一种蒙皮桁条式壳体结构的制作方法

1.本发明属于运载火箭等技术领域，具体涉及一种蒙皮桁条式舱段壳体结构。


背景技术：

2.运载火箭的壳体在满足气动外形、承载能力的前提下，结构的重量越轻对火箭的运载能力的提高越有利。目前运载火箭舱段的主要结构形式有蜂窝夹层结构、网格加筋结构、蒙皮桁条结构和复合材料结构。网格加筋结构的承力元件为化学铣切或者机械铣切的网格壁板，这种结构设计方便、工艺简单，但重量较重、加工成本高、加工周期长。蜂窝夹层结构一般采用两层薄的面板和一层中间夹芯组成，该结构重量轻、能够承受较大的载荷，但加工工艺复杂、费用较贵、生产质量不易检验。复合材料重量轻，但不能承受复杂工况的载荷，加工成本高。蒙皮桁条式结构不仅承载能力大，而且重量较轻，加工工艺简单，成本低。
3.专利号cn106482589 b提出的一种战术导弹的桁条壳体结构，蒙皮与端框一体加工成型，并对壳体相关尺寸做出了的限定，如壳体的直径1000mm～1600mm、蒙皮厚度2mm～3mm、高度600mm～1200mm之间等。对于直径较大、长度较长、结构重量要求较轻的运载火箭壳体，该方法加工工艺实现比较困难，并且重量较重。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种蒙皮桁条式结构，该结构具有成本低、重量轻、承载能力强等特点。
5.一种蒙皮桁条式结构，由蒙皮、端框、桁条、口框、口盖、爆炸螺栓盒等组成；
6.所述端框材料为铝合金；对于直径较大的壳体，端框可以通过两段或者多段型材拉弯成型，各段之间通过对接板连接成一体；对于直径较小的壳体，可直接采用铸造或者锻环机加成型。
7.所述蒙皮材料为铝合金，蒙皮滚压成型，为方便蒙皮的滚压，根据壳体直径的大小，将一个壳段的蒙皮分成三片或者四片进行滚压。蒙皮上开有操作口，方便相邻壳体连接螺栓的连接。
8.所述桁条材料为铝合金型材，相同尺寸的桁条，带圆头的t型、带圆头的l型型材较t型、l型型材承载能力高；根据载荷的大小，可在两端框之间增加隔框，使桁条变短，蒙皮格子变小，提高壳体整体抗失稳能力。
9.所述的蒙皮与端框、桁条通过保型工装铆接为一体，保证壳体的尺寸、形位公差要求。
10.所述口框材料为铝合金，口框通过铆钉连接在蒙皮开口处，加强操作口处蒙皮的强度。为防止飞行中气流进入箭体内部，需将蒙皮开口处通过口盖进行密封。在口框一侧铆接托板螺母，通过螺钉将口盖连接在口框上。
11.运载火箭一般为多级，壳体在飞行过程中需要与箭体进行分离，分离的两个壳段一般用爆炸螺栓进行连接，为防止分离过程中爆炸螺栓掉落，需要用爆炸螺栓盒收集分离
残骸。为使爆炸螺栓操作方便，在分离的两个舱段的蒙皮上至少一侧开有操作口。
附图说明
12.图1为本发明结构图
13.图2为本发明桁条结构图
14.图3为本发明桁条剖面图
15.图4为本发明口框结构图
16.图5为本发明口盖结构图
17.其中，1
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端框，2
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桁条，3
‑
蒙皮，4
‑
口框，5
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爆炸螺栓盒，6
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口盖，7
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桁条折弯，8
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带圆头t型型材截面，9
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t型截面，10
‑
带圆头l型截面，11
‑
l型截面。
具体实施方式
18.下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
19.如图1所示，本实施案例中的蒙皮桁条式结构，包括端框1、桁条2、蒙皮3、口框4、爆炸螺栓盒5、口盖6等，为减轻壳体的重量，各构件的材料为铝合金；
20.对于直径较小的壳体，为保证端框1的质量，采用铸造或者锻环一体机加成型，蒙皮3根据载荷可以设计的很薄，通过滚压成型。本实施案例中的桁条2采用带圆头的丁字型材7，带圆头的t型7材较t型材8抗失稳能力强、重量更轻。如壳体受到的载荷较小，为更好的维持壳体的外形，桁条2可采用数量较多的带圆头t型材9，同样，带圆头t型材比t型10的抗失稳能力强、重量较轻。为保证桁条2与蒙皮3及端框1紧密贴合，在桁条2与端框1、蒙皮3过渡处，将桁条2加工成与端框贴合的角度。
21.当壳体直径较大，端框1通过铸造及锻造加工工艺不容易实现、费用较贵，可通过拉弯型材，将拉弯后的两段型材通过转接板对接，使外形与壳体匹配。
22.当壳体长度较大时，在壳体的中间增加隔框，使桁条2的长度减小，增加桁条2及壳体的抗失稳能力。
23.运载火箭壳体与相邻舱段一般采用螺栓连接，为使螺栓连接方便，在蒙皮3上开对接螺栓操作口，并用口盖6进行密封。在操作口处铆接口框4，一方面提高开口处蒙皮3的抗失稳能力，另一方面提供口盖6的连接支撑，使口盖6连接后与蒙皮3平齐，保证壳体较好的气动外形。有的舱段对气密性要求较严格，可在口盖6与口框4处增加密封垫。
24.运载火箭舱段连接除了螺栓连接外，有的舱段在飞行过程中，需要与箭体分离，分离的两个舱段一般用爆炸螺栓进行连接，为防止分离过程中爆炸螺栓掉落，需要用爆炸螺栓盒5收集分离残骸。为使爆炸螺栓操作方便，在分离的两个舱段的蒙皮上至少一侧开有操作口。