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航天火箭箭体连接固定小托架结构

项目分类:通讯工具类 发布时间:2022-05-13 ID:626463
  • 航天火箭箭体连接固定小托架结构
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  这套小托架结构的设计定位,是航天火箭地面装配与箭体局部管线、外置组件的辅助支撑连接件,整体采用左右对称的双安装耳板搭配中间弧形过渡连接梁的构型,没有多余的冗余结构,所有型面都围绕轻量化与安装适配两个核心目标展开。从实际装配场景来看,这类托架常布置在火箭箭体的舱段外壁、仪器舱安装基面或者地面测试工位的辅助挂装位置,用来承托外置的小型传感组件、走线束、轻质配套盒体,也可作为舱段对接时的临时定位支撑件,在地面总装环节里,工人可以直接通过耳板上的预留通孔穿入紧固件,把托架贴合在箭体预设的安装基面上,不需要额外加工复杂的适配垫块。

  结构细节上,托架两端的安装板做了满布的网格镂空处理,网格采用均匀排布的方形通孔,在保证安装板整体抗弯刚度的前提下,大幅削去了实体材料的重量,这对于航天类配件来说是非常关键的设计取舍——航天发射场景对每一克附加重量都有严格约束,镂空网格同时也能在箭体飞行过程中降低风阻面积,减少气流在托架表面形成的紊流干扰。两端安装板的中心位置各预留了一个主固定通孔,孔位周边做了局部加厚的凸台,凸台区域保留实体材料,用来分散紧固件锁紧时的压应力,避免镂空网格区域直接承受锁紧力出现网格筋条压溃、变形的问题。中间的连接梁没有采用平直的直板构型,而是做成了向下拱起的弧形曲面,曲面的过渡圆角完全顺着两端安装板的根部延伸,没有出现应力集中的尖锐转角,这种弧形梁的受力特性比直梁更优,当两端安装板承受垂直于板面的外载荷时,弧形拱面可以把部分弯矩转化为梁内部的压应力,充分利用工程塑料或者轻质合金材料的抗压性能,降低连接梁中部的弯曲变形量。

  安装边界方面,整套托架的两个安装板板面处于平行的安装基准面上,两块板的间距根据配套挂装组件的宽度做了匹配设计,安装板的外轮廓做了圆角包边,没有突出的锐边,在箭体总装操作时不会划伤操作人员的防护服或者周边的线缆外皮。建模过程中,所有镂空网格的筋条厚度都保持统一,既适配3D打印快速成型的工艺特性,也可以直接用轻质铝合金通过数控铣削加工成型,如果采用注塑工艺批量生产,均匀的筋条厚度也能避免注塑件出现缩水、填充不均的缺陷。托架的整体高度控制在较低的尺寸范围,安装后突出箭体表面的高度很小,不会额外增大箭体的径向轮廓尺寸,也不会和周边相邻的其他舱段附件发生装配干涉。

  从功能特性上,这套托架同时兼顾了定位、支撑、走线避让三个作用,弧形连接梁和两端安装板之间围出的中空区域,可以直接让配套的线缆、细管路从中穿过,不需要额外加装走线固定座,减少了箭体表面的零散零件数量。在静态受力层面,虽然复杂的有机曲面构型不方便直接套用常规的材料力学简支梁公式做手算应力,但结构的载荷传递路径非常清晰:外载荷先作用在连接梁中部,顺着弧形曲面分散传递到两端的安装板根部,再通过两个主固定孔的紧固件把载荷传递到箭体安装基面,整个传力路径没有突变的截面,即使在地面测试的振动环境下,也不容易出现共振断裂的问题。针对不同的使用场景,托架可以选用不同的颜色做工艺区分,比如黄色款用于地面工装的临时支撑,蓝色款用于箭体正式装机的永久附件,白色款用于舱内仪器安装的支撑件,通过外观颜色就能快速区分零件的用途,避免总装时出现零件错装的问题。在三维建模的过程中,这类对称结构可以先完成单侧安装板的网格镂空、凸台孔位特征,再通过镜像命令快速生成另一侧的安装板,中间的弧形连接梁用曲面放样或者扫掠命令生成实体,最后合并所有实体并在交接位置做圆角过渡,整个建模流程特征树清晰,后续如果需要调整安装板间距、镂空网格密度或者连接梁的拱起高度,只需要修改对应的草图参数就能快速衍生出不同规格的托架系列,适配不同尺寸的箭体安装需求。

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