[发明专利]一种适用于航天器火工装置爆炸缓冲吸能的抗冲击安装座

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于手性结构的抗冲击安装座，尤其涉及一种适用于航天器火工装置爆炸缓冲吸能的抗冲击安装座，属于航天器火工装置爆炸缓冲吸能技术领域。

背景技术

随着新型航天器技术的快速发展，航天器结构呈现出“大、轻、柔”等特点，这一发展趋势导致在轨航天器受到火工装置爆炸冲击导致的风险不断增加。传统的卫星火工装置安装座设计，往往只具有承载能力，而无法有效对火工装置爆炸瞬间产生的冲击载荷有效缓冲。

随着现代航天技术发展，星载设备的灵敏度越来越高，导致对平台结构力学环境条件要求越来越苛刻。星上普遍使用的火工分离装置在爆炸瞬间会产生强烈的高频冲击。含有对冲击环境敏感元件(诸如晶振、陶瓷、环氧材料、玻璃脆性材料、焊点、继电器和微电子芯片等)的设备在火工冲击环境下会产生如脆性部件破碎、继电器抖动、导线破裂导致的电路短路等问题，直接影响卫星的工作性能。因此，有必要使用同时具备承载和缓冲吸能性能的火工装置安装座。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中无法有效缓冲火工分离装置爆炸瞬时产生的高频冲击问题，提出一种适用于航天器火工装置爆炸缓冲吸能的抗冲击安装座及抗冲击方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种适用于航天器火工装置爆炸缓冲吸能的抗冲击安装座，利用数控机床或者快速成型技术，在金属材质的带有上法兰和下法兰的实心结构本体上一次性加工形成手性结构单元的节点和韧带；实心结构本体的一侧开有安装火工装置的缺口，火工装置与下法兰固定连接，星箭对接段与下法兰固定连接，将卫星结构与上法兰固定连接；手性结构单元中的节点为空心柱体，韧带为薄板，每个节点与其相邻的节点之间均通过韧带进行连接。

手性结构单元中相邻的节点最多的节点上的韧带数量为3、4或6个，韧带位于相连两个节点的异侧或同侧，节点的横截面的形状为圆形、方形或三角形，当节点的横截面形状为圆形时，韧带与节点的外圆相切，当节点的横截面形状为方形或三角形时，韧带与节点的内圆相切，且与其边长平行，该安装座的实心结构本体为实心柱体，手性结构单元的中心轴与实心柱体的中心轴之间的夹角为0-90°，优选0、30°、60°、90°。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明在提供必须的承载功能之外，通过沿不同角度(手性结构单元的中心轴与实心柱体的中心轴之间的夹角为0-90°)设置手性结构单元实现对不同特征火工装置爆炸冲击的有效缓冲吸能；

(2)本发明手性结构单元中的节点和韧带的几何参数、韧带数量灵活多变，可有效抑制不同形式的冲击载荷；

(3)本发明手性结构单元中相邻节点的韧带位于异侧或者同侧，可实现受载过程中，韧带绕节点旋转，将载荷均匀分布于结构各处；

(4)本发明手性结构单元节点为空心柱体，可减轻结构重量，降低发射成本；

(5)本发明手性结构单元节点的横截面形状不限，只要韧带可以绕节点旋转即可实现手性的力学特征；

(6)本发明安装座通过缺口尤其是切槽方式为火工装置提供匹配的安装接口，有效节省安装空间。

附图说明

图1为本发明的安装座结构主视图，其中手性结构单元的中心轴与安装座结构本体的中心轴之间的夹角为0°，简称0°安装座；

图2为图1的俯视图；

图3是本发明的安装座结构主视图，其中手性结构单元的中心轴与安装座结构本体的中心轴之间的夹角为90°，简称90°安装座；

图4为图3的俯视图是否正确；

图5为本发明正向三韧带手性结构示意图；

图6为本发明正向四韧带手性结构示意图；

图7为本发明反向三韧带手性结构示意图；

图8为本发明反向四韧带手性结构示意图；

图9是本发明的安装座与卫星结构、火工装置、星箭对接段的连接示意图；

图10是火工装置在爆炸瞬间输出的冲击载荷谱图；

图11是本发明0°安装座对火工装置爆炸冲击载荷的缓冲示意图；

图12是本发明90°安装座对火工装置爆炸冲击载荷的缓冲示意图。

具体实施方式

本发明的一种适用于航天器火工装置爆炸缓冲吸能的抗冲击安装座，该安装座的结构本体为实心柱体，实心柱体的顶端带有外翻边法兰称为上法兰，上法兰与星体结构进行固定连接；实心柱体的底端带有外翻边法兰称为下法兰，实心柱体的一侧有缺口，火工装置固定安装在所述的缺口处并位于下法兰上方，下法兰与星箭对接段固定连接；