專利名稱：離子推力器支架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于小衛(wèi)星電推進(jìn)系統(tǒng)的推力器支架。
背景技術(shù)：
隨著小衛(wèi)星應(yīng)用的發(fā)展，小衛(wèi)星的功能不斷加強(qiáng)，系統(tǒng)也越來越復(fù)雜。為了滿足小衛(wèi)星長期在軌運(yùn)行的姿態(tài)和軌道控制的需要，電推進(jìn)做為衛(wèi)星的軌控發(fā)動(dòng)機(jī)所具有的比沖大、所需燃料少、能有效節(jié)省星內(nèi)空間等優(yōu)點(diǎn)成為小衛(wèi)星發(fā)展的一種趨勢。目前小衛(wèi)星搭載的軌控發(fā)動(dòng)機(jī)均為使用胼燃料的5N推力器，此類發(fā)動(dòng)機(jī)體積小巧，機(jī)械接口與離子推力器完全不同，所使用支架不適用于離子推力器。離子推力器體積大，其安裝接口在發(fā)動(dòng)機(jī)腰部，發(fā)動(dòng)機(jī)背后有電纜及管路出口，安裝時(shí)要留有足夠的管路及電纜操作空間，并盡可能的減少支架在星上的空間占用率。如果離子推力器在星上的安裝形式仍與使用胼燃料的5N推力器一致(朝向飛行方向的反方向)，將會(huì)導(dǎo)致所需發(fā)動(dòng)機(jī)支架體積過大，高度過高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種用于小衛(wèi)星電推進(jìn)系統(tǒng)的離子推力器支架，可以滿足離子推力器支架剛度、強(qiáng)度及總裝操作空間的要求。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是離子推力器支架，包括法蘭和底座，法蘭為圓環(huán)式結(jié)構(gòu)，圓環(huán)式結(jié)構(gòu)的上表面為用于與發(fā)動(dòng)機(jī)安裝的法蘭面，圓環(huán)式結(jié)構(gòu)的內(nèi)環(huán)為推力器開口，內(nèi)環(huán)邊緣朝向圓環(huán)式結(jié)構(gòu)下表面的方向設(shè)有外翻邊，圓環(huán)式結(jié)構(gòu)的下表面與底座的連接部位設(shè)有凸臺(tái)，法蘭的上表面與底座的連接處設(shè)有沉孔；底座共有四個(gè)，四個(gè)底座沿法蘭的圓周方向兩兩對稱分布，夾角分別為60°與120°，每個(gè)底座均為“廠”字形結(jié)構(gòu)斜梁，斜梁與底座下端面的傾斜角度為71°，底座的兩側(cè)面沿中心軸線處設(shè)有加強(qiáng)筋；法蘭和底座通過螺釘連接在一起，連接處采用膠粘結(jié)。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于1本實(shí)用新型離子推力器支架采用板凳式結(jié)構(gòu)形式，傳力路徑與星體結(jié)構(gòu)主承力筋相連接，傳力較好，支架本身具有可靠的剛度及強(qiáng)度，經(jīng)支架帶負(fù)載狀態(tài)鑒定試驗(yàn)后結(jié)果，支架X、Y、Z向基頻分別為692. 36Hz、160. 12Hz、172. 52Hz，完全滿足小衛(wèi)星對于帶支架設(shè)備基頻大于IOOHz的要求，且在100HZ內(nèi)支架基本無放大；2本實(shí)用新型離子推力器支架安裝在小衛(wèi)星通用推進(jìn)艙胼瓶支架下表面中心處替代5N軌控發(fā)動(dòng)機(jī)支架，胼瓶儲(chǔ)箱與離子電推進(jìn)氣瓶共存，在有限的空間內(nèi)保證支架可靠的剛度及強(qiáng)度，并與胼瓶及氣瓶保持合理間隙，且留出了足夠的可供總裝操作的空間；3本實(shí)用新型離子推力器支架法蘭及底座材料均為高強(qiáng)度鍛鋁2A14 4T6，為鋁合金材料，整體結(jié)構(gòu)采取組合體形式，單件機(jī)加，組合后對上下兩表面進(jìn)行組合機(jī)加，相對于整體鑄件而言，結(jié)構(gòu)形式及裝配簡單，易于加工實(shí)現(xiàn)，造價(jià)較低，工期較短，符合小衛(wèi)星研制周期較短的特點(diǎn)。
圖1為本實(shí)用新型離子推力器支架組合體整體示意圖；圖2為本實(shí)用新型離子推力器支架俯視圖；圖3為本實(shí)用新型離子推力器支架法蘭與底座連接示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的離子推力器支架結(jié)構(gòu)如圖1、2所示，在構(gòu)型上選用法蘭1與底座2 組合的形式，由一個(gè)法蘭1和四個(gè)底座2組成。法蘭1的結(jié)構(gòu)形式為圓環(huán)式結(jié)構(gòu)，其上表面為法蘭面，提供發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝接口及保護(hù)工裝接口，中間為推力器開口。法蘭1的厚度為 5mm，法蘭1的內(nèi)環(huán)邊緣增加一圈向下的外翻邊以提高離子推力器支架徑向剛度，法蘭1的下表面與底座2的連接部位局部增厚，為IOmm厚凸臺(tái)，以提高與底座2的連接剛度，法蘭 1下表面與發(fā)動(dòng)機(jī)連接處局部加厚以提高與發(fā)動(dòng)機(jī)的連接剛度并提供足夠的螺紋深度。法蘭1上表面與底座2的連接處做沉孔，保證連接螺釘釘頭不突出法蘭上表面，以保證推力器的安裝不受干涉。底座2的結(jié)構(gòu)形式為“廠”字形的斜梁，底座2的上端(具有四個(gè)連接孔)連接在法蘭1上，底座2的下端提供與推進(jìn)艙胼瓶支架的接口。底座2上、下端面之間的斜梁與下端面傾斜角度為71°，沿縱向(與上、下端面垂直)中心軸線設(shè)有加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋沿軸線對稱分布在斜梁的里外兩側(cè)，與上下端面相連。加強(qiáng)筋厚度為6mm。如圖2所示，四個(gè)底座2沿法蘭1的圓周方向兩兩對稱分布，夾角分別為60°與 120°。法蘭1與底座2的連接采用螺接并膠接的方式。法蘭1與底座2均采用高強(qiáng)度鍛鋁2A14 T6鋁合金材料。高強(qiáng)度鍛鋁2A14 T6比強(qiáng)度、比模量、耐熱性能均較為理想，是一種較適用于小衛(wèi)星次結(jié)構(gòu)的材料。如圖1所示，裝配連接時(shí)先根據(jù)法蘭1、底座2的結(jié)構(gòu)形式機(jī)加各零件。機(jī)加工前， 做好化學(xué)成分復(fù)驗(yàn)和探傷檢驗(yàn)，以滿足航天器用材料的要求。在零件狀態(tài)下，法蘭1的上表面以及底座2的下表面均保留加工余量，保證在組合后可以進(jìn)行組合機(jī)加。然后根據(jù)結(jié)構(gòu)連接關(guān)系，進(jìn)行推力器支架裝配體的裝配。如圖3所示，底座2的留有四個(gè)連接孔的一面與法蘭1下表面留有沉孔的凸臺(tái)處分別用四個(gè)M5螺釘穿過通孔背母的連接方式連接，法蘭1與底座2的接觸面涂常溫固化結(jié)構(gòu)膠ReduX420膠接，螺釘連接處采用螺紋涂螺紋慢速防松膠MS的防松方式。圖3中，3為螺釘，4為墊圈，5為螺母，均為鈦合金標(biāo)準(zhǔn)件。裝配完成后，組合加工離子推力器的安裝面以及與推進(jìn)艙結(jié)構(gòu)的安裝面，保證形面精度要求和上下兩個(gè)安裝面的平行度要求。最后以統(tǒng)一的基準(zhǔn)，組合加工推力器支架與結(jié)構(gòu)的連接孔，保證支架在結(jié)構(gòu)上的正確安裝。本實(shí)用新型說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
權(quán)利要求1.離子推力器支架，其特征在于包括法蘭(1)和底座O)，法蘭(1)為圓環(huán)式結(jié)構(gòu)，圓環(huán)式結(jié)構(gòu)的上表面為用于與發(fā)動(dòng)機(jī)安裝的法蘭面，圓環(huán)式結(jié)構(gòu)的內(nèi)環(huán)為推力器開口，內(nèi)環(huán)邊緣朝向圓環(huán)式結(jié)構(gòu)下表面的方向設(shè)有外翻邊，圓環(huán)式結(jié)構(gòu)的下表面與底座O)的連接部位設(shè)有凸臺(tái)，法蘭(1)的上表面與底座O)的連接處設(shè)有沉孔；底座( 共有四個(gè)，四個(gè)底座(2)沿法蘭(1)的圓周方向兩兩對稱分布，夾角分別為60°與120°，每個(gè)底座(2)均為 “廠”字形結(jié)構(gòu)斜梁，斜梁與底座( 下端面的傾斜角度為71°，底座O)的兩側(cè)面沿中心軸線處設(shè)有加強(qiáng)筋；法蘭(1)和底座( 通過螺釘連接在一起，連接處采用膠粘結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子推力器支架，其特征在于所述的法蘭⑴和底座(2)的材料均為鍛鋁2A14T6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離子推力器支架，其特征在于所述的膠為常溫固化結(jié)構(gòu)膠 Redux420。
專利摘要離子推力器支架，包括一個(gè)環(huán)狀法蘭(1)和四個(gè)支撐底座(2)，四個(gè)底座(2)沿法蘭(1)圓周方向兩兩對稱。底座(2)下表面提供與結(jié)構(gòu)的連接孔，底座(2)上表面提供與法蘭(1)的連接孔。法蘭(1)提供與離子推力器及其保護(hù)工裝的連接孔，法蘭(1)中心開有設(shè)備孔，法蘭(1)非主傳力路徑處開減輕槽以減少結(jié)構(gòu)重量。整個(gè)支架材料選用高強(qiáng)度鍛鋁2A14T6，可以滿足溫度環(huán)境及力學(xué)性能的要求。本實(shí)用新型支架結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，符合小衛(wèi)星離子推力器安裝環(huán)境的空間限制要求，可以滿足小衛(wèi)星離子推力器星上安裝定型化設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的需要。
文檔編號B64G1/24GK202124120SQ20112016830
公開日2012年1月25日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者楊棟, 秦江, 辛強(qiáng), 韓冬 申請人:航天東方紅衛(wèi)星有限公司