[发明专利]基于增材制造的高承载、轻量化球形贮箱支撑紧固装置

说明书

本发明公开了一种基于增材制造的高承载、轻量化球形贮箱支撑紧固装置，包括：十字包带、包带摩擦缓冲垫、支架摩擦缓冲垫和一体化支架；所述一体化支架采用增材制造而得，其上端为球碗形凹槽，用于安放球形贮箱；一体化支架上端周向均匀设有四个安装座，十字包带箍在球形贮箱的外表面，且其四个端部分别固定在一体化支架的四个安装座上；其中，十字包带与球形贮箱之间设有包带摩擦缓冲垫，一体化支架与球形贮箱之间设有支架摩擦缓冲垫。

技术领域

本发明涉及球形贮箱支撑紧固技术领域，具体涉及一种基于增材制造的高承载、轻量化球形贮箱支撑紧固装置。

背景技术

航天器安装球形贮箱所使用的支撑、紧固装置的设计与贮箱的安装接口、附近的结构形式以及两者之间的位置关系相关。目前，航天器上对于球形贮箱的支撑紧固装置方案主要有三种：

方案一，如图1所示，通过设置在球形贮箱1腰部的腰部法兰2将其固定在一个底座或直接固定在结构件(如承力筒)上；

方案二，如图2所示，通过球形贮箱1的底端法兰6将其底部固定在贮箱安装座7上，同时利用多个横向拉杆4或拉板固定其顶端法兰5；

方案三，如图3所示，通过两圈呈正交布置的包带Ⅰ8和包带Ⅱ9将球形贮箱1箍住，并固定在球碗形底座10中，包带Ⅰ8和包带Ⅱ9与球碗形底座10紧箍位置的两侧分别设置加强筋11进行承力。

以上方案均存在一定的缺陷：

(1)方案一的缺陷：需要在球形贮箱1的腰部设置专门用于连接固定的腰部法兰，额外增加了球形贮箱1的重量；球形贮箱1固定在底座上，则要求底座的直径和高度尺寸均需大于或等于球形贮箱1的半径，导致底座较重；如直接固定在结构件上，则为适应球形贮箱安装需要，结构件需开一个直径大于或等于球形贮箱1直径的圆孔，对结构设计的约束较多；

(2)方案二的缺陷：由于球形贮箱1的底端需承受球形贮箱1及推进剂的全部重量，需对球形贮箱1的结构进行加强设计，额外增加了球形贮箱1的重量，且球形贮箱1底端受力易导致其结构发生失稳破坏，因此，难以适应高冲击、大过载的力学环境；

(3)方案三的缺陷：包带Ⅰ8和包带Ⅱ9需要绕球形贮箱1一周，导致包带Ⅰ8和包带Ⅱ9长度长、重量大；球碗形底座10的加强筋11尺寸大且承载效率低，导致该方案的结构重量承载比(紧固装置重量/总重量)≥10％，承载效率较低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于增材制造的高承载、轻量化球形贮箱支撑紧固装置，克服现有技术中球形贮箱支撑紧固方案的缺陷，能够将球形贮箱安装在航天器小平面结构板上，且安装面积小于球形贮箱的投影面积，兼具固定点设置合理、安装面积小、对球形贮箱附近结构的设计约束少以及能耐受高冲击大过载的力学环境等优点；同时，不需要在球形贮箱上设置法兰等安装接口，避免球形贮箱的额外增重。

本发明的技术方案为：一种基于增材制造的高承载、轻量化球形贮箱支撑紧固装置，包括：十字包带、包带摩擦缓冲垫、支架摩擦缓冲垫和一体化支架；

所述一体化支架采用增材制造而得，其上端为球碗形凹槽，用于安放球形贮箱；一体化支架上端周向均匀设有四个安装座，十字包带箍在球形贮箱的外表面，且其四个端部分别固定在一体化支架的四个安装座上；其中，十字包带与球形贮箱之间设有包带摩擦缓冲垫，一体化支架与球形贮箱之间设有支架摩擦缓冲垫。

优选地，所述一体化支架还包括：支撑杆系、底座和支撑环；支撑环通过四组支撑杆系固定支撑在底座上；其中，四个安装座设置在支撑环的外圆周面上，与四组支撑杆系一一对应。

优选地，所述支撑环的内圆周面上设有球形贮箱焊缝避让槽，用于为球形贮箱外表面上的焊缝让位。

优选地，所述底座为正方形框架削去四角而得的八边形框架结构，在底座的四个斜边框上分别布置有一个以上底座安装孔，用于固定底座。