[发明专利]高稳定性框架预埋结构件、高稳定性支撑框架及安装方法

说明书

本发明属于空间光学遥感技术领域，涉及一种高稳定性框架预埋结构件、高稳定性支撑框架及安装方法。解决传统碳纤维支撑框架稳定性较差，支撑结构局部刚度不足等问题，预埋结构件包括上连接座、套筒及下连接座；上连接座及下连接座的材料均为钛合金，套筒的材料为碳纤维材料；上连接座与下连接座分别固定在套筒的两端；上连接座及下连接座上开设注胶孔。支撑框架包括框架本体，框架本体上开设贯穿顶部与底部的预埋孔，套筒穿过预埋孔位于框架本体的空腔内；上连接座与下连接座搭接在框架本体的顶部与底部，通过向注胶孔内注胶，使框架预埋结构件固定在支撑框架上。通过在支撑框中镶嵌框架预埋结构件，提高支撑框架及整体桁架结构的刚度及稳定性。

技术领域

本发明属于空间光学遥感技术领域，涉及一种高稳定性框架预埋结构件、高稳定性支撑框架及其安装方法。

背景技术

空间光学遥感器主支撑结构通常要求具有足够高的动静态刚度，良好的热尺寸稳定性等。桁架结构因其比刚度高、组装灵活等优良的空间性能被广泛应用，其构型一般采用支撑框架与支撑桁架杆相结合的形式。传统的支撑框架采用钛合金材料制作，钛合金刚度较高，力学性能稳定，应用在小型光学遥感器上优势明显；但随着光学遥感器逐渐向长焦距、大尺寸方向发展，钛合金质量大、热稳定性较差的缺陷也逐步凸显出来。

近年来，在大型离轴式光学系统中，数米体量主支撑系统的轴向(垂直框架上端面/下端面方向)尺寸稳定性要求甚至达到了微米量级。因此越来越多地使用碳纤维复合材料替代钛合金，作为支撑框架的主要材料，碳纤维复合材料质轻、线膨胀系数小，在实际应用中体现出较大的优势。同时，也存在如下方面的不足：1)采用碳纤维复合材料一体制作支撑框架时，因铺层角度复杂，难以保证支撑框架高的轴向尺寸稳定性，这对小型遥感器主支撑结构影响较小，但对于数米量级的桁架系统来说，其影响不能忽视；2)为满足高刚度使用需求，往往需要在碳纤维支撑框架中设置复杂的加强筋，增加了制造的复杂性；3)碳纤维复合材料成型的结构件尺寸公差较大，而对碳纤维表面进行机械加工，又会破坏纤维丝的连续性，因而较难保证支撑框架的轴向尺寸定位精度。

发明内容

本发明提供一种高稳定性框架预埋结构、高稳定性支撑框架及其安装方法，目的是解决传统碳纤维支撑框架稳定性较差，支撑结构局部刚度不足等问题。

本发明的技术方案是提供一种高稳定性框架预埋结构件，其特殊之处在于：包括上连接座、套筒及下连接座；上述上连接座及下连接座的材料均为钛合金，上述套筒的材料为碳纤维材料；上述上连接座与下连接座分别固定在套筒的两端；上述上连接座及下连接座上开设注胶孔。

进一步地，上述上连接座与下连接座的结构相同，包括框架连接法兰和嵌套端，嵌套端与套筒套接，并粘接在套筒上；上述注胶孔位于框架连接法兰上。

进一步地，为尽可能减小该框架预埋结构件的重量，对上连接座和下连接座进行了减重设计，具体为在框架连接法兰上开设减重孔。

进一步地，上述上连接座与下连接座均采用TC4加工而成；上述套筒采用M55J碳纤维复合材料缠绕而成，套筒的横截面为圆角矩形。

本发明还提供一种高稳定性支撑框架，包括碳纤维复合材料的框架本体，其特殊之处在于：还包括上述的框架预埋结构件；上述框架本体上开设贯穿顶部与底部的预埋孔，上述套筒穿过预埋孔位于框架本体的空腔内；上述上连接座与下连接座搭接在框架本体的顶部与底部，通过向注胶孔内注胶形成胶层，使框架预埋结构件完全固定在支撑框架上。

进一步地，上述上连接座与下连接座的结构相同，包括框架连接法兰和嵌套端，嵌套端与套筒套接，并粘接在套筒上；上述注胶孔位于框架连接法兰上；上述套筒与嵌套端穿过预埋孔位于框架本体的空腔内，上述框架连接法兰搭接在框架本体的顶部与底部。

进一步地，上述框架连接法兰上开设减重孔。