[发明专利]复合材料空间桁架结构及基于固化成型模具的制备方法

说明书

本发明为复合材料空间桁架结构及基于固化成型模具的制备方法，涉及空间站技术领域，解决了现有技术中的空间站桁架结构多圆管形式，通过等张力缠绕成型，结构形式单一，且结构长度尺寸受缠绕机的规格限制，往往通过金属转接头实现短管短杆续接，增加复合材料粘接开孔破坏风险，降低有效载荷的技术问题。技术特征包括壁厚为三层结构的方型管材，其中，内层、外层采用的12K碳纤维，中间层采用50K大丝束碳纤维。具有避免短管短杆拼接装配繁琐，降低连接端头的风险和重量，进一步提高有效载荷，为大型空间结构提高桁架基础的有益效果。

技术领域

本发明涉及空间站技术领域，特别涉及复合材料空间桁架结构及基于固化成型模具的制备方法。

背景技术

桁架结构作为空间相站的基础结构，传递并承受载荷，同时也为各种元器件等有效载荷提供安装基础。目前，空间站桁架结构多圆管形式，通过等张力缠绕成型，结构形式单一，且结构长度尺寸受缠绕机的规格限制，往往通过金属转接头实现短管短杆续接，增加复合材料粘接开孔破坏风险，降低有效载荷。

发明内容

本发明要解决现有技术中的空间站桁架结构多圆管形式，通过等张力缠绕成型，结构形式单一，且结构长度尺寸受缠绕机的规格限制，往往通过金属转接头实现短管短杆续接，增加复合材料粘接开孔破坏风险，降低有效载荷的技术问题，提供复合材料空间桁架结构及制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

复合材料空间桁架结构，包括：

壁厚为三层结构的方型管材，其中，内层、外层采用的12K碳纤维，中间层采用50K大丝束碳纤维。

进一步的，内层的12K碳纤维编织的方向与方型管材中轴线的成±45°角，中间层的50K大丝束碳纤维与方型管材中轴线的成为0°，外层12K碳纤维缠绕方向与方型管材中轴线成90°角。

复合材料空间桁架结构的制备方法，包括：

S1、三维编织机将12K碳纤维编织在高精度芯模上，通过往复式牵引机导入到预成型模具一中，成型内层壁厚；

S2、50K碳纤维由纱架依次经过浸胶槽、刮胶槽、导向架，并与上述S1中12K碳纤维一并进入到预成型模具二中，成型中间层壁厚；

S3、双向缠绕机将12K碳纤维缠绕在上述S2制品的外层，成型最外层壁厚；

S4、往复式牵引机将产品牵引到分瓣式可伸缩固化成型模具中加热固化，形成复合材料空间桁架结构；

S5、根据定长通过切割机切割，转入半成品区，循环生产。

进一步的，分瓣式可伸缩固化成型模具，包括：

液压拉伸装置固定框架，液压拉伸装置固定框架通过固定支撑安装在地面上方；

液压拉伸装置，若干个液压拉伸装置固定安装在液压拉伸装置固定框架的四周；

油路加热模板，油路加热模板固定安装在液压拉伸装置的活动端；

分瓣外芯模，分瓣外芯模与油路加热模板固定连接；

内芯模，内芯模设置在分瓣外芯模的内部、并通过芯模固定装置固定；

液压拉伸装置带动油路加热模板和分瓣外芯模向内移动，使处于分瓣外芯模与内芯模之间的产品加热固话形成复合材料空间桁架结构。

进一步的，液压拉伸装置为液压油缸。

进一步的，固定框架为中空的矩形框体结构，液压油缸的缸体固定在矩形框体的四个侧面上。

进一步的，油路加热模板上设有若干个油路加工孔，油路加热模板设置在矩形框体的内部、并与液压油缸的活塞杆端部固定连接。