一种可伸缩桁架结构及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种可伸缩桁架结构及其制作方法，可伸缩桁架结构由若干个桁架单元组成，桁架单元包括三个纵向主梁、三个横向肋条和三个斜向肋条，桁架单元之间纵向主梁为可伸缩结构，斜向肋条为两根软式高强拉索。本发明专利技术的可伸缩新型桁架结构整个伸缩操作过程简单方便，人力需求少，效率高，有效的解决了巨型浮空器桁架结构由于尺寸巨大所带来的部件组装、存储和运输等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供，属于空间桁架

技术介绍
平流层浮空器现已成为各国研究的热点，美国、加拿大、日本、韩国、英国、德国和以色列等国正在积极开展相关研究。大尺度、轻质高强承力型复合材料桁架结构为浮空器提供支撑平台并安装各种载荷设备，研究其桁架结构形式对浮空器的发展具有重要意义。 由于平流层空气密度低，依靠静升力驻空的浮空器一般体积均比较大，如美国的HAA长约 152米，直径49米，容积为14. 5万立方米，由于结构尺寸超大所带来的结构整体装配、储存和运输等问题非常突出。目前常用三角形和四边形硬式桁架结构，在装配、储存和运输过程中桁架为完整结构，占用空间很大，操作不便，研究一种轻质、高强、具有伸缩功能的桁架结构，能有效解决巨型浮空器结构的装配、存储和运输问题。现有技术中的桁架结构由纵向主梁(主杆)、横向肋条(隔框杆)、斜向肋条(斜杆)组成，全为硬式杆件不可伸缩。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了有效解决巨型浮空器结构的装配、存储和运输问题，本专利技术提供，料桁架结构具有高强、轻质、空间伸展长度大、伸展操作方便简单等特点，同时桁架结构采用优质材料，耐磨性好，重复使用次数多，能有效的延长结构寿命。一种可伸缩桁架结构，由若干个桁架单元组成，桁架单元包括三个纵向主梁、三个横向肋条和三个斜向肋条，桁架单元之间纵向主梁为可伸缩结构，斜向肋条为两根软式高强拉索。一种可伸缩桁架结构制作方法，包括以下几个步骤步骤一根据承载、空间大小和伸缩比的要求，确定可伸缩桁架结构三角形截面的尺寸、纵向主梁、横向肋条、斜向肋条以及所有部件的尺寸；步骤二 对步骤一确定的部件进行处理；包括杆件的裁切、打磨、清洗和干燥，需要粘接的金属零件进行磷酸阳极化处理；步骤二 完成纵向主梁的粘接；纵向主梁一端连接第一伸缩套筒，另一端连接第二伸缩套筒，在第二伸缩套筒上套用第三伸缩套筒，粘接前把连接套筒放于第一伸缩套筒和第二伸缩套筒之间；步骤三完成横向肋条的粘接；在横向肋条的两端分别粘接一个隔框接头；步骤四完成斜向肋条的制作，拉索两端有连接孔；步骤五将步骤而中粘接好的纵向主梁按照敢内径从小到大的顺序进行排列，通过第三伸缩套筒的装配进行纵向主梁的连接；步骤六在三根纵向主梁相对应的连接套筒处安横向肋条；步骤七在每个横向肋条截面上安装两根对角的斜向拉索；步骤八所有组件安装完成后，进行整体桁架结构的调试。本专利技术的优点在于本可伸缩新型桁架结构整个伸缩操作过程简单方便，人力需求少，效率高，有效的解决了巨型浮空器桁架结构由于尺寸巨大所带来的部件组装、存储和运输等问题。附图说明图1是本专利技术伸缩桁架中桁架单元的结构示意图；图2是本专利技术纵向主梁的结构示意图；图3是本专利技术第一伸缩套筒的结构示意图；图4是本专利技术第二伸缩套筒的结构示意图；图5是本专利技术第三伸缩套筒的结构示意图；图6是本专利技术第一伸缩套筒、第二伸缩套筒、第三伸缩套筒装配示意图；图7是本专利技术连接套筒的结构示意图；图8是本专利技术横向肋条的结构示意图；图9是本专利技术隔框接头的结构示意图；图10是本专利技术的方法流程图；图11是本专利技术的桁架结构装配完成示意图。图中1-纵向主梁2-横向肋条3-斜向肋条101-第一伸缩套筒102-第二伸缩套筒103-第三套筒104-连接套筒201-隔框接头1011-前端A1012-后端B1013-中端C1022-后端D1021-前端E具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术的一种可伸缩桁架结构，如图1所示，由若干个桁架单元组成，桁架单元包括三个纵向主梁(主杆)1、三个横向肋条(隔框杆)2和三个斜向肋条(斜杆)3。如图2所示，纵向主梁1的一端连接第一伸缩套筒101，另一端连接第二伸缩套筒 102，(可伸缩桁架结构的两端可根据具体要求不设置伸缩套筒)第一伸缩套筒101如图3 所示，前端AlOll的外径比纵向主梁1的内径小0. 2-0. 3mm，前端AlOll粘接在纵向主梁1 的内壁，后端B1012的外径比与其相连的其他桁架单元纵向主梁1的内径小0. 05-0. 1mm，中端C1013呈锥形，与第二伸缩套筒102、第三套筒103配合使用，起到限位作用。第二伸缩套筒102如图4所示，后端D1022的内径大于纵向主梁1的外径0. 2-0. 3mm，后端D1022与纵向主梁1的另一端粘接，粘接长度是30-60mm，前端E1021外围设有锥形外螺纹。一个桁架单元中纵向主梁1的第一伸缩套筒101位于与其连接的其他桁架单元纵向主梁1的第二伸缩套筒102内，第三伸缩套筒103如图5所示，内部设有锥形内螺纹，第一伸缩套筒101、第二伸缩套筒102、第三伸缩套筒103的配合关系如图6所示，第一伸缩套筒101的后端B1012位于第二伸缩套筒102内部，第三伸缩套筒103位于第二伸缩套筒102 的外围，通过锥形螺纹进行定位，桁架单元组成的可伸缩桁架结构中，纵向主梁1的外径依次增大，当可伸缩桁架结构缩短时，第三伸缩套筒103松开，处于松弛状态，前一个桁架单元中外径小的纵向主梁1位于后一个桁架单元中外径大的纵向主梁1内部，节约空间，便于运输，当可伸缩桁架结构展开时，第二伸缩套筒102前端E 1021由于其锥度被第三伸缩套筒103螺纹压紧而收缩，与第一伸缩套筒101的中端C1013配合，伸缩套筒处于紧固状态， 实现桁架结构。纵向主梁1上还粘接连接套筒104，连接套筒104如图7所示，采用航空铝合金作为材料，连接套筒104设有两排三孔耳片，两排耳片夹角为60°，耳片上孔的孔径为3-6mm， 中间的孔用于安装横向肋条2，两边的两个孔用于安装斜向肋条3。横向肋条2如图8所示，两端连接隔框接头201，隔框接头201如图9所示，通过隔框接头201将横向肋条2固定连接在纵向主梁1连接套筒104的中间孔中。斜向肋条3为两根软式高强拉索，两个相邻的桁架单元中，纵向主梁1和横向肋条 2组成三个方形侧面，软式高强拉索两端分别连接连接套筒104中的孔，软式高强拉索连接在方形侧面的对角线上，两根软式高强拉索交叉设置。软式高强拉索的材料一般采用高强聚乙烯、kevlar (凯夫拉)和vectran(尤尼克斯)等纤维。当桁架处于收缩状态时，软式高强拉索松弛，当桁架结构处于拉伸状态时，软式高强拉索紧绷承力。本专利技术中采用两根高强拉索替代现有技术中一根硬式斜向肋条，经力学分析和试验验证，此种桁架结构的承力性和稳定性均能满足使用要求。在桁架结构伸长过程中，当软式高强拉索处于紧绷承力状态时，纵向主梁1的第三伸缩套筒103锁定纵向主梁1，当所有桁架单元的第三伸缩套筒103均锁定后，桁架结构扩展结束；在桁架结构收缩过程中，先解除第三伸缩套筒103的锁定，然后收缩桁架至最短，桁架收缩结束。本专利技术的一种可伸缩桁架结构的制作方法，通过改变伸缩套筒和杆件的长度比， 可以调整桁架结构的伸缩比。流程如图10所示，包括以下几个步骤步骤一根据承载、空间大小和伸缩比的要求，确定可伸缩桁架结构三角形截面的尺寸、纵向主梁1、横向肋条2、斜向肋条3以及所有部件的尺寸。步骤二 对步骤一确定的部件进行处理。包括杆件的裁切、打磨、清洗和干燥，需要粘接的金属零件进行磷酸阳极化处理。步骤二 完成纵向主梁1的粘接。纵向主梁1 一端连接第一伸缩套筒101，另一端连接第二伸缩套筒102，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种可伸缩桁架结构，由若干个桁架单元组成，桁架单元包括三个纵向主梁、三个横向肋条和三个斜向肋条，其特征在于，桁架单元之间纵向主梁为可伸缩结构，斜向肋条为两根软式高强拉索。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陶国权，马云鹏，裴粉卜，刘牧原，苑冲，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11