[發明專利]一種高有效載荷質量占比的大中型多層空間實驗裝置及安裝方法

在審

• 申請號: 202011442435.3
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112455734A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 劉秋生;朱志強;解京昌;陳雪;劉文軍
• 申請（專利權）人: 劉秋生
• 主分類號: B64G7/00
• 分類號: B64G7/00
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 焦海峰

本發明屬于空間實驗裝置結構設計技術領域，針對現有空間科學載荷設計中存在的技術問題，本發明公開了一種高有效載荷質量占比的多層空間實驗裝置與安裝方法，前立板與底板通過底部連接為L形結構，下框架、中層板和上框架從下而上連接為一體，下框架與底板連接，上框架前端與前立板內側連接，前部通風結構的底部安裝在底板前端，前部通風結構的上部與前立板外側連接，凹口形蒙皮呈包圍形式與前立板、底板上部、下框架、上框架連接，上蓋板從上方與凹口形蒙皮、前立板、上框架連接。實現多樣化功能和結構整體化與緊湊化設計，是一種高載荷結構質量比、緊湊型模塊化分區、便于組裝調試、強度可靠、迭代迅速、成本低的多層空間實驗裝置。

技術領域

本發明屬于空間實驗裝置結構設計技術領域，具體涉及一種高有效載荷質量占比的大中型多層空間實驗裝置與安裝方法。

背景技術

航天活動的蓬勃發展，必將催生大量的空間科學/技術試驗機會，隨之而來的伴生大量空間科學載荷的研制任務，當前國家空間實驗要求越來越工程化，對功耗、機械等的余量越來越小，研制周期越來越短，在高安全性、高可靠性、快速迭代的任務要求下，需要開展模塊化設計，通過把航天載荷分解成若干個獨立的功能模塊，每個模塊物理獨立、功能獨立，采用標準的機械、電、熱及數據接口對各模塊進行連接，實現航天載荷的整體功能。模塊化的航天載荷結構應該是一種更緊湊和輕量化的結構，其裝配、集成和測試更快速，而且現有設計能便于重復使用。

機械結構是航天載荷的重要組成部分和基礎，承擔著承受內外加載、提供載荷內外安裝接口和提供構型等功能，要求其在任務剖面各種力、熱環境作用下保持一定剛度和尺寸穩定性，不僅能夠承受極端的發射環境而不發生破壞和有害變形，還要在軌運行時具有要求的位置和指向精度，以保證其上的有效載荷按照指標能正常工作。

對航天載荷結構來說，其主要的性能指標包括質量、剛度和精度，隨著我國航天探測以及空間科學等領域的發展，對高承載、輕量化和高精度結構提出更高的要求。目前我國使用的典型的航天器結構形式包括殼體結構、板結構、構架結構、支架結構、連接結構和可展結構，在航天器中已經有較為成熟的應用，而在航天載荷尤其是科學載荷的結構設計中，由于是單體化設計，主要采用外部厚板摳筋后拼接、內部局部支架的形式，單體化拼湊痕跡重，結構重量和有效載荷質量比很大，增加了發射成本；而且內部載荷一體化比較差，不容易結構保持均一化變形從而導致相對誤差增大；此外，非模塊化的設計，對于多家承研單位分開調試也是一種奢望；最后，部分結構直接安裝在外板上，使得調試時空間開放度不夠，操作空間小從而不利于進行局部的修改校正。

現有空間科學載荷研制中，基本沒有兼顧技術性和經濟性的先例，因此，如果對于科學載荷研制的結構進行一種結構緊湊、高載荷結構質量比、模塊化分區、便于調試、強度可靠、迭代迅速、成本低的結構設計和安裝的有益探索，應用于未來空間科學載荷結構設計中具有重要的現實意義。

發明內容

針對現有空間科學載荷設計中存在的技術問題，本發明的目的在于研發一種高有效載荷質量占比的多層空間實驗裝置，具體為一種高載荷結構質量比、緊湊型模塊化分區、便于組裝調試、強度可靠、迭代迅速、成本低的多層空間實驗裝置與安裝方法。

本發明采取的技術方案為：

一種高有效載荷質量占比的多層空間實驗裝置，包括前立板、底板、中層板、上框架、下框架、凹口形蒙皮、前部通風結構、上蓋板，

所述前立板與底板通過底部連接為L形結構，下框架、中層板和上框架從下而上連接為一體，從空間上分為上、中、下三層布局，下框架與底板連接，上框架前端與前立板內側連接，前部通風結構的底部安裝在底板前端，前部通風結構的上部與前立板外側連接，凹口形蒙皮呈包圍形式與前立板、底板上部、下框架、上框架連接，上蓋板從上方與凹口形蒙皮、前立板、上框架連接，從而組成上中下不同功能分層及外部空間的多層空間實驗裝置。

進一步的，所述底板和前立板設置為主支撐體，維持整體結構的強度。底板和前立板具有一定的厚度，且采用結構摳筋的加工方式，既用于安裝布置其上的實驗裝置，也做為結構減重設計。