[发明专利]悬挂式复合材料贮箱结构

摘要

本发明提供一种降低结构重量、提高结构效率的悬挂式复合材料贮箱结构，属于航天器减重技术领域。本发明包括四个复合材料贮箱、环形框和十字梁；十字梁固定在环形框的内侧，形成四个框梁支架，框梁支架为90°圆心角的扇形框架结构；四个复合材料贮箱分别固定在四个框梁支架上，贮箱仅承担内压载荷和自身质量产生的载荷。本发明利用框梁支架固定四个复合材料贮箱，在结构总容积不变的情况下，增大每个贮箱容积的同时，减少了贮箱的数量，从而增加了结构可利用的空间，达到了降低结构重量、提高结构效率的目的。

主权项

1.一种悬挂式复合材料贮箱结构，包括四个复合材料贮箱、环形框和十字梁；十字梁固定在环形框的内侧，形成四个框梁支架，框梁支架为90°圆心角的扇形框架结构；四个复合材料贮箱分别固定在四个框梁支架上，贮箱仅承担内压载荷和自身质量产生的载荷；其特征在于，所述复合材料贮箱包括封头，该封头的刚度设计方法为：步骤1：通过求解缠绕轨迹在封头型面的稳定方程，配合缠绕角方程，实现封头与筒身交接处缠绕角固定；步骤2：在封头上推导出一个纤维可以进行稳定非测地线缠绕的区域，将使得在该区域内存在一个筒身缠绕角的变化范围，配合纤维缠绕不离缝不重叠条件，使得线型设计自由度大大增加，同时根据封头受力情况，改变封头上纤维轨迹走向，设计出更加符合封头受力的线型轨迹；步骤3：通过对缠绕厚度的精确预测，同时对每种线型在封头上的轨迹分布进行精确计算后，可以得到每种线型在每个单元范围内的厚度堆积情况和缠绕角精确值，然后再逐点代入有限元单元中，可进行更加精确的有限元计算；在以上步骤的基础上，通过联用有限元单元Ansys和迭代计算程序以及缠绕线型表，设计不同的缠绕线型，进而以应变均匀为设计目标，对各种允许线型下的变形情况进行计算并优选，达到封头的刚度优化设计，进而完成整个贮箱的设计。