适用于空间推进系统地面试验用的总装框架的制作方法

1.本发明涉及航天空间推进系统技术领域，具体地，涉及一种适用于空间推进系统地面试验用的总装框架，特别涉及一种适用于空间推进系统地面试验用的紧凑型总装框架。


背景技术：

2.总装框架是航天空间推进系统的主承力结构，是整个系统的“骨架”，为系统各组件提供连接、支撑与固定，要求结构紧凑、重量轻、具有较好的强度和刚度。对于一个新研航天系统而言，研制初期的主要任务是考核系统工作特性，以及各组件之间的工作协调性和稳定性，为加快研制进度和降低研制成本，对前期地面试验用总装框架提出了易于加工、成本低廉、生产周期短，以及便于系统组件安装和管路布局等要求。然而，目前航天空间推进系统飞行用总装框架研制周期一般需要2
‑
3年，研制费用动辄需要上百万，无法满足紧迫的研制任务要求。
3.经过检索，专利文献cn107238469a公开了一种发动机缸体浸渗实验用装置，其包括实验总装框架和托连线，托连线跨装于实验总装框架的边侧中心部；实验总装框架包括底板，底板的四角处固定竖置有立柱，相邻立柱间通过横杆和纵杆进行稳固定位，四根立柱的中部固定支撑有中部板，中部板上固定安装有浸渗试验单元和倒水单元。该现有技术对缸体水套及机油道进行试漏检测，检测效果良好，其自动化程度高，使下一步的内部质量改进工作及时进行，使发动机内部质量得到保证。虽然该现有技术都是用于实验用的装置，可是并不能用于空间推进系统地面试验。
4.因此，为了解决紧迫的研制任务要求，亟需研发一种适用于空间推进系统地面试验用的总装框架。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于空间推进系统地面试验用的总装框架，提供一种易于加工、成本低廉、生产周期短，且便于系统组件安装和管路布局的地面试验用总装框架。
6.根据本发明提供的一种适用于空间推进系统地面试验用的总装框架，包括：下框架组件、支撑梁组件和上框架组件，
7.其中，下框架组件和上框架组件多边形结构之间错开角度设置；下框架组件与支撑梁组件可拆卸连接；上框架组件与支撑梁组件相连接。
8.优选地，下框架组件和上框架组件方形结构之间错开45
°
。
9.优选地，下框架组件包括下框架主梁、下框架加强梁和下框架安装角，下框架主梁和下框架加强梁之间通过焊接方式装配，下框架安装角与下框架主梁可拆卸连接。
10.优选地，下框架安装角与下框架主梁焊缝的贴合位置开有凹槽，凹槽的宽度大于焊缝的宽度，凹槽的深度大于焊缝的余高。
11.优选地，下框架安装角与下框架主梁之间的安装孔均为沉头孔。
12.优选地，支撑梁组件包括支撑梁和t型连接块，支撑梁与t型连接块通过焊接方式装配。
13.优选地，t型连接块与支撑梁的对接面设有凸台，凸台的横截面与支撑梁的内截面形状一致，凸台高度为5mm
‑
10mm。
14.优选地，上框架组件包括上框架主梁、上框架加强梁、上框架安装角和上框架十字连接块，上框架主梁连接在上框架安装角之间；上框架加强梁通过上框架十字连接块与上框架安装角相连接。
15.优选地，上框架安装角和上框架十字连接块分别与上框架主梁、上框架加强梁、支撑梁组件中的支撑梁的对接面设有凸台，凸台的横截面与其连接的上框架主梁、上框架加强梁或支撑梁的内截面形状一致，凸台高度为5mm
‑
10mm。
16.优选地，适用于空间推进系统地面试验用的总装框架的上表面、下表面和侧面能够安装面板。
17.优选地，适用于空间推进系统地面试验用的总装框架的下表面和侧面能够安装支脚。
18.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
19.1、本发明中上框架与下框架正方形结构之间错开45
°
，与常规的六面体结构相比，在相同的外包络尺寸下，该结构更加紧凑且刚度好。
20.2、本发明的总装框架主梁、加强梁、支撑梁均采用市场可采购的中空型材进行加工，采购周期短、价格低廉且结构重量轻；下框架安装角、上框架安装角、上框架十字连接块和t型连接块结构简单，易于加工；总装框架整体采用焊接与螺接相结合的方式进行装配，易于加工，且生产周期短，可在2个月内完成总装框架的零件生产和装配工作。
21.3、本发明通过上框架安装角、上框架十字连接块、t型连接块结构与主梁、加强梁、支撑梁之间对接的凸台，将原本的角焊缝变成对接焊缝，不仅便于定位、易于焊接，还极大的提高了焊缝强度、降低了焊接的变形量，对于边长为1.4m的铝合金上框架组件，可将焊接后的平面度控制在3mm以内。
22.4、本发明通过t型连接块结构将支撑梁组件与下框架组件通过螺接的方式进行装配，有效避免了角焊缝装配带来的焊缝质量不高、强度不足和焊接变形量等问题，对于长度为1.5m的铝合金支撑梁组件，装配后的垂直度控制在2mm以内。
23.5、本发明通过下框架安装角可有效解决下框架主梁焊接后对接接面不平导致的系统组件装配困难的问题，同时通过内部与焊缝贴合位置的凹槽，可避免对焊缝余高的打磨，提高焊缝强度，此外还可根据不同的系统安装要求对下框架安装角进行更换。
24.6、本发明的总装框架具有一定的可变设计，可根据不同的安装要求进行适应性调整，具有适应范围广的特点。
附图说明
25.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
26.图1为本发明提供的一种空间推进系统地面试验用紧凑型总装框架组成示意图；
27.图2为本发明提供的一种空间推进系统地面试验用紧凑型总装框架示意图；
28.图3为本发明中的下框架组件结构示意图；
29.图4为本发明中的下框架安装角结构示意图；
30.图5为本发明中的支撑梁组件的结构示意图；
31.图6为本发明中的上框架组件结构示意图；
32.图7为本发明中的总装框架系统布局示意图。
33.图中：
34.具体实施方式
35.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
36.如图1、图2所示，本发明提供了一种适用于空间推进系统地面试验用的总装框架，包括下框架组件10、支撑梁组件20和上框架组件30，所述下框架组件10与上框架组件30正方形结构之间错开45
°
，此种结构与常规的六面体结构相比，该结构更加紧凑且刚度好。下框架组件10与支撑梁组件20可拆卸连接；上框架组件30与支撑梁组件20相连接。
37.进一步来说，如图3、图4所示，下框架组件10由四根下框架主梁11、两根下框架加强梁12和四个下框架安装角13组成，下框架主梁11和下框架加强梁12之间通过焊接方式进行装配，下框架安装角13通过螺接的方式与下框架主梁11进行装配。
38.下框架安装角13与下框架主梁11焊缝贴合位置开有凹槽，凹槽的宽度大于焊缝宽度，凹槽深度大于焊缝余高；下框架安装角13与下框架主梁11之间的安装孔均为沉头孔。
39.如图5所示，支撑梁组件20包括支撑梁21和t型连接块22，支撑梁21与t型连接块22采用焊接方式进行装配。t型连接块22与支撑梁21的对接面设有凸台，凸台的横截面与支撑梁21的内截面形状一致。
40.如图6所示，上框架组件10包括四根上框架主梁31、四根上框架加强梁32、四个上框架安装角33和一个上框架十字连接块34，上述部件间采用焊接的方式进行装配。上框架安装角33与上框架主梁31、上框架加强梁32、支撑梁21的对接面设有凸台结构；上框架十字连接块34与上框架主梁31、上框架加强梁32、支撑梁21的对接面设有凸台结构，凸台的横截面与其连接的上框架主梁31、上框架加强梁32或支撑梁21的内截面形状一致。
41.本发明的优选例，作进一步说明。
42.基于上述实施例，下框架安装角13可采用轻质的铝合金或钛合金进行加工，可根据不同的系统安装要求对下框架安装角13进行更换。
43.基于上述实施例，t型连接块22与支撑梁21的对接面设有的凸台高度为5mm
‑
10mm。
44.基于上述实施例，下框架主梁11、下框架加强梁12、支撑梁21、上框架主梁31、上框架加强梁32均为中空型材，其材料可为不锈钢、铝合金或钛合金。
45.基于上述实施例，上框架安装角33与上框架主梁31、上框架加强梁32、支撑梁21的对接面设有凸台结构的凸台高度为5mm
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10mm；上框架十字连接块34与上框架主梁31、上框架加强梁32、支撑梁21的对接面设有凸台结构的凸台高度为5mm
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10mm。
46.基于上述实施例，对于边长为1.4m的铝合金上框架组件30，可将焊接后的平面度控制在3mm以内。
47.基于上述实施例，对于长度为1.5m的铝合金支撑梁组件20，装配后的垂直度控制在2mm以内。
48.工作原理：
49.如图7所示，上框架组件装配过程中，先将上框架十字连接块34与四根上框架加强梁32进行装配，将上框架十字连接块34的四个凸台分别插入四根上框架加强梁32内部，采用氩弧焊的方式进行装配；然后装配四根上框架主梁31和四个上框架安装角33，采用氩弧焊的方式进行装配，最后对上框架组件进行整形和热处理。上框架组件30与支撑梁组件20之间通过氩弧焊方式进行装配，然后进行整形和热处理，最后现场配安装孔，将下框架组件10与支撑梁组件20之间通过螺接方式进行装配。本发明总装框架具有一定的可变设计，可根据不同系统的安装要求进行适应性调整和改造。
50.在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
51.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。