[實用新型]一種支撐桁架桿及空間桁架結構

有效

• 申請號: 202020226626.5
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN212226466U
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 孫麗軍;李思遠;李立波;武俊強;張兆會;王飛橙;賈昕胤;王鋒
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: F16M11/04
• 分類號: F16M11/04;G01N21/01;G01N21/17
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 汪海艷

本實用新型涉及一種支撐桁架桿及空間桁架結構。解決現有空間桁架結構存在的膠接位置應力大，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；連接組件包括預埋件和金屬底板；預埋件的材料為碳纖維增強SiC陶瓷復合材料，包括管狀的預埋端及位于預埋端一端端部的連接法蘭；預埋端埋入桁架桿本體的桿壁內，預埋端的外壁直徑小于桁架桿本體的外徑，預埋端的內壁直徑大于桁架桿本體的內徑；金屬底板為與連接法蘭相適配的環狀金屬板，與連接法蘭粘接固定。采用低應力預埋方式，消減桁架桿與金屬件粘接時可能產生的裝配應力和熱應力，簡化桁架結構的裝配工藝。

技術領域

本實用新型屬于空間光學遙感技術領域，特別涉及一種支撐桁架桿及空間桁架結構。

背景技術

隨著空間光學遙感器逐步向大口徑、長焦距方向發展，空間桁架結構被大量應用到光學遙感器的主支撐結構中。支撐桁架桿作為空間桁架的核心組件，其結構設計的優劣決定了整個桁架組件加工、裝配的可靠性與便捷性。

現有空間桁架結構連接方式如圖1所示，桁架桿31采用碳纖維復合材料制作，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：

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，導致膠接位置產生內應力。

2.在發射階段，桁架桿軸線方向承擔主要載荷，膠層受剪切力作用。當發射過載較大時，膠層粘接強度將面臨極大考驗。

3.空間桁架裝配時，桁架桿粘接工藝較為復雜，對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，從而影響膠接強度。

實用新型內容

為了解決現有空間桁架結構存在的膠接位置應力大，粘接工藝可靠性差的問題，本實用新型提供一種支撐桁架桿及空間桁架結構，在保證桁架高穩定性設計的前提下，進一步提高桁架結構加工及裝配的可靠性和便捷性。

本實用新型的技術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埋件和金屬底板；

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

所述金屬底板為與連接法蘭相適配的環狀金屬板，與連接法蘭粘接固定。

進一步地，所述預埋端的另一端外壁直徑線性減小至與內壁直徑相等。

進一步地，在桁架桿本體纏繞成型時，將預埋件的預埋端包裹至桁架桿本體的桿壁內部。

進一步地，所述金屬底板的材料為與預埋件材料線膨脹系數匹配的鐵鎳合金。

本實用新型還提供一種空間桁架結構，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連接頭；