CN111114836A - 大尺寸高基频轻量化表面张力贮箱 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种大尺寸高基频轻量化表面张力贮箱,包括:圆柱段(1),在圆柱段(1)内部焊接的两道中隔板(2),与圆柱段(1)上端焊接的气壳(3),与圆柱段(1)下端焊接的液壳(4),与两道中隔板(2)和气壳(3)、液壳(4)焊接的管理装置(5),以及分别与管理装置(5)两端焊接的气嘴(6)和液嘴(7)。本发明可满足在轨全程多向任务工作需求;本发明贮箱整体基频较高,有效避开整星的敏感频段,抗力学性能好;本发明采用动力学仿真计算,优化结构设计,贮箱整体质量相对较轻。
Description
技术领域
本发明涉及航空航天技术领域,具体地,涉及一种大尺寸高基频轻量化表面张力贮箱。
背景技术
飞行器根据其任务特点,需要一个满足多向任务工作需求的贮箱,且贮箱容积较大。该需求在国内现有航天器中是首次提出的,以往的航天器一般取其一面,要么要求在轨姿控多向任务工作,但总任务量不大,因此推进剂携带量不多,一般容积不大于200L的中小型全管理表面张力贮箱即可满足;要么,飞行器属于复合任务剖面,前期仅轨控工作,加速度方向一般为沉底方向,任务形式单一,末期才有姿态控制的多向任务需求,该类任务的最佳选择是一个半管理表面张力贮箱。而对于全程多向任务工作,且寿命长的飞行器而言,已有的中小容积全管理表面张力贮箱和半管理表面张力贮箱无法满足要求,需要单独论证新结构贮箱用于满足在轨任务工作需求。
专利文献CN105346734B(申请号:201510812444.X)公开了一种可在微重力条件下实现稳定蓄液排气的可排气式表面张力贮箱,包括壳体、设于壳体顶部的气嘴、设于壳体底部的液嘴、设于壳体内且一端与气嘴相连接的排气装置、设于壳体的蓄液器上压板、顶端通过压紧螺母与蓄液器上压板中心处相连接的蓄液器芯轴、安装在蓄液器芯轴中部位置的蓄液器大支撑板、安装在蓄液器芯轴底部位置的蓄液器下压板、设于壳体内且从下往上与液嘴呈一体结构连接的毛细元件和蓄液器小支撑板,所述蓄液器芯轴底端与蓄液器小支撑板中心处相连接,所述蓄液器大支撑板与蓄液器下压板之间设有若干蓄液器大叶片,所述蓄液器下压板与壳体内壁之间设有若干蓄液器小叶片。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种大尺寸高基频轻量化表面张力贮箱。
根据本发明提供的大尺寸高基频轻量化表面张力贮箱,包括:圆柱段1,在圆柱段1内部焊接的两道中隔板2,与圆柱段1上端焊接的气壳3,与圆柱段1下端焊接的液壳4,与两道中隔板2和气壳3、液壳4焊接的管理装置5,以及分别与管理装置5两端焊接的气嘴6和液嘴7。
优选地,所述圆柱段1为变壁厚的圆柱形结构,所述圆柱形结构的壁厚变化范围为基础壁厚的1.0倍~1.2倍。
优选地,所述圆柱形结构外部有两道整体法兰或两道分布式法兰耳片加强圈,圆柱形结构内部有8段分布式凸台。
优选地,所述中隔板2为1/8对称结构,与圆柱形结构内部的8段分布式凸台采用电子束焊接连接。
优选地,所述中隔板2在周向和径向都有活动空间,连接管理装置5与壳体,为液体晃动增加晃动阻尼。
优选地,所述气壳3为半球壳结构,与圆柱段1和管理装置5分别采用电子束焊接进行连接,焊缝要求等级为一级,熔深穿过本体不超过锁底。
优选地,所述液壳4为半球壳结构,与圆柱段1和管理装置5分别采用电子束焊接进行连接,焊缝要求等级为一级,熔深穿过本体不超过锁底。
优选地,所述管理装置5为全管理结构,布局在整个贮箱内部,高度与贮箱内腔协调,与两道中隔板2、气壳3和液壳4相连接,连接方式电子束焊接,焊缝要求等级为一级,熔深穿过本体不超过锁底。
优选地,所述气嘴6为管状结构件,与管理装置5气端连接,连接方式电子束焊接,焊缝要求等级为一级,熔深穿过本体不超过锁底。
优选地,所述液嘴7为管状结构件,与管理装置5液端连接,连接方式电子束焊接,焊缝要求等级为一级,熔深穿过本体不超过锁底。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
1、本发明的大尺寸高基频轻质表面张力贮箱,为国内最大的全管理表面张力贮箱,可满足在轨全程多向任务工作需求;
2、本发明贮箱整体基频较高,有效避开整星的敏感频段,抗力学性能好;
3、本发明采用动力学仿真计算,优化结构设计,贮箱整体质量相对较轻。
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为本发明的结构示意图;
图2为本发明的结构示意图;
图3为本发明的结构示意图;
图4为本发明的结构示意图。
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,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
根据本发明提供的一种大尺寸高基频轻质表面张力贮箱,包括:圆柱段1、在圆柱段1内部焊接的两道中隔板2,与圆柱段1上端焊接的气壳3,与圆柱段1下端焊接的液壳4,与两道中隔板2和气壳3、液壳4分别焊接的管理装置5,以及与管理装置两端焊接的气嘴6和液嘴7。
优选地,所述的圆柱段1呈变壁厚的圆筒形结构,所述的圆筒形结构的壁厚变化范围一般为基础壁厚的1.0倍~1.2倍,变壁厚的高度一般为法兰外40~60mm。
优选地,所述的圆筒形结构一般外部有两道整法兰或两道分布式法兰耳片加增强圈,与其对应的内部有8段分布式凸台,凸台高度一般为3~5mm,厚度一般为3~5mm,宽度弦长一般为80~120mm。
优选地,所述的中隔板2为1/8对称结构,中隔板的外圆周与圆筒形结构内部的8段凸台内圆周相配合,两者采用电子束焊接连接。
优选地,所述的中隔板2,在结构设计上使得其周向和径向都有一定的可活动空间,不仅起到有效连接内芯与壳体,还为液体晃动的抑制增加了晃动阻尼。
优选地,所述的气壳3为半球壳结构,与圆柱段和内芯分别采用电子束焊接进行连接,焊缝等级要求I级,熔深穿过本体不超过锁底。
优选地,所述的液壳4为半球壳结构,与圆柱段和内芯分别采用电子束焊接进行连接,焊缝等级要求I级,熔深穿过本体不超过锁底。
优选地,所述的管理装置5为全管理结构,其布局在整个贮箱内部,尺寸与贮箱内腔协调,与两道中隔板2、气壳3和液壳4相连接,连接方式电子束焊接,焊缝等级要求I级,熔深穿过本体不超过锁底。
优选地,所述的气嘴6为管状结构件,与管理装置5气端连接,连接方式电子束焊接,焊缝等级要求I级,熔深穿过本体不超过锁底。
优选地,所述的液嘴7为管状结构件,与管理装置5液端连接,连接方式电子束焊接,焊缝等级要求I级,熔深穿过本体不超过锁底。
如图1、图2、图3、图4所示,本发明提供的大尺寸高基频轻量化表面张力贮箱,包括:圆柱段1、在圆柱段1内部焊接的两道中隔板2,与圆柱段1焊接的气壳3和液壳4,与两道中隔板2和气壳3、液壳4分别相连的管理装置5,以及与管理装置两端相连的气嘴6和液嘴7。
所述的圆柱段1主体是一个带有双法兰带和筒内分布式凸台的长圆筒形结构,材料为TC4钛合金材料,所述的长圆筒形结构高度依据实际工作需要而确定,一般为300~1000mm,所述的长圆筒形结构为变壁厚结构,在法兰带上下区域进行局部增厚,增厚高度40~60mm,增加壁厚变化范围一般为基础壁厚的1.0倍~1.2倍。
所述的双法兰带可以选择为整圈法兰或者分布式法兰耳片与增强圈相结合的结构,法兰孔可以为通孔结构或者螺纹孔,数量一般为8~48之间,一般为8的整数倍,根据实际安装需要来确定。法兰圈的厚度一般为8~10mm,法兰耳片之间的增强圈一般高于圆柱段3mm~5mm。
所述的筒内分布式凸台位于长圆筒内与筒外法兰位置相对应,凸台数量为8个,与法兰耳片位置相对应,凸台高度一般为3~5mm,厚度一般为3~5mm,宽度弦长一般为80~120mm。
所述的中隔板2为一体加工的1/8对称结构,材料为TC4钛合金材料,结构设计上使得其周向和径向都有一定的可活动空间,不仅起到有效连接内芯与壳体,还为液体晃动的抑制增加了晃动阻尼,其外圈与筒内分布式凸台内圈相对应,中隔板厚度一般为2~3mm。
所述的气壳3和液壳4为经超塑成型球形半球壳体,材料为TC4钛合金材料,一般壁厚为1~1.5mm之间,根据其内径和承内压要求确定具体数值。气壳与圆柱段相配合部分选用电子束焊接进行连接,要求焊缝系数不小于0.9。
所述的管理装置5为复合式全管理结构,其布局在整个贮箱内部,尺寸与贮箱内腔协调,与两道中隔板2、气壳3和液壳4相连接,连接方式电子束焊接,要求焊缝系数不小于0.9。
所述的气嘴6为管状结构件,与管理装置5气端套管对接,连接方式为电子束焊接,要求焊缝系数不小于0.9。
所述的液嘴7为管状结构件,与管理装置5液端套管对接,连接方式为电子束焊接,要求焊缝系数不小于0.9。
本发明的大尺寸高基频轻质表面张力贮箱,在工作过程中,既要满足承内压的静载荷要求,又要满足飞行器发射主动段动载荷要求。结构设计上,在满足容积尺寸要求的前提下,采用一体化结构设计,通过圆柱段内增凸台而和双中隔板的过度连接,将贮箱壳体与管理装置有机地结合在其一起,既增强了贮箱的整体基频,又提高了管理装置的工作可靠性,由于贮箱壳体根据仿真给出的仿真结果,进行了局部增厚,壳体总体上为变壁厚设计,实现了贮箱轻质的要求。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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申请和简化描述,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申请的限制。
本领域技术人员知道,除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外,完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以,本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件,而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构;也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
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化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种大尺寸高基频轻量化表面张力贮箱,其特征在于,包括:圆柱段(1),在圆柱段(1)内部焊接的两道中隔板(2),与圆柱段(1)上端焊接的气壳(3),与圆柱段(1)下端焊接的液壳(4),与两道中隔板(2)和气壳(3)、液壳(4)焊接的管理装置(5),以及分别与管理装置(5)两端焊接的气嘴(6)和液嘴(7)。
2.根据权利要求1所述的大尺寸高基频轻量化表面张力贮箱,其特征在于,所述圆柱段(1)为变壁厚的圆柱形结构,所述圆柱形结构的壁厚变化范围为基础壁厚的1.0倍~1.2倍。
3.根据权利要求2所述的大尺寸高基频轻量化表面张力贮箱,其特征在于,所述圆柱形结构外部有两道整体法兰或两道分布式法兰耳片加强圈,圆柱形结构内部有8段分布式凸台。
4.根据权利要求3所述的大尺寸高基频轻量化表面张力贮箱,其特征在于,所述中隔板(2)为1/8对称结构,与圆柱形结构内部的8段分布式凸台采用电子束焊接连接。
5.根据权利要求1所述的大尺寸高基频轻量化表面张力贮箱,其特征在于,所述中隔板(2)在周向和径向都有活动空间,连接管理装置(5)与壳体,给液体晃动增加晃动阻尼。
6.根据权利要求1所述的大尺寸高基频轻量化表面张力贮箱,其特征在于,所述气壳(3)为半球壳结构,与圆柱段(1)和管理装置(5)分别采用电子束焊接进行连接,焊缝要求等级为一级,熔深穿过本体不超过锁底。
7.根据权利要求1所述的大尺寸高基频轻量化表面张力贮箱,其特征在于,所述液壳(4)为半球壳结构,与圆柱段(1)和管理装置(5)分别采用电子束焊接进行连接,焊缝要求等级为一级,熔深穿过本体不超过锁底。
8.根据权利要求1所述的大尺寸高基频轻量化表面张力贮箱,其特征在于,所述管理装置(5)为全管理结构,布局在整个贮箱内部,高度与贮箱内腔协调,与两道中隔板(2)、气壳(3)和液壳(4)相连接,连接方式电子束焊接,焊缝要求等级为一级,熔深穿过本体不超过锁底。
9.根据权利要求1所述的大尺寸高基频轻量化表面张力贮箱,其特征在于,所述气嘴(6)为管状结构件,与管理装置(5)气端连接,连接方式电子束焊接,焊缝要求等级为一级,熔深穿过本体不超过锁底。
10.根据权利要求1所述的大尺寸高基频轻量化表面张力贮箱,其特征在于,所述液嘴(7)为管状结构件,与管理装置(5)液端连接,连接方式电子束焊接,焊缝要求等级为一级,熔深穿过本体不超过锁底。
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