[发明专利]一种高有效载荷质量占比的大中型多层空间实验装置及安装方法

说明书

本发明属于空间实验装置结构设计技术领域，针对现有空间科学载荷设计中存在的技术问题，本发明公开了一种高有效载荷质量占比的多层空间实验装置与安装方法，前立板与底板通过底部连接为L形结构，下框架、中层板和上框架从下而上连接为一体，下框架与底板连接，上框架前端与前立板内侧连接，前部通风结构的底部安装在底板前端，前部通风结构的上部与前立板外侧连接，凹口形蒙皮呈包围形式与前立板、底板上部、下框架、上框架连接，上盖板从上方与凹口形蒙皮、前立板、上框架连接。实现多样化功能和结构整体化与紧凑化设计，是一种高载荷结构质量比、紧凑型模块化分区、便于组装调试、强度可靠、迭代迅速、成本低的多层空间实验装置。

技术领域

本发明属于空间实验装置结构设计技术领域，具体涉及一种高有效载荷质量占比的大中型多层空间实验装置与安装方法。

背景技术

航天活动的蓬勃发展，必将催生大量的空间科学/技术试验机会，随之而来的伴生大量空间科学载荷的研制任务，当前国家空间实验要求越来越工程化，对功耗、机械等的余量越来越小，研制周期越来越短，在高安全性、高可靠性、快速迭代的任务要求下，需要开展模块化设计，通过把航天载荷分解成若干个独立的功能模块，每个模块物理独立、功能独立，采用标准的机械、电、热及数据接口对各模块进行连接，实现航天载荷的整体功能。模块化的航天载荷结构应该是一种更紧凑和轻量化的结构，其装配、集成和测试更快速，而且现有设计能便于重复使用。

机械结构是航天载荷的重要组成部分和基础，承担着承受内外加载、提供载荷内外安装接口和提供构型等功能，要求其在任务剖面各种力、热环境作用下保持一定刚度和尺寸稳定性，不仅能够承受极端的发射环境而不发生破坏和有害变形，还要在轨运行时具有要求的位置和指向精度，以保证其上的有效载荷按照指标能正常工作。

对航天载荷结构来说，其主要的性能指标包括质量、刚度和精度，随着我国航天探测以及空间科学等领域的发展，对高承载、轻量化和高精度结构提出更高的要求。目前我国使用的典型的航天器结构形式包括壳体结构、板结构、构架结构、支架结构、连接结构和可展结构，在航天器中已经有较为成熟的应用，而在航天载荷尤其是科学载荷的结构设计中，由于是单体化设计，主要采用外部厚板抠筋后拼接、内部局部支架的形式，单体化拼凑痕迹重，结构重量和有效载荷质量比很大，增加了发射成本；而且内部载荷一体化比较差，不容易结构保持均一化变形从而导致相对误差增大；此外，非模块化的设计，对于多家承研单位分开调试也是一种奢望；最后，部分结构直接安装在外板上，使得调试时空间开放度不够，操作空间小从而不利于进行局部的修改校正。

现有空间科学载荷研制中，基本没有兼顾技术性和经济性的先例，因此，如果对于科学载荷研制的结构进行一种结构紧凑、高载荷结构质量比、模块化分区、便于调试、强度可靠、迭代迅速、成本低的结构设计和安装的有益探索，应用于未来空间科学载荷结构设计中具有重要的现实意义。

发明内容

针对现有空间科学载荷设计中存在的技术问题，本发明的目的在于研发一种高有效载荷质量占比的多层空间实验装置，具体为一种高载荷结构质量比、紧凑型模块化分区、便于组装调试、强度可靠、迭代迅速、成本低的多层空间实验装置与安装方法。

本发明采取的技术方案为：

一种高有效载荷质量占比的多层空间实验装置，包括前立板、底板、中层板、上框架、下框架、凹口形蒙皮、前部通风结构、上盖板，

所述前立板与底板通过底部连接为L形结构，下框架、中层板和上框架从下而上连接为一体，从空间上分为上、中、下三层布局，下框架与底板连接，上框架前端与前立板内侧连接，前部通风结构的底部安装在底板前端，前部通风结构的上部与前立板外侧连接，凹口形蒙皮呈包围形式与前立板、底板上部、下框架、上框架连接，上盖板从上方与凹口形蒙皮、前立板、上框架连接，从而组成上中下不同功能分层及外部空间的多层空间实验装置。

进一步的，所述底板和前立板设置为主支撑体，维持整体结构的强度。底板和前立板具有一定的厚度，且采用结构抠筋的加工方式，既用于安装布置其上的实验装置，也做为结构减重设计。