【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空航天，具体涉及一种复合材料星球车体。
技术介绍
1、月球探测是对月球进行科学研究、探索勘测和资源利用活动。月球探测具有重大的意义，有助于了解月球的形成和演化历史，理解太阳系的起源和演化过程；有助于提升航空航天技术水平，提升航天器设计制造、轨道设计控制和着陆采样的技术能力，促进人类深空探测技术的发展；月球资源开发可为人类探测和定居太空提供支持和保障。
2、为了便于在广袤的月球上开展探测活动，需要研发能在月球表面行驶并完成月球探测、考察、收集和分析样品等复杂任务的月球车。月球车需要承受发射和着陆过程中产生的高量值的加速度、振动和冲击载荷，并需承受月球的复杂地形、表岩屑和月尘、低重力、剧烈的昼夜温差、高真空、弱磁场、太阳辐射和宇宙高能射线等特殊环境影响。在此情况下，为了提升月球车的探测能力，降低月球车的发射成本，还需要进一步提升月球车的载重比并优化结构布局，用有限的重量和空间尺寸代价安装尽可能多的探测设备和载荷，因此，需要研发满足上述需求，且综合性能优异的新型月球车体。
3、目前的一种月球车车体整体为长方形盒装，主要由前面板、左侧板、右侧板、后面板、底板和设备安装板组成，每块板均为实心铝合金板，相互之间采用螺钉和转接件连接。车体上部安装有太阳翼、导航相机、全景相机、桅杆、天线等，车体下部安装有移动装置等。其缺点是重量大，载重比低，比刚度低，其原因是铝合金材质密度大，达到2.7g/cm3；强度低，7075高强度铝合金的抗拉强度只有524mpa；比刚度低，只有71gpa。该月球车整车重量为140k
技术实现思路
1、本专利技术为了解决现有技术存在技术问题的一种或几种，提供了一种复合材料星球车体。
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种复合材料星球车体，包括顶框、左框、前框、底框、右框、后框和辐冷板，所述顶框和底框上下相对布置，所述左框和右框安装在所述顶框和底框的左右两侧，所述前框和后框安装在所述顶框和底框的前后两侧，所述辐冷板安装在所述顶框上，所述左框、前框、底框、右框和后框的外侧分别覆盖有蒙皮；所述顶框、左框、前框、底框、右框和后框均采用碳纤维材料一体化铺层制成。
3、本专利技术的有益效果是：本专利技术的月球车体，采用碳纤维材料制成的框架式结构，在确保强度和刚度的前提下，最大程度减轻了月球车体的重量，提升了比强度、比刚度和载重比；而且各框采用碳纤维材料制成，减少了预埋金属件，提高了各框的强度和刚度，进一步提升了比强度、比刚度和载重比。
4、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
5、进一步，所述顶框和底框均包括类方形外框和内架体，所述内架体的各个自由端分别固定在所述类方形外框的内环侧壁上；所述类方形外框的横截面为u型结构，所述内架体的横截面为工字型结构，所述类方形外框的u型结构底面与所述内架体的工字型结构的一侧翼缘平齐，所述类方形外框的u型结构开口端面与所述内架体的工字型结构的另一侧翼缘平齐；
6、所述顶框的类方形外框的u型结构朝上布置，所述底框的类方形外框的u型结构朝下布置。
7、采用上述进一步方案的有益效果是：顶框和底框的类方形外框结构强度要求高，所以采用u型结构梁，内架体采用工字梁方便安装各种载荷等。
8、进一步，所述内架体包括一体连接的支撑梁、辐射状梁和空心圆盘，所述空心圆盘的外环边上设有安装钻探采样装置的法兰边；
9、所述支撑梁的自由端分别与所述类方形外框的三个相邻边垂直固定连接，所述辐射状梁的一端与所述空心圆盘的外环边固定连接，所述辐射状梁的另一端呈辐射状延伸并分别固定在所述支撑梁以及所述类方形外框的三个相邻边上。
10、采用上述进一步方案的有益效果是：采用支撑梁和辐射状梁可以有效提升内架体的结构强度，顶框和底框的空心圆盘的内孔可以与钻探采样装置的主轴进行定位，然后再将钻探采样装置安装在法兰边上，通过螺钉将法兰边与钻探采样装置的主轴紧固；采用辐射状梁可进一步为钻探采样装置进行有效支撑定位。
11、进一步，所述类方形外框其中一条边的中部为外凸的圆弧形结构，所述辐射状梁包括五根辐射梁，其中相邻两根辐射梁的另一端固定在所述支撑梁上，另两根辐射梁呈一字型延伸并分别固定在所述类方形外框的相对两条边上，剩余一根辐射梁固定在所述圆弧形结构上。
12、采用上述进一步方案的有益效果是：采用圆弧形结构，有利于适应各种载荷的装配；辐射梁的安装分布有利于整体结构的稳定性。
13、进一步，所述顶框和底框的类方形外框结构相同且上下相对布置，所述顶框的空心圆盘和辐射状梁的结构与所述底框的空心圆盘和辐射状梁的结构相同且上下相对布置；
14、所述底框的支撑梁呈t型结构梁，所述顶框的支撑梁包括两条平行梁和多条连接梁，两条所述平行梁分别与所述类方形外框的一条边平行布置并分别固定在所述类方形外框相对的两条边上，两条所述平行梁之间通过连接梁固定连接，其中一条平行梁还通过连接梁与所述类方形外框的平行于所述平行梁的一条边固定连接，所述连接梁与所述平行梁以及所述类方形外框的平行于所述平行梁的一条边垂直固定连接；
15、所述顶框的辐射状梁还通过加强梁与所述类方形外框固定连接。
16、进一步，所述左框和右框结构相同且均包括至少两根竖柱和至少两根横梁，至少两根横梁分别与同一侧的竖柱垂直固定连接；
17、所述左框两侧的两根竖柱分别通过第一连接件与所述顶框和底框左侧相对的四个角位固定连接，所述右框两侧的两根竖柱分别通过第一连接件与所述顶框和底框右侧相对的四个角位固定连接；
18、所述第一连接件包括两个l型固定卡，一个l型固定卡的一个侧壁与另一个l型固定卡的一个侧壁垂直固定连接，一个l型固定卡的另一个侧壁与另一个l型固定卡的另一个侧壁分别朝向垂直的两个方向延伸布置。
19、进一步，所述竖柱的上下两端均预埋有定位接头，所述竖柱通过定位接头与所述顶框和底框相对的各个角位处的定位孔插接定位；
20、所述竖柱中部的横截面呈u型结构，所述竖柱的两端呈口字型结构，所述定位接头预埋在所述口字型结构内；所述横梁的横截面呈工字型结构。
21、采用上述进一步方案的有益效果是：竖柱方便与顶框和底框进行初始定位，然后再利用连接件进行安装。在竖柱的不同位置，u型结构的开口可以根据载荷安装位置改变。在竖柱的两端采用口字型结构，方便安装定位接头。
22、进一步，所述定位接头包括方柱、方形法兰和圆柱销，所述方柱适配插接在所述竖柱端部的口字型结构内，所述方形法兰适配抵接在所述竖柱端面上且与所述竖柱的周侧壁边缘对齐，所述圆柱销适配插接在所述定位孔内。
23、进一步，所述前框的横截面均呈工字型结构；所述前框包括一体连接的t型梁和h型梁，所述t型梁的三个自由端分别与所述左框、右本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种复合材料星球车体，其特征在于，包括顶框、左框、前框、底框、右框、后框和辐冷板，所述顶框和底框上下相对布置，所述左框和右框安装在所述顶框和底框的左右两侧，所述前框和后框安装在所述顶框和底框的前后两侧，所述辐冷板安装在所述顶框上，所述左框、前框、底框、右框和后框的外侧分别覆盖有蒙皮；所述顶框、左框、前框、底框、右框和后框均采用碳纤维材料一体化铺层制成。
2.根据权利要求1所述一种复合材料星球车体，其特征在于，所述顶框和底框均包括类方形外框和内架体，所述内架体的各个自由端分别固定在所述类方形外框的内环侧壁上；所述类方形外框的横截面为U型结构，所述内架体的横截面为工字型结构，所述类方形外框的U型结构底面与所述内架体的工字型结构的一侧翼缘平齐，所述类方形外框的U型结构开口端面与所述内架体的工字型结构的另一侧翼缘平齐；
3.根据权利要求2所述一种复合材料星球车体，其特征在于，所述内架体包括一体连接的支撑梁、辐射状梁和空心圆盘，所述空心圆盘的外环边上设有安装钻探采样装置的法兰边；
4.根据权利要求3所述一种复合材料星球车体，其特征在于，所述类方形外框
5.根据权利要求3或4所述一种复合材料星球车体，其特征在于，所述顶框和底框的类方形外框结构相同且上下相对布置，所述顶框的空心圆盘和辐射状梁的结构与所述底框的空心圆盘和辐射状梁的结构相同且上下相对布置；
6.根据权利要求1所述一种复合材料星球车体，其特征在于，所述左框和右框结构相同且均包括至少两根竖柱和至少两根横梁，至少两根横梁分别与同一侧的竖柱垂直固定连接；
7.根据权利要求6所述一种复合材料星球车体，其特征在于，所述竖柱的上下两端均预埋有定位接头，所述竖柱通过定位接头与所述顶框和底框相对的各个角位处的定位孔插接定位；
8.根据权利要求7所述一种复合材料星球车体，其特征在于，所述定位接头包括方柱、方形法兰和圆柱销，所述方柱适配插接在所述竖柱端部的口字型结构内，所述方形法兰适配抵接在所述竖柱端面上且与所述竖柱的周侧壁边缘对齐，所述圆柱销适配插接在所述定位孔内。
9.根据权利要求1所述一种复合材料星球车体，其特征在于，所述前框的横截面均呈工字型结构；所述前框包括一体连接的T型梁和H型梁，所述T型梁的三个自由端分别与所述左框、右框和顶框的中部通过第二连接件固定连接，所述H型梁的两个自由端与所述T型梁通过第二连接件垂直固定连接，所述H型梁的另两个自由端与所述底框的中部通过第二连接件固定连接；所述第二连接件包括L型固定卡。
10.根据权利要求1所述一种复合材料星球车体，其特征在于，所述后框呈H型结构，所述后框的中部横梁为圆弧横梁，所述后框的两根竖向梁的中部横截面呈U型结构，所述后框的两根竖向梁的两端呈口字型结构，所述后框的中部横梁的横截面呈工字型结构；所述后框的两根竖梁的上下两端通过第二连接件分别与所述顶框和底框固定连接，所述第二连接件包括L型固定卡。
...【技术特征摘要】
1.一种复合材料星球车体，其特征在于，包括顶框、左框、前框、底框、右框、后框和辐冷板，所述顶框和底框上下相对布置，所述左框和右框安装在所述顶框和底框的左右两侧，所述前框和后框安装在所述顶框和底框的前后两侧，所述辐冷板安装在所述顶框上，所述左框、前框、底框、右框和后框的外侧分别覆盖有蒙皮；所述顶框、左框、前框、底框、右框和后框均采用碳纤维材料一体化铺层制成。
2.根据权利要求1所述一种复合材料星球车体，其特征在于，所述顶框和底框均包括类方形外框和内架体，所述内架体的各个自由端分别固定在所述类方形外框的内环侧壁上；所述类方形外框的横截面为u型结构，所述内架体的横截面为工字型结构，所述类方形外框的u型结构底面与所述内架体的工字型结构的一侧翼缘平齐，所述类方形外框的u型结构开口端面与所述内架体的工字型结构的另一侧翼缘平齐；
3.根据权利要求2所述一种复合材料星球车体，其特征在于，所述内架体包括一体连接的支撑梁、辐射状梁和空心圆盘，所述空心圆盘的外环边上设有安装钻探采样装置的法兰边；
4.根据权利要求3所述一种复合材料星球车体，其特征在于，所述类方形外框其中一条边的中部为外凸的圆弧形结构，所述辐射状梁包括五根辐射梁，其中相邻两根辐射梁的另一端固定在所述支撑梁上，另两根辐射梁呈一字型延伸并分别固定在所述类方形外框的相对两条边上，剩余一根辐射梁固定在所述圆弧形结构上。
5.根据权利要求3或4所述一种复合材料星球车体，其特征在于，所述顶框和底框的类方形外框结构相同且上下相对布置，所述顶框的空心圆盘和辐射状梁的结构与所述底...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑海菠，张鹏，张伟，代巍，
申请(专利权)人：中国科学院空间应用工程与技术中心，
类型：发明
国别省市：
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