一種能夠適應(yīng)氣瓶雙向變形的支撐緊固裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠適應(yīng)氣瓶雙向變形的支撐緊固裝置，該支撐緊固裝置包括下支架和上支架，所述下支架位于氣瓶底部，與氣瓶的圓柱端頭端面用螺釘連接；所述上支架包括第一包帶、第二包帶和底座，所述第一包帶與第二包帶之間用螺栓連接，所述底座固定在航天器的結(jié)構(gòu)側(cè)板上，所述第一包帶、第二包帶和底座形成近似完整的環(huán)形部件，且所述第一包帶、第二包帶和底座與氣瓶之間分別放置緩沖墊。本發(fā)明能夠用較小的重量和空間代價(jià)，解決緊固與適應(yīng)膨脹的矛盾，將圓柱形氣瓶支撐、緊固在航天器主結(jié)構(gòu)上，保證全生命周期內(nèi)氣瓶完好無損。
【專利說明】一種能夠適應(yīng)氣瓶雙向變形的支撐緊固裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械零件【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種能夠適應(yīng)氣瓶雙向變形的支撐緊固
>J-U ρ?α裝直。
【背景技術(shù)】
[0002]太空中對(duì)于氣瓶的支撐、緊固裝置設(shè)計(jì)與氣瓶的形狀、附近的結(jié)構(gòu)形式、以及兩者之間的位置關(guān)系相關(guān)。目前，航天器上對(duì)于圓柱加半球形氣瓶支撐緊固方案分為兩種:
[0003]方案1，用兩根包帶將氣瓶圓柱段(即瓶身)勒緊，將包帶固定在一個(gè)底座或某結(jié)構(gòu)間上；在氣瓶外表面與包帶之間、氣瓶外表面與支架之間通常要墊一層由毛氈或橡膠墊制成的襯墊，用于避免氣瓶外表面與包帶、支架間的硬接觸，保護(hù)零件表面
[0004]方案2，不固定氣瓶圓柱段，而是固定氣瓶的兩端(氣瓶兩半球面上留有專門設(shè)計(jì)的固定端)，其中一端的六個(gè)自由度被徹底限制，另一端留有一個(gè)方向(一般為沿氣瓶軸向)的自由度。
[0005]由于本項(xiàng)目中氣瓶長度、膨脹特性以及氣瓶與主結(jié)構(gòu)位置關(guān)系的特殊性(氣瓶上端高出主結(jié)構(gòu)約400m m,充氣時(shí)徑向膨脹約3mm,軸向膨脹約5mm),以上兩方案均存在一定的的缺點(diǎn):
[0006](I)方案I的缺點(diǎn)，需要包帶的預(yù)緊力非常大，才能保證在經(jīng)歷發(fā)射環(huán)境的大過載下使氣瓶維持在原位置，但預(yù)緊力過大會(huì)使氣瓶充氣過程中的徑向或軸向膨脹變形無法釋放，容易使氣瓶或包帶受損。
[0007](2)方案2的缺點(diǎn)，雖然這種設(shè)計(jì)對(duì)氣瓶膨脹的適應(yīng)性較強(qiáng)，但由于本型號(hào)氣瓶較長，其上端距離結(jié)構(gòu)頂板很遠(yuǎn)，要固定上端且保持一個(gè)方向的自由度難度極大，付出的結(jié)構(gòu)重量會(huì)很大，且還要占用較大的結(jié)構(gòu)頂面空間，不可行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種能夠適應(yīng)氣瓶雙向變形的支撐緊固裝置能夠適應(yīng)氣瓶雙向變形的支撐緊固裝置，能夠用較小的重量和空間代價(jià)，解決緊固與適應(yīng)膨脹的矛盾，將圓柱形氣瓶支撐、緊固在航天器主結(jié)構(gòu)上；而且能夠減小氣瓶充氣過程中雙向變形對(duì)外圍包帶的影響。
[0009]本發(fā)明的能夠適應(yīng)氣瓶雙向變形的支撐緊固裝置，包括下支架和上支架，所述下支架位于氣瓶底部，與氣瓶的圓柱端頭用螺釘連接；所述上支架包括第一包帶、第二包帶和底座，所述第一包帶與第二包帶之間用螺栓連接，所述底座固定在航天器的結(jié)構(gòu)側(cè)板上，所述第一包帶、第二包帶和底座形成環(huán)形部件，且所述第一包帶、第二包帶和底座與氣瓶之間分別放置緩沖墊。
[0010]進(jìn)一步的，所述緩沖墊為硅橡膠。
[0011]進(jìn)一步的，與氣瓶的圓柱端頭端面連接的螺釘為4個(gè)。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于:[0013]本發(fā)明能夠用較小的重量和空間代價(jià)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中航天器上對(duì)于圓柱加半球形氣瓶支撐緊固方案中對(duì)氣瓶軸向約束的不足和對(duì)膨脹適應(yīng)性差的弱點(diǎn)，即解決了對(duì)氣瓶緊固與其適應(yīng)膨脹的矛盾。
[0014]本發(fā)明所采用的將圓柱形氣瓶支撐、緊固在航天器主結(jié)構(gòu)上的技術(shù)方案，能保證氣瓶及航天器主結(jié)構(gòu)氣瓶在經(jīng)歷地面AIT過程中的充氣環(huán)境、力學(xué)試驗(yàn)中的力學(xué)環(huán)境、上天飛行過程中和著陸過程中的力學(xué)環(huán)境后，始終完好。
[0015]本發(fā)明能夠緩解氣瓶雙向變形對(duì)包帶的影響，同時(shí)保證氣瓶充氣后包帶對(duì)氣瓶保持有一定的緊固載荷，使振動(dòng)環(huán)境下氣瓶與緊固裝置形成整體，具有一定的剛度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的能夠適應(yīng)氣瓶雙向變形的支撐緊固裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明的能夠適應(yīng)氣瓶雙向變形的支撐緊固裝置A向示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明的能夠適應(yīng)氣瓶雙向變形的支撐緊固裝置的緩沖墊示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]圖1是本發(fā)明的能夠適應(yīng)氣瓶雙向變形的支撐緊固裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的能夠適應(yīng)氣瓶雙向變形的支撐緊固裝置A向示意圖。如圖1、圖2所示，本發(fā)明的能夠適應(yīng)氣瓶雙向變形的支撐緊固裝置，包括下支架I和上支架2，所述下支架2位于氣瓶底部，與氣瓶的圓柱端頭用4個(gè)螺釘連接，用于支撐氣瓶，與氣瓶沿軸向連接，限制三向移動(dòng)和三向轉(zhuǎn)動(dòng)，限制氣瓶各向自由度，承受氣瓶的軸向載荷和部分徑向載荷。
[0020]所述上支架2包括第一包帶3、第二包帶4和底座5，所述第一包帶3與第二包帶4之間用螺栓9連接，安裝時(shí)對(duì)螺栓9施加一定預(yù)緊力矩，保證探測(cè)器裝配場(chǎng)所內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)、長途運(yùn)輸、充氣過程、發(fā)射過程、著陸過程中氣瓶完好無損。所述第一包帶3、第二包帶4和底座5與氣瓶之間分別放置緩沖墊8，充氣后，氣瓶雙向膨脹，經(jīng)緩沖墊8緩沖后將兩個(gè)包帶徑向撐緊，氣瓶軸向自由伸長。
[0021]所述底座5固定在航天器的結(jié)構(gòu)側(cè)板6上(結(jié)構(gòu)側(cè)板與結(jié)構(gòu)頂板7相接)，所述第一包帶3、第二包帶4和底座5形成環(huán)形部件，構(gòu)成對(duì)氣瓶上半部的約束，限制氣瓶徑向自由度，軸向方向平動(dòng)自由度放開。
[0022]所述第一包帶3、第二包帶4和底座5與氣瓶之間放置的緩沖墊8，用于緩沖氣瓶充氣過程中的膨脹。具體用于緩解氣瓶的膨脹對(duì)兩個(gè)包帶產(chǎn)生的徑向載荷，同時(shí)隔離了氣瓶與兩個(gè)包帶的表面接觸，避免氣瓶軸向變形給兩個(gè)包帶帶來的額外載荷，是整個(gè)氣瓶支撐緩沖裝置的關(guān)鍵部件。
[0023]緩沖墊8是一塊具有一定厚度(如5mm)的長方形6144型硅橡膠，在長方形的硅橡膠上挖出一些特殊形狀的孔(圓形)，使有效接觸面積占長方形總面積的20%，如圖3所示，圖3是本發(fā)明的能夠適應(yīng)氣瓶雙向變形的支撐緊固裝置的緩沖墊示意圖。該緩沖墊首次安裝時(shí)，兩個(gè)包帶受到預(yù)緊力將緩沖墊初步壓實(shí)，氣瓶充氣膨脹時(shí)，緩沖墊被擠壓，沿矩形四周向外變形，同時(shí)內(nèi)部材料沿圓孔向內(nèi)變形，緩解膨脹對(duì)包帶的載荷(包帶最大應(yīng)力約為材料屈服應(yīng)力的60%)，但兩個(gè)包帶對(duì)氣瓶又有一定的徑向緊固力，同時(shí)氣瓶也可沿軸向伸長。在這種狀態(tài)下，可保證氣瓶經(jīng)歷發(fā)射振動(dòng)環(huán)境過程中與支撐緊固裝置形成一體，使氣瓶和主結(jié)構(gòu)均完好無損。落月前，氣瓶內(nèi)氣體釋放，直徑收縮，雖然徑向緊固力下降，但落月時(shí)的沖擊載荷主要沿軸向，因此不會(huì)使氣瓶或結(jié)構(gòu)受損。
[0024]上述方案中氣瓶與上下支架構(gòu)成的支撐緊固裝置組成整體，承受振動(dòng)時(shí)的徑向、軸向載荷。該方案的工作過程如下:
[0025]安裝下支架、上支架及屬于它的緩沖墊，在上支架底座基礎(chǔ)上安裝包帶(附緩沖墊)，將氣瓶放到指定位置，合攏包帶(下述包帶均指第一包帶、第二包帶)，用螺栓將兩個(gè)包帶頭部穿起來，施加預(yù)緊力矩INm，若需要不充氣狀態(tài)的長途運(yùn)輸，增加預(yù)緊力矩至2Nm，使氣瓶牢固。若需充氣，需將預(yù)緊力矩調(diào)整至INm。
[0026]充氣后氣瓶徑向膨脹，緩沖墊被壓縮變形，并將部分載荷傳遞給包帶，使包帶張緊在安全范圍內(nèi)，同時(shí)氣瓶軸向變形。發(fā)射后經(jīng)歷主動(dòng)段振動(dòng)時(shí)，支撐緊固裝置與氣瓶形成整體承受各向載荷。在著陸前，氣瓶內(nèi)壓力已經(jīng)下降，徑向變形減小，緊固力下降，著陸時(shí)主要由下支架承受著陸沖擊，對(duì)徑向緊固要求不高。
[0027]當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種能夠適應(yīng)氣瓶雙向變形的支撐緊固裝置，其特征在于，該支撐緊固裝置包括下支架和上支架，所述下支架位于氣瓶底部，與氣瓶的圓柱端頭用螺釘連接；所述上支架包括第一包帶、第二包帶和底座，所述第一包帶與第二包帶之間用螺栓連接，所述底座固定在航天器的結(jié)構(gòu)側(cè)板上，所述第一包帶、第二包帶和底座形成環(huán)形部件，且所述第一包帶、第二包帶和底座與氣瓶之間分別放置緩沖墊。
2.如權(quán)利要求1所述的能夠適應(yīng)氣瓶雙向變形的支撐緊固裝置，其特征在于，支撐緊固方式為一端使用限制六自由度的4螺栓連接支架和氣瓶端頭的固定方式，另一端使用限制五自由度的包帶緊固方式。
3.如權(quán)利要求1所述的能夠適應(yīng)氣瓶雙向變形的支撐緊固裝置，其特征在于，所述包帶與氣瓶之間、底座與氣瓶之間的緩沖墊為具有特定形狀和尺寸的硅橡膠板。
【文檔編號(hào)】B64G1/66GK103786905SQ201410001024
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】傅子敬, 陳向東, 田娜 申請(qǐng)人:北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部