CN103133862A - 承力表面张力贮箱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了提供一种承力表面张力贮箱，包括相连接的壳体及推进剂管理装置，所述壳体包括上壳体4、下壳体7、上法兰1、下法兰10；所述推进剂管理装置包括气口2、带管液通3、承力筒5、导管6、压环8、网片9、液口11、气阱壳12、气阱盖13及液通14，所述液口11、气阱壳12、气阱盖13、网片9及压环8构成了设置在所述下壳体7下部的气泡陷阱装置。本发明将承力结构巧妙地设置在表面张力贮箱内部，承力筒沿一个方向上贯穿了整个贮箱，改变了微重力环境下自由液面的分布，同时起到了导流作用，有效地利用了结构重量，可实现贮箱作为结构件承重。另外，承力结构的使用可大大减轻推进系统的总装结构重量，提高有效载荷。

Description

承力表面张力贮箱
技术领域
本发明涉及一种航天压力容器设备，尤其涉及一种应用于太阳同步轨道卫星和其他类似航天飞行器贮存推进剂和增压气体的贮箱。
背景技术
目前空间推进分系统中的贮箱，主要用来贮存推进剂和增压气体，并通过推进剂管理装置排出指定流量的无气体、无压力扰动的推进剂供给发动机。推进剂贮箱可采用非金属隔膜贮箱、金属隔膜贮箱或表面张力贮箱等多种结构形式。三种结构形式各有利弊，其中表面张力贮箱重量最轻，可靠性最高。
随着空间推进系统对重量要求和空间要求的逐渐增加，占推进系统绝大多数重量和空间的贮箱对整个系统的性能起着越来越重要的影响。
贮箱除作为承压部件外，如果能为推进系统总装结构提供一定的支撑，则可大大降低系统重量，并能更有效地利用总装空间。贮箱作为结构件，也会为总装结构的集成化、一体化奠定基础。
国内外目前还没有这种设计，俄罗斯有外部结构焊接充当结构件的应用，但未见有承力表面张力贮箱结构的报道。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种新型承力表面张力贮箱，其内部在表面张力贮箱（通道式或板式）结构的基础上增加了承力结构，如图1所示。本发明主要由壳体及推进剂管理装置两大部分组成，推进剂管理装置内包含承力结构。
根据本发明的一个方面，提供一种承力表面张力贮箱，包括相连接的壳体及推进剂管理装置，其中：
所述壳体包括上壳体4、下壳体7、上法兰1、下法兰10；所述推进剂管理装置包括气口2、带管液通3、承力筒5、导管6、压环8、网片9、液口11、气阱壳12、气阱盖13及液通14，所述液口11、气阱壳12、气阱盖13、网片9及压环8构成了设置在所述下壳体7下部的气泡陷阱装置；
上法兰1、上壳体4、下壳体7、下法兰10依次连接，上壳体4与下壳体7拼合构成腔室，所述腔室包括腔I、腔II、以及腔III，所述上壳体4、下壳体7、气阱壳12、气阱盖13依次连接界定了所述腔I，所述气泡陷阱装置的气泡陷阱外腔构成腔II，所述气泡陷阱装置的气泡陷阱内腔构成腔III；
腔室的内壁设置有液通14和带管液通3，用于实现压力平衡的导管6连接在带管液通3与气泡陷阱外腔之间，上法兰1与下法兰10之间通过由气口2、承力筒5、气阱盖13及液口11组成的穿过所述腔室的承力结构相连，所述承力结构用于在上、下法兰方向上承受结构重量，液口11上部与压环8之间装配网片9，液口11上部作为承力结构件，并同时作为网片压板。
优选地，所述液口11上部、压环8、承力筒5均为多孔柱状结构，多孔结构减重同时作为液体传输通道，并起防晃作用。
优选地，所述气泡陷阱装置内仅布置1块网片9。
优选地，网片9采用环形结构，具有较大的过流面积。
在使用过程中，贮箱内腔被分成三个子腔，腔I为气液混合体，腔I中的流体通过带管液通3及液通14的网片进行气泡过滤后进入腔II，即气泡陷阱外腔，极少数没有过滤掉的气体通过网片9进行再次过滤，过滤之后液体流到腔III，即气泡陷阱内腔，而气泡则保留在腔II，并通过导管6实现压力平衡。
和现有技术相比，本发明的有益效果是：将承力结构巧妙地设置在表面张力贮箱内部，承力筒沿一个方向上贯穿了整个贮箱，改变了微重力环境下自由液面的分布，同时起到了导流作用，有效地利用了结构重量，可实现贮箱作为结构件承重。另外，承力结构的使用可大大减轻推进系统的总装结构重量，提高有效载荷。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为承力表面张力贮箱结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
根据本发明提供的承力表面张力贮箱主要由壳体和推进剂管理装置两部分组成，为全金属结构，采用与推进剂I级相容的材料制造。
制造过程中，先装配气泡陷阱装置、液通14与带管液通3。气泡陷阱装置装配过程中，先装配压环8与网片9，然后装配液口11，之后装配气阱壳12与气阱盖13，进行泡破点检查与尺寸检查。
贮箱装配过程中，先装配气泡陷阱装置、液通14、带管液通3、导管6承力筒5与气口2，推进剂管理装置装配完成。
最后装配壳体组件。分别装配下壳体7与上壳体4，最后装配上法兰1与下法兰10。承力表面张力贮箱装配完成。
承力筒5、气阱盖13（上下凸出部分）及液口11（上部）的内径及壁厚根据贮箱承力大小决定，在一个优选例中，一般壁厚1～3mm能使贮箱上下法兰之间承受200～1000kg的结构重量（承力结构轴线方向上）。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (4)

1.一种承力表面张力贮箱，其特征在于，包括相连接的壳体及推进剂管理装置，其中：
所述壳体包括上壳体（4）、下壳体（7）、上法兰（1）、下法兰（10）；所述推进剂管理装置包括气口（2）、带管液通（3）、承力筒（5）、导管（6）、压环（8）、网片（9）、液口（11）、气阱壳（12）、气阱盖（13）及液通（14），所述液口（11）、气阱壳（12）、气阱盖（13）、网片（9）及压环（8）构成了设置在所述下壳体（7）下部的气泡陷阱装置；
上法兰（1）、上壳体（4）、下壳体（7）、下法兰（10）依次连接，上壳体（4）与下壳体（7）拼合构成腔室，所述腔室包括腔I、腔II、以及腔III，所述上壳体（4）、下壳体（7）、气阱壳（12）、气阱盖（13）依次连接界定了所述腔I，所述气泡陷阱装置的气泡陷阱外腔构成腔II，所述气泡陷阱装置的气泡陷阱内腔构成腔III；
腔室的内壁设置有液通（14）和带管液通（3），用于实现压力平衡的导管（6）连接在带管液通（3）与气泡陷阱外腔之间，上法兰（1）与下法兰（10）之间通过由气口（2）、承力筒（5）、气阱盖（13）及液口（11）组成的穿过所述腔室的承力结构相连，所述承力结构用于在上、下法兰方向上承受结构重量，液口（11）上部与压环（8）之间装配网片（9），液口（11）上部作为承力结构件，并同时作为网片压板。
2.根据权利要求1所述的承力表面张力贮箱，其特征在于，所述液口（11）上部、压环（8）、承力筒（5）均为多孔柱状结构。
3.根据权利要求1所述的承力表面张力贮箱，其特征在于，所述气泡陷阱装置内仅布置1块网片（9）。
4.根据权利要求1所述的承力表面张力贮箱，其特征在于，网片（9）采用环形结构。
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