[发明专利]一种用于太空作业的空间桁架和航天载荷结构

说明书

本发明涉及空间桁架和航天载荷结构，具体地说是一种用于太空作业的空间桁架和航天载荷结构。包括箱体结构和空间桁架，所述空间桁架的一端与箱体结构的底部固定连接，另一端与工装连接，所述箱体结构的外壁上设有约束阻尼层。所述空间桁架包括长管组件、短管及连接方块，多组长管组件通过连接方块连接，形成多节的方形或三角形框架，相邻两个连接方块通过与长管组件垂直的短管连接。本发明具有优良的减振性能，可以通过改变粘弹性阻尼层的厚度、材料、敷加位置和敷加面积来达到最佳的减振效果，箱体结构内装有精密的光电学仪器，供宇航员进行太空作业。

技术领域

本发明涉及空间桁架和航天载荷结构，具体地说是一种用于太空作业的空间桁架和航天载荷结构。

背景技术

随着航天器朝着大型化，复杂化的方向发展，空间桁架由于容易拆装、工艺性好、质量轻，且可以根据具体的需要进行结构的调节等优良属性得到了越来越广泛的应用，它也是国际空间站的重要组成部分。空间桁架的两个应用方面一个是在空间桁架的顶端连接相关的光电学设备用来分离电子设备从而降低相互间的干扰，另一个是作为支撑结构支撑空间大型可展开天线和卫星上的太阳帆板等。航天载荷里面装有精密光电学仪器，它往往和空间桁架连在一起使用。

空间桁架和航天载荷通过运载火箭发射的过程中所经历的振动环境主要分为随机振动环境和低频正弦振动环境。随机振动主要是由起飞时的发动机排气噪声、跨音速飞行段的气动噪声和发动机燃烧室内的压力脉动等所引起的宽带随机振动。低频正弦振动主要是由pogo振动，发动机启动、熄火和级间分离所引起的弹体结构低阶模态自由振荡；由阵风和跨音速飞行段激波振荡所引起的弹体横行抖动，发动机不完全燃烧引起的低阶纵向振荡。这种低频的振动环境会使空间桁架结构遭到损坏，发生连接松散，结构件变形，性能下降的现象，同时这种振动会使光电学仪器精度下降，机械疲劳，电路瞬间短路、断路，甚至功能失效。因此，对空间桁架和航天载荷振动特性及振动抑制的研究很有必要，粘弹性阻尼层形式简单，不需要改动现有结构，质量轻，粘贴方便，阻尼性能优越，使用较少的材料就能达到较大的减振效果。这些优良属性对航天载荷是经济实用的，可以给航天事业带来更大的营运收益。而且伴随着科学技术的高速发展，这种材料技术会随之迈上一个新的台阶，其力学性能、成型工艺以及传导性能会得到逐渐提升，在未来势必会获到更为广阔的应用空间。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种用于太空作业的空间桁架和航天载荷结构。本发明具有优良的减振性能，可以通过变换粘弹性阻尼层的厚度、材料、敷加位置、敷加面积来达到最佳的减振效果，箱体结构内装有精密的光电学仪器，供宇航员进行太空作业。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于太空作业的空间桁架和航天载荷结构，包括箱体结构和空间桁架，所述空间桁架的一端与箱体结构的底部固定连接，另一端与工装连接，所述箱体结构的外壁上设有约束阻尼层。

所述空间桁架包括长管组件、短管及连接方块，多组长管组件通过连接方块连接，形成多节的方形或三角形框架，相邻两个连接方块通过与长管组件垂直的短管连接。

所述长管组件包括连接管、自由阻尼层、第一长管及第二长管，其中连接管的外表面设有自由阻尼层，所述第一长管和第二长管均套设于连接管上、并与自由阻尼层粘接。

所述连接管为空心管，可通过改变连接管的直径和长度进而改变自由阻尼层的厚度、敷加位置和敷加面积。

所述长管组件和短管分别通过连接件与连接方块连接。

所述连接件的一端与连接方块螺纹连接，另一端与长管组件或短管通过螺钉连接。

所述连接方块与长管组件和短管连接的面上设有螺纹孔，该螺纹孔的外端口设有定位凹槽。

所述空间桁架的两端分别通过连接方块与所述箱体结构和工装连接。