CN109854413A - 贮箱筒段、贮箱以及火箭 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种贮箱筒段、贮箱以及火箭，包括光筒、纵向加强框和横框，光筒为中空筒体；纵向加强框的长度方向与光筒的轴向方向一致，且若干纵向加强框固定于光筒的内部，若干纵向加强框沿光筒的内部周向布置；横框环绕光筒的周向设置，且横框固定于纵向加强框远离光筒的一侧。本发明提供的贮箱筒段、贮箱以及火箭，通过纵向加强框对光筒的轴向承载力进行加强，横框对光筒的横向承载力进行加强，纵向加强框和横框均可构建通用模块，各独立元件可根据任务需求灵活组合，适应宽泛的载荷工况，并且各个零件均采用标准规格供货生产，生产成本更低，能够有效地简化工艺种类，具有制造简单的优点，和轻量化的优点。

Description

贮箱筒段、贮箱以及火箭

技术领域

本发明涉及运载火箭加工的技术领域，具体涉及一种贮箱筒段、贮箱以及火箭。

背景技术

贮箱是运载火箭中贮存推进剂并传递飞行载荷的部段，贮箱筒段是圆筒形的结构，其主要用于承受内压载荷。贮箱筒段一般采用硬壳式的光筒结构，但是在承受轴压、弯矩及集中力的耦合载荷时，则需要在箱筒段上布置刚度加强结构。传统贮箱的筒段采用网格加筋结构来承受轴压和弯矩载荷，即在整体厚板上，机械铣或化学铣出一系列的定制网，但是采用网格加筋的结构具有如下技术问题：

(1)由于铣刀速度有限，这种网格的加工耗时多，并且网格参数一旦确定后，再次更改会导致加工程序的推倒重来，若加工筋条出现失误，整块壁板都会报废，其生产成本高。

(2)网格加筋的结构是整体加筋，所以定制的网格参数仅适用于某个小范围的轴压和弯矩载荷，对于集中力来说，还需要特制加密网格，若载荷变大，所有的网格参数都要重新设计，产品对载荷的适应范围较窄。

(3)贮箱内壁一般会安装一些传感器和测量仪器，对于这种密集分布的整体网格结构，箱内附件只能限制在网格中心安装，在网格区内设置加厚的凸台，并将仪器电焊安装于支架上，且支架的尺寸设计要避开筋条的干涉，安装灵活性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种贮箱筒段、贮箱以及火箭，以解决现有技术中的筒段采用网格加筋结构来承受轴压和弯矩载荷，其具有成本高、适应性差和灵活性差的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种贮箱筒段，包括光筒、纵向加强框和横框，所述光筒为中空筒体；所述纵向加强框的长度方向与所述光筒的轴向方向一致，且若干所述纵向加强框固定于所述光筒的内部，若干所述纵向加强框沿所述光筒的内部周向布置；所述横框环绕所述光筒的周向设置，且所述横框固定于所述纵向加强框远离所述光筒的一侧。

进一步地，所述纵向加强框包括框体和位于所述框体一侧的折弯板，所述折弯板的一端与所述框体一体成型，所述折弯板的另一端与所述横框固定连接。

进一步地，所述折弯板包括折弯部和连接部，所述折弯部连接所述框体和所述连接部，所述连接部与所述横框固定连接。

进一步地，所述折弯部垂直于所述框体，所述连接部垂直于所述折弯部。

进一步地，所述折弯板还包括延伸部，所述延伸部设于所述连接部远离所述折弯部的一端，且所述延伸部与所述连接部之间具有夹角。

进一步地，所述延伸部垂直于所述连接部，且所述延伸部与所述折弯部相平行。

进一步地，同一所述纵向加强框的所述折弯板的数量为两个，两个所述折弯板位于所述框体的同侧，且两个所述折弯板相对称。

进一步地，所述纵向加强框的一端具有过渡斜面，所述纵向加强框的另一端具有延伸板，所述延伸板与所述框体固定连接。

进一步地，所述横框包括若干相互拼接的支撑框。

进一步地，相邻所述支撑框之间具有间隙。

进一步地，所述支撑框的一侧延伸有折边。

进一步地，所述横框的数量至少为两个，多个所述横框沿所述光筒的轴向间隔设置。

本发明还提供了一种贮箱，包括如上述任一实施例中所述的贮箱筒段。

本发明还提供了一种火箭，包括如上述任一实施例中所述的贮箱。

本发明提供的贮箱筒段、贮箱以及火箭的有益效果在于：与现有技术相比，本发明的贮箱筒段、贮箱以及火箭具有如下优点：

1、以纵向加强框和横框对光筒进行加固，通过纵向加强框对光筒的轴向承载力进行加强，通过横框对光筒的横向承载力进行加强，并且纵向加强框和横框均可以构建通用模块，其包含的独立元件可根据任务需求灵活组合，适应宽泛的载荷工况，并且各个零件均采用标准规格供货生产，生产成本更低。

2、贮箱内的光筒、纵向加强框和横框均可以为一体化设计，相比传统机械铣切的壁板，结构局部改动较小，在设计和生产中可以灵活处理，能够有效地简化工艺种类，缩减设备投入和工序间的周转流程。

3、贮箱筒段其具有光筒制造简单的优点，还具有增加纵向加强框和横框的加筋网格结构的轻量化的优点，同时改善了传统网格加筋结构的局限性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的贮箱筒段的立体结构示意图；

图2为图1中贮箱筒段的半剖结构示意图；

图3为图1中贮箱筒段的侧视结构示意图；

图4为图3中的A部分的局部结构示意图；

图5为本发明实施例所采用的纵向加强框的主视结构示意图；

图6为图5中所采用的纵向加强框的俯视结构示意图；

图7为图5中所采用的纵向加强框的侧视结构示意图。

附图标记说明：

1-光筒；2-纵向加强框；3-横框；21-框体；22-折弯板；23-过渡斜面；24-延伸板；221-折弯部；222-连接部；223-延伸部；31-支撑框。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请一并参阅图1至图4，现对本发明提供的贮箱筒段进行说明。所述贮箱筒段，包括光筒1、纵向加强框2以及横框3，所述光筒1为中空筒体；所述纵向加强框2的长度方向与所述光筒1的轴向方向一致，且若干所述纵向加强框2固定于所述光筒1的内部，若干所述纵向加强框2沿所述光筒1的内部周向布置；以及所述横框3环绕所述光筒1的周向设置，且所述横框3固定于所述纵向加强框2远离所述光筒1的一侧。

本发明提供的贮箱筒段，与现有技术相比，以纵向加强框2和横框3对光筒1进行加固，通过纵向加强框2对光筒1的轴向承载力进行加强，通过横框3对光筒1的横向承载力进行加强，并且纵向加强框2和横框3均可以构建通用模块，其包含的独立元件可根据任务需求灵活组合，适应宽泛的载荷工况，并且各个零件均采用标准规格供货生产，生产成本更低。贮箱内的光筒1、纵向加强框2和横框3均可以为一体化设计，相比传统机械铣切的壁板，结构局部改动较小，在设计和生产中可以灵活处理，能够有效地简化工艺种类，缩减设备投入和工序间的周转流程。贮箱筒段其具有光筒1制造简单的优点，还具有增加纵向加强框2和横框3的加筋网格结构的轻量化的优点，同时改善了传统网格加筋结构的局限性。

本发明提供的贮箱筒段承载效率高，纵向加强框2和横框3相结合承受贮箱结构大部分弯矩以及弯矩所引起的轴向力，光筒1承受横向外载荷与扭矩引起的剪切力及箱内压力。贮箱筒段具有设计灵活性，能够通过载荷再分布经受住局部破坏而不发生结构总体破坏，因此当光筒1在剪应力和压缩应力作用下屈曲时，纵向加强框2和横框3就可通过半对角线张力场来传递剪切载荷，将剪切载荷转换成拉伸载荷，因此，光筒1屈曲对结构的极限强度不是一个重要因素，当光筒1发生局部屈曲时，均在弹性范围内，整个结构的应力会重新分配，结构仍有相当可观的继续承载的能力。

贮箱筒段的元件相互独立，光筒1和纵向加强框2的连接可多次重复搅拌，接头的可靠性较高，而横框3与纵向加强框2的连接位置、箱内附件的安装位置均可根据需求调整，对于不同的载荷，可通过纵向加强框2和横框3的分布间距的调整及光筒厚度的调整再组合，满足任务需求。

贮箱筒段能够压缩传统设计参数的品类，利于构建通用模块，光筒1的结构效率接近传统使用的整体内网格加筋结构，整合了光筒1制造简单的优点和加筋网格结构轻量化的优点，同时改善了传统结构的局限性。并且制造工序较网格加筋结构有所简化，后期总装不需要点焊设备，加工周期比传统结构有缩减，采用搅拌摩擦搭接焊、蠕变成形的技术对初始变形缺陷和制造缺陷的包容度较高，对接焊缝数量减少，可靠性提高，后续利于采用标准零件供货，可以更好的满足火箭对重复使用和低成本的需求。

优选地，若干所述纵向加强框2沿所述光筒1的内部周向均匀布置或依照载荷的分布情况进行布置，从而能够根据光筒1的受力情况设置局部加密承受集中力，保证了整个光筒1的稳定性。进一步地，请一并参阅图4至图7，作为本发明提供的贮箱筒段的一种具体实施方式，所述纵向加强框2包括框体21和位于所述框体21一侧的折弯板22，所述折弯板22的一端与所述框体21一体成型，所述折弯板22的另一端与所述横框3固定连接。具体的，框体21设置在光筒1的内部，且框体21的长度方向与光筒1的轴向方向一致。折弯板22位于框体21的一侧，且折弯板22由框体21折弯形成，通过设置折弯板22能够增强框体21的抗弯强度，避免纵向加强框2在使用过程中发生折弯，抗弯刚度更好。其中，纵向加强框2的界面形式可以为Z型、T型、Π型或Ω型等具有折边的结构。

进一步地，请参阅图4，作为本发明提供的贮箱筒段的一种具体实施方式，所述折弯板22包括折弯部221和连接部222，所述折弯部221连接所述框体21和所述连接部222，所述连接部222与所述横框3固定连接。具体的，折弯部221由框体21处折弯形成，连接部222用于和光筒1的外框固定连接，其中连接部222和光筒1的连接方式一般为焊接或一体成型等固定连接方式。其中，折弯部221和连接部222之间形成有夹角，既能够保证纵向加强框2和横框3的连接强度，又能够加强纵向加强框2的抗弯强度。

进一步地，参阅图4，作为本发明提供的贮箱筒段的一种具体实施方式，所述折弯部221垂直于所述框体21，所述连接部222垂直于所述折弯部221。具体的，折弯部221和连接部222相互垂直，且折弯部221垂直于框体21，连接部222和框体21相平行，横框3和框体21通过连接部222相固定连接，即横框3的连接面和框体21相平行，此时横框3和框体21的连接稳定性更好，其中，连接部222和框体21的固定连接的方式可以为铆接或螺接等方式。

进一步地，请参阅图4，作为本发明提供的贮箱筒段的一种具体实施方式，所述折弯板22还包括延伸部223，所述延伸部223设于所述连接部222远离所述折弯部221的一端，且所述延伸部223与所述连接部222之间具有夹角。具体的，延伸部223设置在连接部222的末端，折弯部221、连接部222和延伸部223为同一板体折弯形成，设置延伸部223能够避免连接部222末端的尖锐部导致横框3的损坏，其中还可以避免整个折弯板22的应力集中，分散连接部222的应力，增加低于折弯板22的强度。

进一步地，请参阅图4，作为本发明提供的贮箱筒段的一种具体实施方式，所述延伸部223垂直于所述连接部222，且所述延伸部223与所述折弯部221相平行。具体的，延伸部223也垂直于连接部222设置，此时延伸部223和折弯部221相平行，能够方便的实现折弯板22的折弯，折弯工艺更加的简单，此时折弯板22的截面形状为Π型。当然，根据实际情况和具体需求，在本发明的其他实施例中，还可以不设置延伸部223，或者延伸部223和连接部222之间的夹角为任意角度的锐角，此处不作唯一限定。

进一步地，参阅图4，作为本发明提供的贮箱筒段的一种具体实施方式，同一所述纵向加强框2的所述折弯板22的数量为两个，两个所述折弯板22位于所述框体21的同侧，且两个所述折弯板22相对称。具体的，折弯板22的数量为两个，且两个折弯板22位于框体21同侧的相对两端，折弯板22的折弯方向相反，两侧的两个折弯板22的连接部222同时和横框3固定连接，既可以保证连接的紧密性、纵向加强框2的抗弯强度，同时两个折弯板22还可以适应横框3在充压膨胀时位置的变化，避免横框3位置发生移动时，纵向加强框2和横框3的连接处发生位移，从而导致横框3的连接不稳定的问题。

进一步地，请参阅图6至图7，作为本发明提供的贮箱筒段的一种具体实施方式，所述纵向加强框2的一端具有过渡斜面23，所述纵向加强框2的另一端具有延伸板24，所述延伸板24与所述框体21固定连接。具体的，纵向加强框2靠近光筒1入口的一端时具有倾斜的过渡斜面23，设置过渡斜面23能够避免在入口处应力集中，从而对纵向加强框2的稳定性造成损害。框体21为中空的框体21，延伸板24设置在框体21的另一端，延伸板24的上并未设置有折弯板22，通过设置延伸板24延长框体21的长度，增强框体21和光筒1的连接紧密型，并且可以减少折弯板22处的应力。

进一步地，请参阅图1至图4，作为本发明提供的贮箱筒段的一种具体实施方式，所述横框3包括若干相互拼接的支撑框31。具体的，光筒1一般形状为圆筒结构，横框3环绕光筒1的周向设置，且横框3由多个支撑框31拼接形成，即单个支撑框31的形状为扇形，通过多个支撑框31拼接形成，能够降低横框3的加工难度，以及横框3和纵向加强框2之间的连接难度。当然，根据实际情况和具体需求，在本发明的其他实施例中，光筒1的截面形状还可以为方形、三角形或其他形状，此时横框3形状与光筒的内壁形状匹配，支撑框31的形状也可以为方形或扇形等形状，此处不作唯一限定。

进一步地，请参阅图1至图4，作为本发明提供的贮箱筒段的一种具体实施方式，相邻所述支撑框31之间具有间隙。具体的，若干个支撑框31相互拼接形成横框3，且相邻的支撑框31的侧面形状一致可以贴合，但相邻支撑框31之间具有间隙，使得支撑框31的位置可以发生微移，即横框3的尺寸可以变化，能够有效的避免充压膨胀对横框3带来的影响。

进一步地，作为本发明提供的贮箱筒段的一种具体实施方式，所述支撑框31的一侧延伸有折边。具体的，通过在支撑框31的一侧设置折边能够增强框体21的抗弯强度，避免纵向加强框2在使用过程中发生折弯，抗弯刚度更好。其中，纵向加强框2的界面形式可以为Z型、T型、Π型或Ω型等具有折边的结构。

进一步地，请参阅图1至图4，作为本发明提供的贮箱筒段的一种具体实施方式，所述横框3的数量至少为两个，多个所述横框3沿所述光筒1的轴向间隔设置。具体的，横框3用于对光筒1的周向进行加固，横框3的数量可以为两个或两个以上，多个横框3间隔设置能够同时对光筒1进行支撑，且横框3的密度和分布位置可以根据光筒1在局部的剪应力和压缩应力进行调整。其中，横框3至少为两个，两个横框3分别位于光筒1的相对两端。当然，根据实际情况和具体需求，在本发明的其他实施例中，横框3的数量还仅为一个，此处不作唯一限定。

请参阅图1至图7，本发明还提供一种贮箱，所述贮箱包括如上述任一实施例中所述的贮箱筒段。

本发明提供的贮箱，以纵向加强框2和横框3对光筒1进行加固，通过纵向加强框2对光筒1的轴向承载力进行加强，通过横框3对光筒1的横向承载力进行加强，并且纵向加强框2和横框3均可以构建通用模块，其包含的独立元件可根据任务需求灵活组合，适应宽泛的载荷工况，并且各个零件均采用标准规格供货生产，生产成本更低。贮箱内的光筒1、纵向加强框2和横框3均可以为一体化设计，相比传统机械铣切的壁板，结构局部改动较小，在设计和生产中可以灵活处理，能够有效地简化工艺种类，缩减设备投入和工序间的周转流程。贮箱筒段其具有光筒1制造简单的优点，还具有增加纵向加强框2和横框3的加筋网格结构的轻量化的优点，同时改善了传统网格加筋结构的局限性。

请参阅图1至图7，本发明还提供一种火箭，所述火箭包括如上述任一实施例中所述的贮箱。

本发明提供的火箭，以纵向加强框2和横框3对光筒1进行加固，通过纵向加强框2对光筒1的轴向承载力进行加强，通过横框3对光筒1的横向承载力进行加强，并且纵向加强框2和横框3均可以构建通用模块，其包含的独立元件可根据任务需求灵活组合，适应宽泛的载荷工况，并且各个零件均采用标准规格供货生产，生产成本更低。贮箱内的光筒1、纵向加强框2和横框3均可以为一体化设计，相比传统机械铣切的壁板，结构局部改动较小，在设计和生产中可以灵活处理，能够有效地简化工艺种类，缩减设备投入和工序间的周转流程。贮箱筒段其具有光筒1制造简单的优点，还具有增加纵向加强框2和横框3的加筋网格结构的轻量化的优点，同时改善了传统网格加筋结构的局限性。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (14)

1.贮箱筒段，其特征在于：包括

光筒(1)，所述光筒(1)为中空筒体；

纵向加强框(2)，所述纵向加强框(2)的长度方向与所述光筒(1)的轴向方向一致，且若干所述纵向加强框(2)固定于所述光筒(1)的内部，若干所述纵向加强框(2)沿所述光筒(1)的内部周向布置；以及

横框(3)，所述横框(3)环绕所述光筒(1)的周向设置，且所述横框(3)固定于所述纵向加强框(2)远离所述光筒(1)的一侧。

2.如权利要求1所述的贮箱筒段，其特征在于：所述纵向加强框(2)包括框体(21)和位于所述框体(21)一侧的折弯板(22)，所述折弯板(22)的一端与所述框体(21)一体成型，所述折弯板(22)的另一端与所述横框(3)固定连接。

3.如权利要求2所述的贮箱筒段，其特征在于：所述折弯板(22)包括折弯部(221)和连接部(222)，所述折弯部(221)连接所述框体(21)和所述连接部(222)，所述连接部(222)与所述横框(3)固定连接。

4.如权利要求3所述的贮箱筒段，其特征在于：所述折弯部(221)垂直于所述框体(21)，所述连接部(222)垂直于所述折弯部(221)。

5.如权利要求3所述的贮箱筒段，其特征在于：所述折弯板(22)还包括延伸部(223)，所述延伸部(223)设于所述连接部(222)远离所述折弯部(221)的一端，且所述延伸部(223)与所述连接部(222)之间具有夹角。

6.如权利要求5所述的贮箱筒段，其特征在于：所述延伸部(223)垂直于所述连接部(222)，且所述延伸部(223)与所述折弯部(221)相平行。

7.如权利要求3所述的贮箱筒段，其特征在于：同一所述纵向加强框(2)的所述折弯板(22)的数量为两个，两个所述折弯板(22)位于所述框体(21)的同侧，且两个所述折弯板(22)相对称。

8.如权利要求2所述的贮箱筒段，其特征在于：所述纵向加强框(2)的一端具有过渡斜面(23)，所述纵向加强框(2)的另一端具有延伸板(24)，所述延伸板(24)与所述框体(21)固定连接。

9.如权利要求1所述的贮箱筒段，其特征在于：所述横框(3)包括若干相互拼接的支撑框(31)。

10.如权利要求9所述的贮箱筒段，其特征在于：相邻所述支撑框(31)之间具有间隙。

11.如权利要求9所述的贮箱筒段，其特征在于：所述支撑框(31)的一侧延伸有折边。

12.如权利要求1所述的贮箱筒段，其特征在于：所述横框(3)的数量至少为两个，多个所述横框(3)沿所述光筒(1)的轴向间隔设置。

13.贮箱，其特征在于：如权利要求1至12任一项所述的贮箱筒段。

14.火箭，其特征在于，包括如权利要求13所述的贮箱。