本發(fā)明涉及大型空間桁架結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，具體涉及一種適于在軌組裝的大型空間桁架結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、隨著太空探索任務(wù)的深入和復(fù)雜化，對大型空間結(jié)構(gòu)的需求日益增加。這些結(jié)構(gòu)不僅需要具備足夠的強(qiáng)度和剛度以承受太空環(huán)境中的各種載荷，還需要具備高度的模塊化和可擴(kuò)展性，以適應(yīng)不同的任務(wù)需求和在軌環(huán)境。

2、現(xiàn)有技術(shù)中的大型空間桁架結(jié)構(gòu)通過高強(qiáng)度、高剛性的結(jié)構(gòu)體系，能夠有效滿足這些需求，成為太空探索任務(wù)中的重要組成部分。但現(xiàn)有技術(shù)中的桁架結(jié)構(gòu)往往使用焊接的方式進(jìn)行連接，不便于快速安裝、拆卸以及后期維護(hù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種適于在軌組裝的大型空間桁架結(jié)構(gòu)，通過對連接組件的設(shè)計(jì)，對不同桁架連桿的快速連接和拆卸，便于組裝不同結(jié)構(gòu)的桁架和后期對桁架的維護(hù)，同時(shí)采用復(fù)合材料增材制造技術(shù)制造桁架結(jié)構(gòu)，便于桁架結(jié)構(gòu)在軌組裝裝配和原位制造。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種適于在軌組裝的大型空間桁架結(jié)構(gòu)，包括若干水平桁桿、豎直桁桿和傾斜桁桿，相鄰水平桁桿之間均設(shè)有用于連接水平桁桿的水平連接組件，相鄰豎直桁桿之間均設(shè)有用于連接豎直桁桿的豎直連接組件，傾斜桁桿兩端均設(shè)有用于連接傾斜桁桿的傾斜連接組件；

3、若干水平桁桿、豎直桁桿和傾斜桁桿通過水平連接組件、豎直連接組件和傾斜連接組件實(shí)現(xiàn)水平連接、豎直連接和傾斜連接裝配，從而組合為不同結(jié)構(gòu)的桁架。

4、上述方案的技術(shù)原理如下：若干水平方向的水平桁桿通過水平連接組件相互連接和固定，從而形成桁架所需長度的水平桁桿架體；若干豎直方向的豎直桁桿通過豎直連接組件相互連接和固定，從而形成桁架所需長度的豎直桁桿架體；豎直桁桿與水平桁桿、豎直桁桿與傾斜桁桿、水平桁桿與傾斜桁桿之間再通過傾斜連接組件進(jìn)行連接固定，豎直方向和傾斜方向的水平桁桿、豎直桁桿和傾斜桁桿按照桁架需求相互交錯拼接，則形成一個(gè)完整的桁架結(jié)構(gòu)。

5、進(jìn)一步，水平連接組件包括固定座，固定座外側(cè)壁與水平桁桿一端的內(nèi)壁固定連接，固定座側(cè)壁固定連接有錐形的膨脹座，膨脹座遠(yuǎn)離固定座一端固定連接有螺紋桿；相鄰水平桁桿一端的內(nèi)壁固定連接有螺紋座，螺紋座與螺紋桿螺紋配合，螺紋座靠近螺紋桿的一端周向固定連接有若干膨脹桿，膨脹桿均與膨脹座和螺紋桿滑動配合。

6、工作原理是：當(dāng)兩條水平桁桿之間相互連接時(shí)，將其中一水平桁桿一端的螺紋桿正向旋轉(zhuǎn)插入另一水平桁桿一端的螺紋座內(nèi)，此時(shí)膨脹座向膨脹桿內(nèi)部延伸，由于膨脹座呈錐形，膨脹座在向膨脹桿內(nèi)部延伸時(shí)，膨脹桿會受到膨脹座側(cè)壁的擠壓而產(chǎn)生變形，膨脹桿向四周彎曲擴(kuò)大，從而使得膨脹桿外壁貼緊膨脹桿外套設(shè)的水平桁桿內(nèi)壁，且螺紋桿旋轉(zhuǎn)插入螺紋座的距離越長，膨脹座的延伸距離則越長，膨脹桿變形則越大，膨脹桿外壁與水平桁桿內(nèi)壁則貼合的越緊密，固定效果則會越好。

7、當(dāng)需要拆卸時(shí)，則使得兩條水平桁桿相對反向旋轉(zhuǎn)，螺紋桿退出螺紋座內(nèi)，膨脹座離開膨脹桿，膨脹桿失去膨脹座的擠壓后形狀恢復(fù)，膨脹桿對水平桁桿內(nèi)壁的擠壓消失，兩條水平桁桿則可輕松拆卸。

8、這樣的方式使得水平桁桿之間僅需要相對旋轉(zhuǎn)即可實(shí)現(xiàn)組裝，僅需要反向旋轉(zhuǎn)即可快速拆卸。

9、進(jìn)一步，豎直連接組件包括帶有螺紋的固定釘，豎直桁桿下端側(cè)壁開有螺紋孔，固定釘和螺紋孔螺紋配合，豎直桁桿下端內(nèi)部滑動配合有凸型座，凸型座上部靠近固定釘?shù)膫?cè)壁開有錐形槽，固定釘與錐形槽滑動配合；凸型座下方開有凸型槽，凸型槽內(nèi)部滑動配合有凸型塊，凸型塊中部水平位置與凸型座底部固定連接有若干拉簧；凸型塊上部開有限位槽，限位槽內(nèi)豎向滑動配合有水平的限位桿，限位桿兩端均延伸至凸型座內(nèi)部且與凸型座固定連接；凸型塊下部側(cè)壁沿其周向鉸接有夾緊塊，夾緊塊靠近凸型塊一側(cè)均固定連接有彈簧，彈簧遠(yuǎn)離夾緊塊一端與凸型塊均固定連接；相鄰豎直桁桿頂端內(nèi)部固定連接有t型座，夾緊塊與t型座側(cè)壁可拆卸連接，夾緊塊還與凸型座底部滑動配合。

10、工作原理是：當(dāng)兩條豎直桁桿之間相互連接時(shí)，上方豎直桁桿底部對準(zhǔn)下方豎直桁桿頂部進(jìn)行拼接；此時(shí)上方凸型塊受到下方t型座的擠壓開始上移，凸型塊在凸型槽中上移并帶動夾緊塊上移，此時(shí)夾緊塊頂部內(nèi)側(cè)受到凸型座底部外側(cè)的擠壓向凸型座外側(cè)轉(zhuǎn)動，由于夾緊塊與凸型塊鉸接，故此夾緊塊頂部向凸型座外側(cè)轉(zhuǎn)動時(shí)，夾緊塊底部則會向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動同時(shí)夾緊t型座，此時(shí)將固定釘通過螺紋孔旋轉(zhuǎn)插入錐形槽內(nèi)，使得凸型座無法滑動，即可鎖緊對上下兩條豎直桁桿。

11、需要拆卸兩條豎直桁當(dāng)桿時(shí)，取下固定釘，將上方豎直桁桿向上移動取下，此時(shí)凸型座失去了固定釘和豎直桁桿的限位作用，夾緊塊失去了凸型座的擠壓，夾緊塊下方在彈簧的作用下張開，夾緊塊則與t型座分離，即可輕松拆卸下方豎直桁桿。

12、這樣的方式使得豎直桁桿之間僅需要簡單的拼接即可實(shí)現(xiàn)組裝，僅需要取出固定釘即可快速拆卸。

13、進(jìn)一步，傾斜連接組件包括夾板和帶有螺紋的擠壓釘，夾板內(nèi)豎向開有與擠壓釘螺紋配合的擠壓槽，夾板內(nèi)橫向開有擠壓間隙，擠壓間隙將夾板分為上夾板與下夾板，上夾板開有用于放置水平桁桿和豎直桁桿的放置槽，放置槽位于擠壓槽上方且連通，上夾板與下夾板之間共同開有用于放置傾斜桁桿的傾斜槽。

14、工作原理是：本方案以水平桁桿為例，將水平桁桿放入放置槽內(nèi)，根據(jù)桁架需求使得夾板在水平桁桿上旋轉(zhuǎn)，以此調(diào)節(jié)夾板中傾斜槽的角度；調(diào)節(jié)完成后，將傾斜桁桿插入傾斜槽中；插入完成后，向擠壓槽內(nèi)轉(zhuǎn)動擠壓釘，擠壓槽與擠壓釘螺紋配合，由于擠壓間隙的存在，擠壓間隙減小，擠壓釘會將上夾板與下夾板相互拉攏，傾斜槽直徑減小，傾斜槽側(cè)壁從而對傾斜桁桿進(jìn)行擠壓固定，同時(shí)由于放置槽位于擠壓槽上方且連通，故此擠壓釘頂部會對放置槽內(nèi)的水平桁桿進(jìn)行擠壓，使得水平桁桿也被固定。當(dāng)需要拆卸水平桁桿和傾斜桁桿時(shí)，則取出擠壓釘即可。

15、這樣的方式使得傾斜桁桿與其他水平桁桿、豎直桁桿和傾斜桁桿僅需要旋轉(zhuǎn)擠壓釘即可實(shí)現(xiàn)快速連接或拆卸，大幅度提高了桁架的組裝效率。

16、進(jìn)一步，膨脹桿靠近膨脹座一端的內(nèi)壁邊緣均傾斜設(shè)置。

17、工作原理是：這樣的設(shè)計(jì)使得膨脹桿內(nèi)壁能夠更好地配合錐形的膨脹座，使得膨脹座更順利的進(jìn)入膨脹桿內(nèi)部，減少組裝過程中的阻力，避免出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象。從而提高桁架的組裝效率，并降低因組裝不當(dāng)導(dǎo)致連接失效的風(fēng)險(xiǎn)。

18、進(jìn)一步的，膨脹桿靠近螺紋座一端的內(nèi)側(cè)壁均開有弧形槽。

19、有益效果：這樣的設(shè)計(jì)使得膨脹桿在膨脹座進(jìn)入膨脹桿內(nèi)部時(shí)，膨脹桿能夠更好地產(chǎn)生變形，從而對水平桁桿產(chǎn)生更好地固定效果。由于膨脹桿需要受力產(chǎn)生變形，膨脹桿開有弧形槽的部分相對于其他部分相對更加柔韌，這樣的設(shè)計(jì)能夠使得膨脹桿所受的力大部分轉(zhuǎn)移到膨脹桿柔性較好的部分，減少膨脹桿由于受力而產(chǎn)生破損的情況，從而更好地進(jìn)行連接固定工作。

20、進(jìn)一步，凸型座底部外側(cè)壁邊緣傾斜設(shè)置。

21、工作原理是：凸型座傾斜的外側(cè)壁在對夾緊塊擠壓時(shí)能夠更均勻地分散接觸應(yīng)力，使得夾緊塊能夠更順暢的轉(zhuǎn)動。同時(shí)這樣的設(shè)計(jì)也減少了由于夾緊塊與凸型座相對運(yùn)動時(shí)兩者之間的磨損；這有助于延長夾緊塊與凸型座的使用壽命，并降低因磨損導(dǎo)致的性能下降風(fēng)險(xiǎn)。

22、進(jìn)一步，t型座側(cè)壁套固定連接有柔性層。

23、工作原理是：當(dāng)夾緊塊夾緊t型座側(cè)壁時(shí)，由于柔性層的存在，能夠大幅度降低夾緊塊尖銳部分對t型座側(cè)壁的刮傷和對夾緊塊的磨損。同時(shí)由于柔性層在夾緊塊夾緊時(shí)會產(chǎn)生對應(yīng)的形變，對夾緊塊與t型座側(cè)壁之間的間隙進(jìn)行填充，使得夾緊塊能夠更好地夾緊t型座。

24、進(jìn)一步，t型座底部開有伸縮槽，伸縮槽內(nèi)固定連接有雙頭電控缸，雙頭電控缸輸出軸與伸縮槽滑動配合。其夾緊與放松靠的是雙頭電控缸的輸出軸，伸縮槽僅為輸出軸提供運(yùn)動空間；調(diào)節(jié)輸出軸距離，適應(yīng)不同大小管徑，從而實(shí)現(xiàn)張緊和放松。

25、工作原理是：這樣的設(shè)計(jì)使得t型座能夠安裝在不同大小直徑的管道內(nèi)，僅需調(diào)節(jié)雙頭電控缸輸出軸的輸出距離，t型座即可固定在不同大小直徑的管道內(nèi)部，從而實(shí)現(xiàn)不同管道直徑的拼接，當(dāng)需要拆卸t型座時(shí)，僅需要收縮雙頭電控缸的輸出軸即可完成拆卸，進(jìn)而可將t型座回收利用，在提高拼接效率的同時(shí)，降低耗材成本。

26、進(jìn)一步，雙頭電控缸輸出軸靠近豎直桁桿內(nèi)壁的一端均固定連接有防滑套。

27、工作原理是：防滑套的設(shè)計(jì)使得雙頭電控缸輸出軸能夠更穩(wěn)定的固定在豎直桁桿內(nèi)壁，從而起到更好的連接效果。

28、本發(fā)明的有益效果：

29、1、本發(fā)明通過水平連接組件、豎直連接組件和傾斜連接組件的設(shè)計(jì)，不同方向的水平桁桿、豎直桁桿和傾斜桁桿可以靈活地以任意角度拼接組合，形成不同結(jié)構(gòu)和形狀的空間桁架。這種設(shè)計(jì)極大地提高了桁架結(jié)構(gòu)的靈活性和可重構(gòu)性，能夠滿足多種空間任務(wù)和需求的變化。

30、2、本發(fā)明連接組件的設(shè)計(jì)使得桁架的組裝過程變得快速而簡便，降低了在軌操作的復(fù)雜性和成本。同時(shí)，也便于后期的維護(hù)和更換，當(dāng)某一部分損壞或需要升級時(shí)，可以方便快速地進(jìn)行拆卸并更換相應(yīng)的組件，延長了整體結(jié)構(gòu)的使用壽命。

31、3、本發(fā)明通過水平連接組件、豎直連接組件和傾斜連接組件的設(shè)計(jì)，使得桁架結(jié)構(gòu)的高度、寬度和角度具有可調(diào)節(jié)性，從而使得桁架可以適應(yīng)多種空間任務(wù)的需求，如空間站建設(shè)、太空望遠(yuǎn)鏡支撐結(jié)構(gòu)、太陽能電池板支架或輔助宇航員出艙進(jìn)行任務(wù)等，為宇航員和各類設(shè)備提供支撐點(diǎn)位。