[发明专利]一种考虑空间飞行器多球体贮箱间弱相关性的多球体贮箱结构参数确定方法

说明书

一种考虑空间飞行器多球体贮箱间弱相关性的多球体贮箱结构参数确定方法，对多球体贮箱结构进行初步设计，初步确定球体结构传力布局的基本设计参数；建立多球体贮箱结构的有限元模型；应用有限元方法对有限元模型进行自主飞行段内压设计工况、主动段内压、轴压及剪力联合设计工况及吊装设计工况进行分析；提取工况中的对称边界处载荷，若对称边界处载荷超过许用载荷，则调整球体结构设计参数，若边界处载荷符合设计要求，则多球体贮箱结构设计完成，保存球体结构传力布局的基本设计参数，作为最终的多球体贮箱结构参数。

技术领域

本发明涉及一种考虑空间飞行器多球体贮箱间弱相关性的多球体贮箱结构参数确定方法，属于航天飞行器结构设计技术领域。

背景技术

在航天飞行器结构设计领域，结构内部载荷的分配方式决定了结构设计的具体方案，通过优化设计载荷的传递方式，将载荷合理地分配到承载结构上，对充分利用材料的承载潜力、减轻飞行器结构重量，保证承载性能具有重要意义。

现有航天飞行器多球体结构设计方法一般面向整体结构开展设计，对于整体结构的各组件之间相互作用关注较少，各组件之间相互影响，设计关联性较强，对开展组建级设计和试验验证有重要影响，只能开展全器结构的整体试验验证，无法实现结构产品的层级式验证，造成试验风险不可控，试验失利引起设计的反复，浪费财力物力。

发明内容

本发明解决的技术问题为：克服现有技术不足，提处一种考虑空间飞行器多球体贮箱间弱相关性的多球体贮箱结构参数确定方法，本发明所要解决的问题是如何降低航天飞行器多球体结构设计中各球体组件之间的相互影响，满足空间飞行器多球体结构之间的弱相关设计需求，满足空间飞行器结构的模块化设计、低成本验证的需要，解决了结构研制过程中必须整体结构通盘考虑的问题，只需要研制成功独立单个贮箱结构组装后即可满足整器性能需求，显著缩短了研制周期，降低了研制成本。

本发明解决的技术方案为：一种考虑空间飞行器多球体贮箱间弱相关性的多球体贮箱结构参数确定方法，步骤如下：

步骤1：确定多球体贮箱的设计参数，包括整体框环的厚度和宽度，箱间段的半径和壁厚；

步骤2：根据步骤1确定的多球体贮箱的设计参数，建立多球体贮箱结构的有限元模型；

步骤3：对步骤2的有限元模型进行自主飞行段内压工况分析，得到各箱间段受到的与其连接的贮箱传递来的载荷；

步骤4：对步骤2的有限元模型进行主动段内压、轴压及剪力联合工况分析，得到各箱间段受到的与其连接的贮箱传递来的载荷；

步骤5：对步骤2的有限元模型进行吊装工况分析，得到各箱间段受到的与其连接的贮箱传递来的载荷；

步骤6：对步骤3、4、5得到的载荷进行判断，若步骤3、4、5得到的载荷之中有一个或以上超过了设定的载荷要求，则判定多球体贮箱的设计参数不符合要求，改变步骤1中的设计参数，返回步骤1；否则判定步骤1确定多球体贮箱的设计参数符合多球体贮箱间弱相关性要求。

优选的：多球体贮箱，包括多个球形贮箱、箱间段、整体框环、支座；支座为多个，设置在多个球形贮箱的上半球和下半球上；

优选的：每两个相邻球形贮箱之间通过箱间段连接，多个球形贮箱通过其上半球设置的支座与整体框环连接；箱间段与其连接的球形贮箱不贯通，多个球形贮箱具有独立的存储功能；

优选的：整体框环为带宽度的环形板。

优选的：箱间段，为中空的圆柱，圆柱体两端连接球形贮箱。

优选的：主飞行段内压设计工况，具体为：在自主飞行段时，各球体贮箱增压压力载荷差值最大状态的工作情况。

优选的：主动段内压、轴压及剪力联合工况，具体为：在主动段时，结构横向过载最大时刻的内压、轴压及剪力状态的工作情况。