一种星箭对接装置，涉及航天总体构型技术领域，包括主筒体、背地板连接框和星箭对接框；其中星箭对接框的底部开口为圆形；主筒体的顶部开口为正方形；本发明一种适用于板架式构型GEO卫星平台的全碳纤维复合材料方圆过渡星箭连接装置，实现了整星力学载荷从箱型板架到圆形运载对接环的均匀过渡，作为装置核心部件，该发明使板架式卫星构型形成良好的传力路径，整星装置的刚度、强度和稳定度均满足设计要求，为整星的构型设计奠定了坚实的基础。
1.一种星箭对接装置，其特征在于：包括主筒体(1)、背地板连接框(2)和星箭对接框(3)；主筒体(1)固定安装在星箭对接框(3)的上部，星箭对接框(3)的底部开口为圆形；背地板连接框(2)固定安装在主筒体(1)外壁的中下部；主筒体(1)的顶部开口为正方形；星箭对接框(3)实现与外部运载火箭卫星支架的连接；主筒体(1)实现与外部承力隔板的连接。
2.根据权利要求1所述的一种星箭对接装置，其特征在于：所述的星箭连接装置高h为
500-600mm；主筒体(1)正方形的顶部开口边长L1为700-900mm；星箭对接框(3)圆形的底部开口直径L2为1200-1230mm。
3.根据权利要求1所述的一种星箭对接装置，其特征在于：主筒体(1)包括平面区和曲面区；平面区包括4个倒置的等腰三角形平面，等腰三角形平面以主筒体(1)正方形的顶部开口边长L1为底边，顶点在星箭对接框(3)圆形的底部边框上；其余部分为圆滑过渡的曲面区。
4.根据权利要求3所述的一种星箭对接装置，其特征在于：等腰三角形平面的腰长L3为
5.根据权利要求1所述的一种星箭对接装置，其特征在于：背地板连接框(2)包括环状连接框(4)和耳片(5)，耳片(5)水平环绕固定在环状连接框(4)的外侧。
6.根据权利要求4所述的一种星箭对接装置，其特征在于：环状连接框(4)顶部水平截面为方圆形状，其中直边长L4为230-250mm；以相邻两条直边相近的两个端点做直边的垂线，两条垂线相交点为圆弧的圆心位置，圆弧角度A为85-95°，圆弧半径R1为440-460mm。
7.根据权利要求4所述的一种星箭对接装置，其特征在于：背地板连接框(2)竖直截面为斜T形，背地板连接框(2)垂直高度L8为40-44mm；环状连接框(4)与水平面夹角B为65-
70°，厚度L5为1.5-2.5mm；耳片(5)厚度L6厚度为2-3mm；耳片(5)的最外端距环状连接框(4)L7为34-36mm；耳片(5)上表面与环状连接框(4)外侧相交处设置半径R2为5-7mm的圆弧；耳片(5)下表面与环状连接框(4)外侧相交处设置半径R3为5-7mm的圆弧；耳片(5)下表面距环状连接框(4)的下端L9为19-21mm。
8.根据权利要求1所述的一种星箭对接装置，其特征在于：星箭对接框(3)水平截面为圆弧形状，中间设置通孔，通孔直径L10为1170-1180mm。
9.根据权利要求7所述的一种星箭对接装置，其特征在于：星箭对接框(3)的竖直截面为异型装置，其中顶端水平边L11为2-3mm；内侧垂直边L12为38-40mm；通孔内壁到内侧垂直边距离L13为29-30mm；通孔壁厚L14为5-7mm；内侧底座与内侧垂直边相交处设置有半径R4为9-11mm的圆弧；星箭对接框(3)外壁斜边与竖直方向夹角C为4-6°；外壁水平边L15长为2-
3mm，外壁竖直边拐角处设置半径R5为4-5mm的圆弧；外壁底座高L16为4-6mm；星箭对接框(3)高L17为55-60mm。
10.根据权利要求1所述的一种星箭对接装置，其特征在于：主筒体(1)内壁每个边设置有竖排加强筋；主筒体(1)外壁和转角处设置有竖排的装置连接角条。
一种星箭对接装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种航天总体构型技术领域，特别是一种星箭对接装置。
背景技术
[0002] 随着电推进技术的快速发展和日趋成熟，电推进技术已经GEO卫星上逐步应用，从南北位保、部分变轨，到利用电推进实现全部的变轨和在轨位置保持任务。电推进技术的应用可以大幅缩减推进剂携带量，减轻卫星发射重量，从而实现一箭双星发射，有效节省发射成本。
[0003] 由于电推进技术的应用，特别是采用全电推完成变轨任务，使GEO卫星推进剂携带量显著减少，采用以中心承力筒为主承力装置的构型方式已经不适应GEO卫星平台的设计需求。传统以化学推进变轨的卫星平台其承力筒内部安装了庞大的化学推进剂贮箱，由于承力筒的存在，降低了卫星的仪器设备承载效率，并给总装操作带来了难度。GEO卫星平台采用电推进实现变轨和在轨位置保持，取消了化学推进系统，推进剂为氙气且携带量少，为了提升仪器设备布局空间，需取消中心承力筒，以板架作为主承力装置。板架式卫星构型简单、灵活，可扩展性强，适应电推进卫星平台特点，有效提高了卫星空间利用效率，增加了有效载荷承载能力，但这种构型方案存在一个技术难点，就是如何实现整星力学载荷从箱型板架平台到圆形运载对接环的均匀过渡。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提出了一种星箭对接装置，本发明采用一种适用于板架式构型GEO卫星平台的全碳纤维复合材料方圆过渡星箭连接装置，实现了整星力学载荷从箱型板架到圆形运载对接环的均匀过渡，作为装置核心部件，该发明使板架式卫星构型形成良好的传力路径，整星装置的刚度、强度和稳定度均满足设计要求，为整星的构型设计奠定了坚实的基础。
[0005] 本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
[0006] 一种星箭对接装置，包括主筒体、背地板连接框和星箭对接框；主筒体固定安装在星箭对接框的上部，星箭对接框的底部开口为圆形；背地板连接框固定安装在主筒体外壁的中下部；主筒体的顶部开口为正方形；星箭对接框实现与外部运载火箭卫星支架的连接；主筒体实现与外部承力隔板的连接。
[0007] 在上述的一种星箭对接装置，所述的星箭连接装置高h为500-600mm；主筒体正方形的顶部开口边长L1为700-900mm；星箭对接框圆形的底部开口直径L2为1200-1230mm。
[0008] 在上述的一种星箭对接装置，主筒体包括平面区和曲面区；平面区包括4个倒置的等腰三角形平面，等腰三角形平面以主筒体正方形的顶部开口边长L1为底边，顶点在星箭对接框圆形的底部边框上；其余部分为圆滑过渡的曲面区。
[0009] 在上述的一种星箭对接装置，等腰三角形平面的腰长L3为450-600mm；底角D为60-70°。
[0010] 在上述的一种星箭对接装置，背地板连接框包括环状连接框和耳片，耳片水平环绕固定在环状连接框的外侧。
[0011] 在上述的一种星箭对接装置，环状连接框顶部水平截面为方圆形状，其中直边长L4为230-250mm；以相邻两条直边相近的两个端点做直边的垂线，两条垂线相交点为圆弧的圆心位置，圆弧角度A为85-95°，圆弧半径R1为440-460mm。
[0012] 在上述的一种星箭对接装置，背地板连接框竖直截面为斜T形，背地板连接框垂直高度L8为40-44mm；环状连接框与水平面夹角B为65-70°，厚度L5为1.5-2.5mm；耳片厚度L6厚度为2-3mm；耳片的最外端距环状连接框L7为34-36mm；耳片上表面与环状连接框外侧相交处设置半径R2为5-7mm的圆弧；耳片下表面与环状连接框外侧相交处设置半径R3为5-7mm的圆弧；耳片下表面距环状连接框的下端L9为19-21mm。
[0013] 在上述的一种星箭对接装置，星箭对接框水平截面为圆弧形状，中间设置通孔，通孔直径L10为1170-1180mm。
[0014] 在上述的一种星箭对接装置，星箭对接框的竖直截面为异型装置，其中顶端水平边L11为2-3mm；内侧垂直边L12为38-40mm；通孔内壁到内侧垂直边距离L13为29-30mm；通孔壁厚L14为5-7mm；内侧底座与内侧垂直边相交处设置有半径R4为9-11mm的圆弧；星箭对接框外壁斜边与竖直方向夹角C为4-6°；外壁水平边L15长为2-3mm，外壁竖直边拐角处设置半径R5为4-5mm的圆弧；外壁底座高L16为4-6mm；星箭对接框高L17为55-60mm。
[0015] 在上述的一种星箭对接装置，主筒体内壁每个边设置有竖排加强筋；主筒体外壁和转角处设置有竖排的装置连接角条。
[0016] 本发明与现有技术相比具有如下优点：
[0017] (1)本发明首次设计了一种主筒体的顶部开口为正方形，星箭对接框的底部开口为圆形的适用于板架式构型全电推卫星平台的方圆过渡星箭连接装置，解决了整星力学载荷从箱型板架平台到圆形运载对接环的均匀过渡；
[0018] (2)本发明主筒体采用平面区和曲面区结合的结构；平面区包括4个倒置的等腰三角形平面，其余部分为圆滑过渡的曲面区，使星箭连接装置得刚度、强度得到极大提高，提高了卫星空间利用效率，增加有效载荷承载能力；
[0019] (3)本发明背地板连接框采用斜T形结构，在满足连接强度的前提下，提高了卫星空间利用效率，降低了星箭连接装置整体的重量；
[0020] (4)本发明星箭对接框采用异型结构，增加了星箭对接框的强度、刚度，降低了传统星箭对接框的质量，在拐角处设置了圆角，减小了加工工艺的难度，增加有效载荷承载能力；
[0021] (5)本发明主筒体内壁每个边设置有竖排加强筋；主筒体外壁和转角处设置有竖排的结构连接角条，提高了型星箭对接装置强度，提高了型星箭对接装置与外部设备进行连接的可靠性。
附图说明
[0022] 图1为本发明星箭对接装置组成图；
[0023] 图2为本发明星箭对接装置俯视图；
[0024] 图3为本发明星箭对接装置正视图；
[0025] 图4为本发明背地板连接框俯视图；
[0026] 图5为本发明背地板连接框竖直截面示意图；
[0027] 图6为本发明星箭对接框俯视图；
[0028] 图7为本发明星箭对接框竖直截面示意图。
具体实施方式
[0029] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
[0030] 如图1所示为星箭对接装置组成图，由图可知，包括主筒体1、背地板连接框2和星箭对接框3；主筒体1固定安装在星箭对接框3的上部，星箭对接框3的底部开口为圆形；背地板连接框2固定安装在主筒体1外壁的中下部；主筒体1的顶部开口为正方形；星箭对接框3实现与外部运载火箭卫星支架的连接；主筒体1实现与外部承力隔板的连接。
[0031] 主筒体1内壁每个边设置有竖排加强筋；主筒体1外壁和转角处设置有竖排的装置连接角条。
[0032] 如图2所示为星箭对接装置俯视图，由图可知，所述的星箭连接装置高h为500-600mm；主筒体1正方形的顶部开口边长L1为700-900mm；星箭对接框3圆形的底部开口直径L2为1200-1230mm。
[0033] 如图3所示为星箭对接装置正视图，由图可知，主筒体1包括平面区和曲面区；平面区包括4个倒置的等腰三角形平面，等腰三角形平面以主筒体1正方形的顶部开口边长L1为底边，顶点在星箭对接框3圆形的底部边框上；其余部分为圆滑过渡的曲面区。
[0034] 等腰三角形平面的腰长L3为450-600mm；底角D为60-70°。
[0035] 如图4所示为背地板连接框俯视图，由图可知，背地板连接框2包括环状连接框4和耳片5，耳片5水平环绕固定在环状连接框4的外侧。
[0036] 环状连接框4顶部水平截面为方圆形状，其中直边长L4为230-250mm；以相邻两条直边相近的两个端点做直边的垂线，两条垂线相交点为圆弧的圆心位置，圆弧角度A为85-95°，圆弧半径R1为440-460mm。
[0037] 如图5所示为背地板连接框竖直截面示意图，由图可知，背地板连接框2竖直截面为斜T形，背地板连接框2垂直高度L8为40-44mm；环状连接框4与水平面夹角B为65-70°，厚度L5为1.5-2.5mm；耳片5厚度L6厚度为2-3mm；耳片5的最外端距环状连接框4L7为34-36mm；耳片5上表面与环状连接框4外侧相交处设置半径R2为5-7mm的圆弧；耳片5下表面与环状连接框4外侧相交处设置半径R3为5-7mm的圆弧；耳片5下表面距环状连接框4的下端L9为19-
21mm。
[0038] 如图6所示为星箭对接框俯视图，由图可知，星箭对接框3水平截面为圆弧形状，中间设置通孔，通孔直径L10为1170-1180mm。
[0039] 如图7所示为星箭对接框竖直截面示意图，由图可知，星箭对接框3的竖直截面为异型装置，其中顶端水平边L11为2-3mm；内侧垂直边L12为38-40mm；通孔内壁到内侧垂直边距离L13为29-30mm；通孔壁厚L14为5-7mm；内侧底座与内侧垂直边相交处设置有半径R4为9-11mm的圆弧；星箭对接框3外壁斜边与竖直方向夹角C为4-6°；外壁水平边L15长为2-3mm，外壁竖直边拐角处设置半径R5为4-5mm的圆弧；外壁底座高L16为4-6mm；星箭对接框3高L17为55-60mm。
[0040] 星箭对接装置的主要设计思路为：提供卫星与运载火箭的对接接口；提供卫星载荷的主要承载路径；为卫星主承力隔板、背地板、单组元推进剂贮箱底部支架提供接口；以星箭对接装置和主承力隔板为中心，与其它各种板或杆装置相连接，构成卫星主装置。为了尽量减轻星箭对接装置重量，主筒体装置采用全复合材料装置形式，实现方形到圆形过渡的构型。
[0041] 该装置主要由主筒体1、背地板连接框2、星箭对接框3组成。
[0042] 1、主筒体1
[0043] 主筒体1上端为方形，下端为圆形，方圆过渡段厚度均匀、光滑过渡，一体成形，如图1所示。主筒体1上端向内收口，形成内翻边。底部为锥筒体，与对接框连接，连接方式为胶接+垫片螺接，与对接框连接的锥筒体需进行加厚补强。上端方框四角由于容易产生工艺缺陷，需采用金属加强角盒进行补强。
[0044] 2、加强筋
[0045] 为增加方圆过渡装置局部稳定性，分别在主筒体4个三角平面过渡段设置12条加强筋，加强筋采用帽形截面全碳纤维多层铺层。
[0046] 方圆过渡星箭连接装置组成如图1所示，主要由主筒体、背地板连接框、星箭对接框以及相关的连接角条和埋件组成。方圆过渡装置上端口通过40个M6螺钉与4块主承力隔板连接，上端面通过碳纤维铺层向内翻边形成，在方形端面均布40个安装孔，每个安装孔均采用加强角盒进行补强。
[0047] 星箭对接框提供与运载火箭接口、与地面支撑设备接口，根据CZ-3B的1194A标准接口进行设计，开44个φ6.2mm的孔，供卫星与地面支撑设备连接用，对接框与碳纤维主筒体采用胶接加螺接。背地板连接框通过48个M5螺钉与卫星背地板连接。
[0048] 方圆过渡装置设置与主承力隔板、对地板、电子舱隔板、等装置板的连接接口，同时设置与单组元推进剂贮箱底部支架的连接接口。
[0049] 3.背地板连接框2
[0050] 背地板连接框2用于连接卫星本体背地板，通过48个M5螺钉与卫星背地板连接。
[0051] 4.星箭对接框3
[0052] 星箭对接框3用于与运载火箭卫星支架进行连接，其与运载火箭接口适应国际标准的运载火箭星箭接口。
[0053] 本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
