专利名称：一种用于人造卫星的零变形全碳框架的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及空间技术应用领域，尤其涉及一种多向多通的框架结 构。复合材料接头、矩形方管、圆管组成。
技术背景以前大型桁架结构中采用的是碳纤维杆件和金属接头，杆件与接头之 间采用金属螺纹连接，碳纤维杆件没有进行专门的热变形设计，例如卫 星的天线支撑架结构的杆件和部分接头采用了碳纤维复合材料，杆件和接 头之间采用的是金属螺纹连接，且亦没有进行专门的热变形杆件设计，因 此在温差很大的空间环境中使用，其杆件和连接件的热变形就会影响光载 荷的成象精度。为此，目前提出了研制"零变形"混合结构的设计，以满 足星上光学载荷的成像精度需要。实用新型内容本实用新型目的在于提供一种用于人造卫星的零变形全碳框架，用来 解决上述技术问题，提高星上光学载荷的成像精度。本实用新型由复合材 料接头、矩形方管、圆形杆管组成。所述的复合材料接头采用立体多通接头和平面多通接头，与矩形方管、圆形杆管之间完全用胶粘接，拉脱强度大于26MPa。所述的矩形方管2与接头1、接头6连接，矩形方管7与接头6、接 头9连接，矩形方管10与接头9、接头13连接，矩形方管14与接头13、接头16连接，矩形方管18与接头16、接头19连接，矩形方管21与接 头19、接头22连接，矩形方管24与接头22、接头24连接，矩形方管 27与接头26、接头30连接，矩形方管28与接头30、接头19连接，矩 形方管32与接头30、接头34连接，矩形方管33与接头34、接头16连 接，矩形方管35与接头34、接头37连接，矩形方管36与接头37、接头 13连接，矩形方管40与接头37、接头41连接，矩形方管42与接头41、 接头9连接，矩形方管44与接头41、接头1连接。所述的圆形杆管3与接头4、接头9连接，圆形杆管5与接头4、接 头6连接、圆形杆管8与接头9、接头43连接，圆形杆管11与接头9、 接头39连接，圆形杆管12与接头39、接头13连接，圆形杆管15与接 头16、接头38连接，圆形杆管17与接头19、接头38连接，圆形杆管 20与接头25、接头19接连，圆形杆管23与接头25、接头22连接、圆 形杆管29与接头31、接头19连接。所述的矩形方管有16根，选用高模量碳纤维复合材料按照 [± 55° /0° /90° /0° /± 55° ]角度铺层，且要求该高模量碳纤维复合材料具 有如下特性纤维方向线膨胀系数小于-1. 2X10—V°C且大于 -1.5X10—7°C，垂直于纤维方向的线膨胀系数小于32.4X10—7°C，纤维 方向拉伸模量260Gpa 320GPa;矩形方管、圆形杆管与接头之间的连接 段采用斜面楔形方视连接，锥度不小于Z1: 20;所述的圆形杆管有10根，选用高模量碳纤维复合材料按照 [± 35°/0°/90°/0° / ± 35° ]角度铺层；由于对方管、圆杆及接头进行特定选材，对方管、圆管进行了铺层设计，对接头与矩形方管、圆形杆管之间的连接进行改进设计，本实用新型 可以达到框架整体具有较高的尺寸稳定性、比刚度、比强度，可用承受超过自身重量30倍以下的载荷重量，大大提高了光学载荷的成像精度,应用 前景广泛。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明图1是本实用新型三维立体图图2是本实用新型接头与杆件连接段剖面图图3是本实用新型侧面投影图具体实施方式
如图1、图2所示的用于人造卫星的零变形全碳框架由复合材料接头、 矩形方管、圆形杆管组成。复合材料接头采用立体多通接头和平面多通接 头，均由热变形较小的非金属材料制造，具有高比刚度、高比强度、轻质、 高尺寸稳定性的技术特点，复合材料接头与矩形方管、圆形杆管之间完全 用胶粘接，接头连接处进行斜面楔形方视胶接，要求接头在内，锥度不小 于Zh 20，拉脱强度大于26MPa。接头9、接头19为立体6通接头；接 头13、接头16为立体4通接头；接头6、接头22为立体3通接头；接头 4、接头25、接头38、接头39为立体2通接头；接头31、接头43为立 体l通接头；30、接头34、接头37、接头41为平面3通接头；接头1、 接头262为平面2通接头；所有接头采用日本东丽公司进口的高模碳纤维 复合材料如T700、 T800。图中所示的20根矩形方管采用高模量碳纤维复合材料按照[± 55° /0° /90° /0° /± 55° ]角度铺层；矩形方管与圆形杆管之间的连接段 采用斜面楔形方视连接，锥度不小于Z1: 20;矩形方管2与接头1、接 头6连接，矩形方管7与接头6、接头9连接，矩形方管10与接头9、接 头13连接，矩形方管14与接头13、接头16连接，矩形方管18与接头 16、接头19连接，矩形方管21与接头19、接头22连接，矩形方管24 与接头22、接头24连接，矩形方管27与接头26、接头30连接，矩形方 管28与接头30、接头19连接，矩形方管32与接头30、接头34连接， 矩形方管33与接头34、接头16连接，矩形方管35与接头34、接头37 连接，矩形方管36与接头37、接头13连接，矩形方管40与接头37、接 头41连接，矩形方管42与接头41、接头9连接，矩形方管44与接头41、 接头1连接。图中所示的IO根碳纤维圆形杆管，选用高模量碳纤维复合材料按照 [±35°/0°/90°/0°/±35°]角度铺层；釆用常规胶接工艺，严格控制保证 胶接强度，圆形杆管3与接头4、接头9连接，圆形杆管5与接头4、接 头6连接、圆形杆管8与接头9、接头43连接，圆形杆管11与接头9、 接头39连接，圆形杆管12与接头39、接头13连接，圆形杆管15与接 头16、接头38连接，圆形杆管17与接头19、接头38连接，圆形杆管 20与接头25、接头19接连，圆形杆管23与接头25、接头22连接、圆 形杆管29与接头31、接头19连接。.如图3所示的接头与杆件连接段剖面可以使框架中的A平面具有较高 的尺寸稳定性，在温度发生变化时(-100°C~+100。C) , A平面保持相对 位置不变。
权利要求1. 一种用于人造卫星的零变形全碳框架，由复合材料接头、矩形方管、圆形杆管组成，其特征在于；所述的复合材料接头采用立体多通接头和平面多通接头，与矩形方管、圆形杆管之间完全用胶粘接，拉脱强度大于26MPa，所述的矩形方管(2)与接头(1)、接头(6)连接，矩形方管(7)与接头(6)、接头(9)连接，矩形方管(10)与接头(9)、接头(13)连接，矩形方管(14)与接头(13)、接头(16)连接，矩形方管18与接头(16)、接头(19)连接，矩形方管(21)与接头(19)、接头(22)连接，矩形方管(24)与接头(22)、接头(24)连接，矩形方管(27)与接头(26)、接头(30)连接，矩形方管(28)与接头(30)、接头(19)连接，矩形方管(32)与接头(30)、接头(34)连接，矩形方管(33)与接头(34)、接头(16)连接，矩形方管(35)与接头(34)、接头(37)连接，矩形方管(36)与接头(37)、接头(13)连接，矩形方管(40)与接头(37)、接头(41)连接，矩形方管42与接头(41)、接头(9)连接，矩形方管(44)与接头(41)、接头(1)连接，所述的圆形杆管(3)与接头(4)、接头(9)连接，圆形杆管(5)与接头(4)、接头(6)连接，圆形杆管(8)与接头(9)、接头(43)连接，圆形杆管(11)与接头(9)、接头(39)连接，圆形杆管(12)与接头(39)、接头(13)连接，圆形杆管(15)与接头(16)、接头(38)连接，圆形杆管(17)与接头(19)、接头(38)连接，圆形杆管(20)与接头(25)、接头(19)连接，圆形杆管(23)与接头(25)连接、(22)连接，圆形杆管(29与接头(31)、接头(19)连接。
2、 根据权利要求1所述的一种用于人造卫星的零变形全碳框架，其 特征在于复合材料接头与矩形方管、圆形杆管连接处进行斜面可楔形方式交接，接头在内，锥度不小于Z1: 20，拉脱强度大于26MPa。
3、 根据权利要求1所述的一种用人造卫星的零变形全碳框架，其特 征在于矩形方管有16根，选用高模量碳纤维复舍材料按照[士55G/0G /900/00/ ±55。]角度铺层。
4、 根据权利要求1或3所述的一种用于人造卫星的零变形全碳框架， 其特征在于矩形方管的纤维方向线膨胀系数小于一L2X 10_6 / QC且大 于一1.5X 10—6 / 0C，垂直于纤维方向的线膨胀系数小于32.4X 10—6 / 0C, 纤维方向拉伸模量260Gpa 320Gpa。
5、 根据权利要求1所述的一种用于人造卫星的零变形全碳框架，其 特征在于圆形杆管有10根，选用高模量碳纤维复合材料按照[±35^ /0°/90°/0°/±35°]角度铺层。
专利摘要本实用新型公开了一种用于人造卫星的零变形全碳框架，涉及空间技术应用领域，由复合材料接头、矩形方管、圆管组成，复合材料接头采用立体多通和平面多通接头与矩形方管、圆形杆管之间完全用胶粘接，拉脱强度大于26MPa。具有高比刚度、高比强度、轻质、高尺寸稳定性的技术特点，可用承受超过自身重量30倍以下的载荷重量，大大提高了光学载荷的成像精度，应用前景广泛。
文档编号B64G1/10GK201086828SQ20072006946
公开日2008年7月16日 申请日期2007年4月28日 优先权日2007年4月28日
发明者张建刚, 方宝东, 申智春 申请人:上海卫星工程研究所