出。因此，在設計級間適配結構時，可根據上級航天器(或 載荷設備)的剛度、阻尼需求，對適配結構進行針對性的設計。
[001引參見附圖4,在初始狀態下，單根屈曲梁7中間初始曉度qo,在垂向載荷P的作用下， 其末端垂向位移為y，中間曉度為q;
[0019]
[0020] 其中，Pe = EI(VL)2，L為屈曲梁7未變形時長度，E為材料彈性模量，I為曲梁截面慣 性矩。
[0021] 本發明所設及的適配結構與上級航天器間，既可W通過螺釘固定連接，也可W通 過火工鎖實現連接與在軌分離。
[0022] 本發明所設及的級間適配結構下端框2上設置有通孔，作為級間適配結構與下端 航天器的固定連接接口。
[0023] 對于星箭適配結構、有分離需求的星船艙段連接結構，通過火工鎖連接形式，可W 實現兩級航天器的在軌分離;對于載荷設備、無分離需求的星船艙段連接結構，通過螺釘實 現固定連接。
【主權項】
1. 一種航天器級間適配結構，它包括：上端框（1)，下端框（2)，用于支撐所述上端框 (1)、下端框(2)的支撐梁(5)，所述支撐梁(5)的兩端分別通過上接頭(3)與下接頭(4)與所 述上端框(1 )、所述下端框(2)相連，其特征在于： 所述支撐梁(5)包括:一個或一個W上的屈曲梁(7)，對所述屈曲梁(7)施加軸向載荷P， 使其在分叉部位發生彎曲變形，待屈曲梁(7)中間曉度達到設定q時，在所述屈曲梁(7)的橫 向變形位置豎直安裝連接螺桿(8)，所述連接螺桿(8)的兩端對稱的套接有負剛度金屬黃片 (9)，所述金屬黃片(9)由壓緊螺栓頭（13)壓制在所述連接螺桿(8)上，在所述金屬黃片(9) 的兩側設置有阻尼墊片（10);所述阻尼墊片（10)通過連接螺釘（14) W及所述屈曲梁(7)內 側的壓板（11)實現固定;在所述屈曲梁(7)內側的兩塊所述壓板（11)之間設置有線性彈黃 (12)。2. 如權利要求1所述的一種航天器級間適配結構，其特征在于，在初始狀態下，單根屈 曲梁(7)中間初始曉度qo,在軸向載荷P的作用下，其末端垂向位移為y，中間曉度為q;其中，Pe = EI(VL)2，L為屈曲梁(7巧變形時長度，E為材料彈性模量，I為曲梁截面慣性 矩。3. 如權利要求1或2所述的一種航天器級間適配結構，其特征在于，所述支撐梁(5)由金 屬材料機加或碳纖維復合材料一體固化成型。
【文檔編號】B64G1/64GK105836164SQ201610269455
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月27日
【發明人】劉海平, 趙云鵬, 史文華
【申請人】北京空間飛行器總體設計部