[发明专利]一种用于航天器的气瓶支架

说明书

技术领域

本发明涉及一种气瓶支架，具体涉及一种可以用于中心承力筒式卫星的气瓶支架，属于航天器,结构设计领域。

背景技术

目前，在国内已有成功飞行经验的中心承力筒式卫星中，气瓶的连接方式为下端通过法兰直接连接于中板，上端通过气瓶拉杆连接于中心承力筒。且三个气瓶采用分散布局，分别分布在中板±X三个象限中。此类连接方式简便，无需其他辅助支撑设施。但是，由于直接作用于中板，气瓶响应受中板影响较大，局部频率较低，且在振动环境下气瓶在整星纵向频点处响应较大，有可能引起耦合。同时，气瓶分散分布，空间利用率小，在某些空间布局紧张的型号中不再适用。

目前国内外在中心承力筒式卫星中实现的气瓶支撑结构，分为两大类：

1、以化学推进为推进方式的国外中心承力筒式卫星中，气瓶布局与国内类似，多数均采用分散布局，气瓶通过拉杆或支撑板实现整星安装。少数气瓶少量集中布局的卫星，亦仅采用上支撑板的形式，下端直接连接于卫星舱板，占用整星布局空间。

2、全电推式卫星作为近年新兴的中心承力筒式卫星，由于其气瓶质量为以往化学推进式卫星气瓶重量的10倍以上，其气瓶构型与化学推进式卫星贮箱构型类似，与气瓶构型大相径庭，气瓶安装方式亦参考以往贮箱的连接形式，采用带有裙边的连接结构直接连接于中心承力筒内部。

可见，当前用于中心承力筒式卫星的气瓶支撑结构均无法满足气瓶集中布置、整体拆装、提高空间利用率，减少布局面积的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于航天器的气瓶支架，采用该种结构形式的气瓶支架能够实现气瓶在中心承力筒式卫星中集中布置、节省布局空间，提高空间利用率，同时具备传力路径直接，环境条件优异，承载比高且动态特性好的特点。

所述的用于航天器的气瓶支架包括：气瓶安装板和支撑板，外围设备为航天器的中心承力筒和中板；

所述气瓶安装板和支撑板均采用碳纤维蒙皮铝蜂窝夹层板；

所述气瓶安装板安装在所述中心承力筒上，气瓶安装板为与所述中心承力筒外圆周面匹配的弧形结构，其一侧端面与所述中心承力筒外圆周面贴合；在所述气瓶安装板的上表面沿其周向均匀分布有与所需安装的气瓶个数相同的气瓶安装接口；在所述气瓶安装板的下表面每个气瓶安装处设置一块支撑板，所述支撑板与所述气瓶安装板之间通过侧向埋件连接；所述支撑板通过连接角条与中心承力筒相连，且至少有一个支撑板通过连接角条与中板相连。

在每个气瓶安装接口中，沿气瓶安装板的径向分布有五个连接点，其中距离支撑板最近的连接点采用环形的整体埋件，另外四个连接点采用孔套埋件，并在其周围填充泡沫胶。

对所述气瓶支架的参数用以刚度及频响为双约束，以重量最轻为目标的优化方法进行设计；所述的参数包括：气瓶安装板及支撑板的板厚、碳纤维蒙皮的厚度、碳纤维蒙皮的铺层方向与顺序以及整体埋件的加强与减轻设计。

在所述气瓶安装板的下表面设置有三块支撑板，三块支撑板中位于两侧的两块支撑板通过连接角条与所述中心承力筒相连，位于中间的支撑板分别通过连接角条与中心承力筒和中板相连。

有益效果：

(1)采用该种结构形式的气瓶支架实现了气瓶的集中空间安装，提高了空间利用率；且气瓶脱离中板，为中板设备安装提供了更多的布局空间。

(2)本发明通过支架直接将气瓶载荷传递到中心承力筒上，与现有先传递到中板再通过中板传递到中心承力筒相比，传力路径直接。

(3)本发明采用碳纤维蒙皮铝蜂窝夹层板，结构自身重量轻，具有高的承载比。

(4)在对该气瓶支架进行结构参数的设计时，通过双约束的优化方法实现了刚度设计优化，在有效提高气瓶局部频率的基础上，避免了气瓶纵向与整星纵向的耦合，为气瓶提供了更好的力学环境。

(5)本发明结构件少，结构形式和装配简单，易于加工实现，能够满足产品定型化设计与生产的需要。

附图说明

图1为气瓶安装板结构示意图；

图2为气瓶安装接口示意图；

图3为气瓶支架安装示意图。

其中：1-气瓶安装板、2-支撑板、3-中心承力筒、4-中板、5-气瓶

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本实施例提供一种可以用于中心承力筒式卫星的气瓶支架，以解决当前用于中心承力筒式卫星的气瓶支撑结构无法满足气瓶集中布置、整体拆装、提高空间利用率，减少布局面积的缺点。