[发明专利]一种全碳纤维复合材料器间支架

说明书

本发明公开了一种全碳纤维复合材料器间支架，所有上接头通过交叉杆系与所有下接头固定连接，形成一个棱台状的支撑结构；并且每个接头都能够通过1根立杆和2根斜杆与相邻两个支架单元固连，组成一个稳定的四面体结构，满足了每个上接头承受各向载荷的需求；通过对每个接头进行合理构形，获得了杆件轴线交叉均通过一点而获得桁架杆系，减小了局部附加弯矩等载荷发生的可能；接头上设置空心管，与杆件采用套装胶结形式固连，进一步提高连接强度，承受更大载荷；由于所述支架采用了碳纤维接头、杆件作为主体，采用胶接连接，减轻了结构重量，减小了构件之间的热应力；采用了合理的结构杆件构形，提高了胶接的可靠性。

技术领域

本发明属于机械结构技术领域，具体涉及一种全碳纤维复合材料器间支架。

背景技术

在目前多数航天器支架结构中，为了减重，结构材料尽可能使用效率较高的碳纤维，支架杆件容易实现碳纤维成型，而接头复杂曲面构形的限制导致了接头适用碳纤维材料的例子较少，复杂构形碳纤维接头的设计及工艺成型技术成为迫切需求。

碳纤维编织等工艺的研究和发展，使得碳纤维编织接头在航天器结构中的应用越来越多。碳纤维编织材料具有较高的层间力学性能，比普通层压结构具有更好的抗冲击性能，对局部机加开孔影响力学性能的敏感度较低。同时，RTM工艺能够为碳纤维编织复合材料接头获得较好的型面精度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种该支架能较好地适用于高精度、大承载、节点少、跨度大的航天器舱间、器间连接。

一种器间支架，包括至少3个支架单元以及相同数量的交叉接头(1)，相邻2个支架单元通过交叉接头(1)互连，形成闭合结构；

每个支架单元均包括1个上接头(2)，1个下接头(3)，2根斜上杆(4)、2根斜下杆(5)以及1根立杆(6)；针对任意一个支架单元，2根斜上杆(4)和立杆(6)的一端固连在上接头(2)上，且该3根杆的轴线过同一点；2个斜下杆(5)的一端以及立杆(6)的另一端固连在下接头(3)上，该3根杆的轴线过同一点；其中一根斜上杆(4)和其中一根斜下杆(5)的另一端固连在左侧的交叉接头(1)上，另一根斜上杆(4)和另一根斜下杆(5)的另一端固连在右侧的交叉接头(1)上；同一个交叉接头(1)所固连的两个相邻支架单元中，其中一个支架单元中的斜下杆(5)与邻居支架单元中的斜上杆(4)共线，该支架单元中的斜上杆(4)与相邻支架单元中的斜下杆(5)共线；

所有支架单元的上接头(2)共面，且所有下接头(3)共面。

较佳的，所述器间支架采用碳纤维复合材料。

较佳的，所述上接头(2)上加工有3个空心管，分别与2个斜上杆(4)和1个立杆(6)套装并胶结；连接处外表面采用碳纤维布包覆。

较佳的，所述上接头(2)为空心杯状。

较佳的，所述上接头(2)的上表面上设置有钛合金衬垫，用于与载荷设备连接。

较佳的，所述衬底为倒锥孔。

较佳的，所述下接头(3)上加工有3个空心管，分别与2个斜下杆(5)和1个立杆(6)套装并胶结；连接处外表面采用碳纤维布包覆。

较佳的，上接头(2)、下接头(3)以及交叉接头(1)均采用碳纤维编织RTM成型接头。

较佳的，所述下接头(3)具有一个球面，所述3个空心管固连在该球面上，轴线交汇于球面对应的球心。

较佳的，所述交叉接头(1)具有4个空心管，与其相连的2个斜上杆(4)和2根斜下杆(5)分别套接在该4个空心管上。

较佳的，所述斜上杆(4)、斜下杆(5)以及立杆(6)的端部均为斜切端面。

本发明具有如下有益效果：