[發(fā)明專利]一種綜合力?電功能的多功能航天結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610940433.4
• 申請日: 2016-11-01
• 公開（公告）號: CN106528976B
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李東旭;周志成;郝東;廖一寰;朱仕堯;范才智;吳軍;尹昌平;李德湛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司11429
• 代理人: 陳立新

1.一種綜合力-電功能的多功能航天結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，該方法包括三個(gè)部分，分別為：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電池組設(shè)計(jì)和約束匹配模塊設(shè)計(jì)；

所述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體步驟為：

(S11)對多功能航天結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)；從多功能航天結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)構(gòu)型、幾何尺寸、安裝方式、質(zhì)量分布方面進(jìn)行設(shè)計(jì)；

(S12)對多功能航天結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)；在所述結(jié)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對結(jié)構(gòu)頻率、幾何參數(shù)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)剛度和材料特性參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)；

(S13)提出對電池組設(shè)計(jì)的約束條件，作為電池組設(shè)計(jì)驗(yàn)證與迭代修改的驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)；

所述電池組設(shè)計(jì)的具體步驟為：

(S21)對電池組總體方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括電池組電性能設(shè)計(jì)和電池組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩部分；所述電池組電性能設(shè)計(jì)是以電源系統(tǒng)的電性能指標(biāo)為依據(jù)，從電池組的總電壓、總?cè)萘俊⒋⒎绞健⒛芰棵芏取⒊潆婓w制、放電體制方面對電池組進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)；所述電池組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是從電池組的結(jié)構(gòu)構(gòu)型、包絡(luò)尺寸、內(nèi)部布局、結(jié)構(gòu)質(zhì)量、支撐方式、絕緣措施和導(dǎo)熱策略方面進(jìn)行設(shè)計(jì)；

(S22)對單體電池電芯進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括電芯電性能設(shè)計(jì)和電芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩部分；所述電芯電性能設(shè)計(jì)在電池組電性能設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對單體電壓、單體內(nèi)阻、單體容量、放電深度及循環(huán)壽命進(jìn)行設(shè)計(jì)；所述電芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在電池組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對電芯的內(nèi)部構(gòu)造、材料選型、疊層方式和密封手段進(jìn)行設(shè)計(jì)；

(S23)提出對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的約束條件，作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證與迭代修改的驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)；

所述約束匹配模塊設(shè)計(jì)的具體方法為：

根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與電池組設(shè)計(jì)兩者之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)構(gòu)型約束、外形約束、重量約束、頻率約束、穩(wěn)固性能、絕緣性能和散熱性能約束限制條件，并依據(jù)步驟(S13)與步驟(S23)更新相關(guān)約束條件，用于檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電池組設(shè)計(jì)是否滿足要求的標(biāo)準(zhǔn)；

對初步設(shè)計(jì)出來的多功能航天結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證、電池組設(shè)計(jì)驗(yàn)證，并根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電池組設(shè)計(jì)進(jìn)行匹配、迭代和修改，直至滿足多功能航天器結(jié)構(gòu)功能要求。

2.如權(quán)利要求1所述的一種綜合力-電功能的多功能航天結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證的具體過程為：根據(jù)電池組設(shè)計(jì)提出的約束條件，逐條驗(yàn)證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性；若所有約束條件均滿足，則完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；若不滿足約束條件，則對結(jié)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行迭代修改；在修改過程中，優(yōu)先修改對結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)影響較小的結(jié)構(gòu)參數(shù)；只有當(dāng)修改結(jié)構(gòu)參數(shù)不能滿足約束條件時(shí)，才對結(jié)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)進(jìn)行修改。

3.如權(quán)利要求1所述的綜合力-電功能的多功能航天結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述電池組設(shè)計(jì)驗(yàn)證的具體過程為：根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出的約束條件，逐條驗(yàn)證電池組設(shè)計(jì)的合理性；若所有驗(yàn)證條件均滿足，則確定電池組設(shè)計(jì)；若不滿足驗(yàn)證條件，則對電池組總體方案設(shè)計(jì)和單體電池電芯設(shè)計(jì)進(jìn)行修改；在修改過程中，優(yōu)先修改單體電池電芯設(shè)計(jì)；在單體電池電芯設(shè)計(jì)修改中按照先局部參數(shù)，后材料選型，再到內(nèi)部構(gòu)造的優(yōu)先級順序依次修改；當(dāng)修改單體電池電芯設(shè)計(jì)不能滿足約束條件時(shí)，才對電池組總體方案設(shè)計(jì)進(jìn)行修改。

4.如權(quán)利要求1所述的綜合力-電功能的多功能航天結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電池組設(shè)計(jì)的迭代和修改均采用遞進(jìn)迭代方式進(jìn)行設(shè)計(jì)修改；首先通過較大修改步長的迭代計(jì)算，確定滿足約束條件的初步改進(jìn)設(shè)計(jì)方案；在此基礎(chǔ)上，縮小修改步長，在參數(shù)取值附近搜索最優(yōu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。

5.如權(quán)利要求1所述的綜合力-電功能的多功能航天結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，還包括對多功能航天結(jié)構(gòu)的外觀與內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)的步驟，具體內(nèi)容包括：內(nèi)部線纜布局規(guī)劃、連接方式選擇、接口位置優(yōu)化，使得最終設(shè)計(jì)出來的多功能航天結(jié)構(gòu)外觀形狀規(guī)則整齊、接口位置合理，便于安裝和模塊化應(yīng)用。

6.如權(quán)利要求1所述的綜合力-電功能的多功能航天結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)方法，其特征在于：

所述多功能航天結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)構(gòu)型為方形板狀結(jié)構(gòu)；

所述多功能航天結(jié)構(gòu)的幾何尺寸依據(jù)包絡(luò)約束進(jìn)行確定；

所述安裝方式為將多功能航天結(jié)構(gòu)作為一個(gè)封閉的整體結(jié)構(gòu)，在厚度方向增加上、下蓋板；所述上、下蓋板通過框架與多功能航天結(jié)構(gòu)連接成一體，并通過螺釘連接方式將框架結(jié)構(gòu)與衛(wèi)星本體牢固連接；

所述質(zhì)量分布設(shè)計(jì)內(nèi)容為將大部分結(jié)構(gòu)質(zhì)量分布到電池組上，以減少框架和彈性支撐的質(zhì)量比例。