[發(fā)明專利]一種支撐桁架桿及空間桁架結(jié)構(gòu)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010129263.8
• 申請(qǐng)日: 2020-02-28
• 公開（公告）號(hào): CN111255989A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫麗軍;李思遠(yuǎn);李立波;武俊強(qiáng);張兆會(huì);王飛橙;賈昕胤;王鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): F16M11/04
• 分類號(hào): F16M11/04;G01N21/01;G01N21/17
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 汪海艷

本發(fā)明涉及一種支撐桁架桿及空間桁架結(jié)構(gòu)。解決現(xiàn)有空間桁架結(jié)構(gòu)存在的膠接位置應(yīng)力大，粘接工藝可靠性差的問題，支撐桁架桿包括桁架桿本體及設(shè)置在桁架桿本體兩端的連接組件；桁架桿本體為碳纖維材料纏繞而成的中空桿；連接組件包括預(yù)埋件和金屬底板；預(yù)埋件的材料為碳纖維增強(qiáng)SiC陶瓷復(fù)合材料，包括管狀的預(yù)埋端及位于預(yù)埋端一端端部的連接法蘭；預(yù)埋端埋入桁架桿本體的桿壁內(nèi)，預(yù)埋端的外壁直徑小于桁架桿本體的外徑，預(yù)埋端的內(nèi)壁直徑大于桁架桿本體的內(nèi)徑；金屬底板為與連接法蘭相適配的環(huán)狀金屬板，與連接法蘭粘接固定。采用低應(yīng)力預(yù)埋方式，消減桁架桿與金屬件粘接時(shí)可能產(chǎn)生的裝配應(yīng)力和熱應(yīng)力，簡(jiǎn)化桁架結(jié)構(gòu)的裝配工藝。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于空間光學(xué)遙感技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種支撐桁架桿及空間桁架結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著空間光學(xué)遙感器逐步向大口徑、長(zhǎng)焦距方向發(fā)展，空間桁架結(jié)構(gòu)被大量應(yīng)用到光學(xué)遙感器的主支撐結(jié)構(gòu)中。支撐桁架桿作為空間桁架的核心組件，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣決定了整個(gè)桁架組件加工、裝配的可靠性與便捷性。

現(xiàn)有空間桁架結(jié)構(gòu)連接方式如圖1所示，桁架桿31采用碳纖維復(fù)合材料制作，端部套接(粘接，通過膠層34粘接)至桁架接頭32上，桁架接頭32再通過螺釘固定到支撐框架33。上述解決方式存在以下缺點(diǎn)：

1.桁架接頭多采用鈦合金材料制作，而鈦合金與碳纖維桁架桿的熱匹配性能差，導(dǎo)致膠接位置產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。

2.在發(fā)射階段，桁架桿軸線方向承擔(dān)主要載荷，膠層受剪切力作用。當(dāng)發(fā)射過載較大時(shí)，膠層粘接強(qiáng)度將面臨極大考驗(yàn)。

3.空間桁架裝配時(shí)，桁架桿粘接工藝較為復(fù)雜，對(duì)膠接表面有一定要求，且存在粘接劑厚度不均甚至缺膠情況，從而影響膠接強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有空間桁架結(jié)構(gòu)存在的膠接位置應(yīng)力大，粘接工藝可靠性差的問題，本發(fā)明提供一種支撐桁架桿及空間桁架結(jié)構(gòu)，在保證桁架高穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的前提下，進(jìn)一步提高桁架結(jié)構(gòu)加工及裝配的可靠性和便捷性。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是提供一種支撐桁架桿，其特殊之處在于：包括桁架桿本體及設(shè)置在桁架桿本體兩端的連接組件；

所述桁架桿本體為碳纖維材料纏繞而成的中空桿；

所述連接組件包括預(yù)埋件和金屬底板；

所述預(yù)埋件的材料為碳纖維增強(qiáng)SiC陶瓷復(fù)合材料，包括管狀的預(yù)埋端及位于預(yù)埋端一端端部的連接法蘭；所述預(yù)埋端埋入桁架桿本體的桿壁內(nèi)，所述預(yù)埋端的外壁直徑小于桁架桿本體的外徑，預(yù)埋端的內(nèi)壁直徑大于桁架桿本體的內(nèi)徑；

所述金屬底板為與連接法蘭相適配的環(huán)狀金屬板，與連接法蘭粘接固定。

進(jìn)一步地，所述預(yù)埋端的另一端外壁直徑線性減小至與內(nèi)壁直徑相等。

進(jìn)一步地，在桁架桿本體纏繞成型時(shí)，將預(yù)埋件的預(yù)埋端包裹至桁架桿本體的桿壁內(nèi)部。

進(jìn)一步地，所述金屬底板的材料為與預(yù)埋件材料線膨脹系數(shù)匹配的鐵鎳合金。

本發(fā)明還提供一種空間桁架結(jié)構(gòu)，包括底部框架、頂部框架、底部桁架接頭、頂部桁架接頭及支撐桁架桿；所述支撐桁架桿通過底部桁架接頭及頂部桁架接頭設(shè)置在底部框架與頂部框架之間；

其特殊之處在于：所述支撐桁架桿為上述的支撐桁架桿；

所述底部桁架接頭均勻固定于底部框架端面上，所述頂部桁架接頭均勻固定于頂部框架端面上，底部桁架接頭與頂部桁架接頭在水平投影面上呈交錯(cuò)布置，周向相位角均勻分布，徑向位置一致；

所述頂部桁架接頭與底部桁架接頭均包括連接板及位于連接板上的兩個(gè)連接頭；

相鄰兩個(gè)支撐桁架桿分別與同一個(gè)頂部桁架接頭中的兩個(gè)連接頭固連，另一端與相鄰的底部桁架接頭中的其中一個(gè)連接頭固連；