CN111232251A - 一种超长程表面张力推进剂管理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超长程表面张力推进剂管理装置，包括：气阱(1)，与气阱(1)相连的4根液通(2)，顺次与4根液通(2)相连的4根中通(3)，与中通(3)相连的4根气通(4)，4根气通(4)最终集中地气端(5)。本发明的超长程表面张力推进剂管理装置，为国内最大的全管理表面张力推进剂管理装置，可满足贮箱在轨全程多向任务工作时不夹气供应液相推进剂的任务需求。由于气通和液通结构的改进，提高了有网通道的动力学性能；同时因为中通结构的有效简化，使得整个管理装置达到既满足任务需要的功能，又减少敏感元件数量，提高结构可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及航空航天技术领域，具体地，涉及一种超长程表面张力推进剂管理装置。
背景技术
某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。
介于上述描述可知，唯有全管理表面张力贮箱可以满足上述需求，而布局布满全管理表面张力贮箱内腔的超长程表面张力推进剂管理装置目前还是空白，研制中可预见的困难包括但不限于以下几个方面：
1)集成问题，因为尺寸大，涉及的尺寸链较长，单一部件变形量较大，管理装置整体高精度的集成是面临的困难之一；
2)抗力学性能，含筛网的毛细元件一直是贮箱力学环境试验考核的重点对象，超长程的管理装置一般会增加敏感区域的范围，提高大面积的毛细元件的抗力学性能是面临的困难之二；
3)与贮箱壳体的协同性，全尺寸的长程管理装置布满贮箱整个内腔，既要保持与贮箱内壁的近距离蓄留空间，又要保留一定的增压变形协调空间，贮箱壳体与管理装置的协同性是面临的困难之三。
专利文献CN109896051A(申请号：201910118265.4)公开了一种局部管理式多孔钛材推进剂管理装置，包括一体式多孔隔板与一体式多孔通道。一体式多孔隔板将贮箱分成管理舱与非管理舱，一体式多孔通道位于管理舱内，包括一个液体出口与4根沿贮箱壁面分布的液体收集通道。贮箱工作过程中，一体式多孔隔板用于优先将非管理舱内的液体导入到管理舱内，待非管理舱内液体用完后，气体再进入管理舱。管理舱内的一体式多孔通道用于过滤气体，优先将液体排出贮箱出口，实现液体的不夹气供应。
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超长程表面张力推进剂管理装置。
根据本发明提供的一种超长程表面张力推进剂管理装置，包括：气阱(1)、液通(2)、中通(3)、气通(4)和气端(5)；
所述液通(2)有4根，所述气阱(1)与4根所述液通(2)连接；所述中通有4根，4根所述液通(2)与4根所述中通(3)对应连接，所述气通(4)有4根，4根所述中通(3)与4根所述气通(4)对应连接，4根所述气通(4)最终集中到所述气端(5)。
优选地，所述气阱(1)为圆柱形复合结构，用于收集管理装置内残留的气体，防止气体进入下游。
优选地，所述气阱(1)尾部有与贮箱液嘴、贮箱液壳焊接的接口，气阱壳有4个均布的开口，气阱壳4个均布的开口与所述液通(2)截面形状相对应。
优选地，所述液通(2)、所述气通(4)均为三角形通道截面的三明治复合结构，所述三明治复合结构实现液体的收集，具有刚性支撑效果以及网通道的抗力学性能。
优选地，所述液通(2)、所述气通(4)的三明治复合结构由板-网-板相结合的三明治夹心板和截面为三角形通道的骨架复合而成，板-网-板相结合的三明治夹心板式液体收集元件，依靠表面张力原理实现推进剂不夹气的收集，截面为三角形通道的骨架，决定结构的布局，保证所述液通(2)、所述气通(4)位于靠近贮箱壁面的位置。
优选地，所述中通(3)为连接所述液通(2)和所述气通(4)的弯曲管状结构，两端适应所述液通(2)和所述气通(4)的结构形状，与所述液通(2)和所述气通(4)分别氩弧焊焊接。
优选地，所述中通(3)两端的连接结构具有与所述液通(2)和所述气通(4)连接的作用，所述中通(3)通过中隔板结构实现与贮箱壳体的连接，提高管理装置与贮箱壳体的协同性。
优选地，所述气端(5)为环状结构，留有均布的4个开孔，4个开孔与所述气通(4)连接，用于与所述气通(4)焊接，使得结构对称。
优选地，所述气端(5)结构位于管理装置的顶部，所述气端(5)与贮箱壳体和贮箱气嘴箱连接，结构上使得贮箱增压气体通过所述气端(5)进入贮箱腔体内管理装置以外的区域。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明的超长程表面张力推进剂管理装置，为国内最大的全管理表面张力推进剂管理装置，可满足贮箱在轨全程多向任务工作时不夹气供应液相推进剂的任务需求；
2、由于气通和液通结构的改进，提高了有网通道的动力学性能；
3、中通结构的有效简化，使得整个管理装置达到既满足任务需要的功能，又减少敏感元件数量，提高结构可靠性。
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为本发明的结构线框图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明的气阱和液通结构示意图；
图4为本发明的气通和气端结构示意图；
图1中，1--气阱；2--液通；3--中通；4--气通，5--气端。
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。
本发明可满足大尺寸全管理表面张力贮箱在轨有效工作，保证不夹液推进剂的有效传输。
如图1至图4所示，根据本发明提供的一种超长程表面张力推进剂管理装置，包括：气阱(1)、液通(2)、中通(3)、气通(4)和气端(5)；
所述液通(2)有4根，所述气阱(1)与4根所述液通(2)连接；所述中通有4根，4根所述液通(2)与4根所述中通(3)对应连接，所述气通(4)有4根，4根所述中通(3)与4根所述气通(4)对应连接，4根所述气通(4)最终集中到所述气端(5)。
具体地，所述气阱(1)为圆柱形复合结构，所述圆柱形复合结构包括圆柱形筒体和锥形盖，用于收集管理装置内残留的气体，防止气体进入下游。所述的圆柱形复合结构尺寸依据实际容气量需求而定，一般为3～5L，所述的圆柱形复合结构的外筒亦为为变壁厚结构，在与液壳、液嘴相连接接口和4根液通相连的位置进行局部增厚，一般为基础壁厚的1.0倍～1.2倍。
具体地，所述气阱(1)尾部有与贮箱液嘴、贮箱液壳焊接的接口，气阱壳有4个均布的开口，气阱壳4个均布的开口与所述液通(2)截面形状相对应。
具体地，所述液通(2)、所述气通(4)均为三角形通道截面的三明治复合结构，所述三明治复合结构实现液体的收集，具有较强的刚性支撑效果以及网通道的抗力学性能。
具体地，所述液通(2)、所述气通(4)的三明治复合结构由板-网-板相结合的三明治夹心板和截面为三角形通道的骨架复合而成，板-网-板相结合的三明治夹心板式液体收集元件，依靠表面张力原理实现推进剂不夹气的收集，截面为三角形通道的骨架，决定结构的布局，保证所述液通(2)、所述气通(4)位于靠近贮箱壁面的位置，保持液体的有效蓄留。
更为具体地，所述的板网板相结合的三明治夹心板式液体收集元件，一般其板上开有小圆窗以保留筛网与液体的接触面积，根据流量及工作环境特点确定小圆窗的开孔直径和分布规律，依靠表面张力原理实现推进剂不夹气的收集。所述的截面为三角形通道的骨架一般由超塑成型工艺加工制造，其结构决定了筛网的布局，一般要求其尽可能与贮箱内壁面曲率保持接近，以保证液通2、气通4始终位于非常接近贮箱壁面的位置，保持液体的有效蓄留。
具体地，所述中通(3)为连接所述液通(2)和所述气通(4)的弯曲管状结构，可以提供一定的可变形量用于供贮箱内增压的变形协调，两端适应所述液通(2)和所述气通(4)的结构形状，与所述液通(2)和所述气通(4)分别氩弧焊焊接。
具体地，所述中通(3)两端的连接结构具有与所述液通(2)和所述气通(4)连接的作用，所述中通(3)通过中隔板结构实现与贮箱壳体的连接，提高管理装置与贮箱壳体的协同性。
具体地，所述气端(5)为环状结构，留有均布的4个开孔，4个开孔与所述气通(4)连接，用于与所述气通(4)焊接，使得结构对称。
具体地，所述气端(5)结构位于管理装置的顶部，所述气端(5)与贮箱壳体和贮箱气嘴箱连接，结构上使得贮箱增压气体通过所述气端(5)进入贮箱腔体内管理装置以外的区域。
本发明的超长程表面张力推进剂管理装置，在工作过程中，既要满足有效吸收贮箱内的不夹气推进剂，又要能承受飞行器发射主动段动载荷要求。结构设计上，既要满足推进剂长程传输的工作需求，又要采用一体化结构设计，保留气阱1、中通管3、气端5与外部的连接，将贮箱壳体与管理装置有机地结合在其一起，既增强了推进剂管理装置的抗力学性能，又提高了整个贮箱的基频，满足长程传输工作的需求。
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。
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 (9)
1.一种超长程表面张力推进剂管理装置，其特征在于，包括：气阱(1)、液通(2)、中通(3)、气通(4)和气端(5)；
所述液通(2)有4根，所述气阱(1)与4根所述液通(2)连接；所述中通有4根，4根所述液通(2)与4根所述中通(3)对应连接，所述气通(4)有4根，4根所述中通(3)与4根所述气通(4)对应连接，4根所述气通(4)最终集中到所述气端(5)。
2.根据权利要求1所述的一种超长程表面张力推进剂管理装置，其特征在于，所述气阱(1)为圆柱形复合结构，用于收集管理装置内残留的气体，防止气体进入下游。
3.根据权利要求1所述的一种超长程表面张力推进剂管理装置，其特征在于，所述气阱(1)尾部有与贮箱液嘴、贮箱液壳焊接的接口，气阱壳有4个均布的开口，气阱壳4个均布的开口与所述液通(2)截面形状相对应。
4.根据权利要求1所述的一种超长程表面张力推进剂管理装置，其特征在于，所述液通(2)、所述气通(4)均为三角形通道截面的三明治复合结构，所述三明治复合结构实现液体的收集，具有刚性支撑效果以及网通道的抗力学性能。
5.根据权利要求4所述的一种超长程表面张力推进剂管理装置，其特征在于，所述液通(2)、所述气通(4)的三明治复合结构由板-网-板相结合的三明治夹心板和截面为三角形通道的骨架复合而成，板-网-板相结合的三明治夹心板式液体收集元件，依靠表面张力原理实现推进剂不夹气的收集，截面为三角形通道的骨架，决定结构的布局，保证所述液通(2)、所述气通(4)位于靠近贮箱壁面的位置。
6.根据权利要求1所述的一种超长程表面张力推进剂管理装置，其特征在于，所述中通(3)为连接所述液通(2)和所述气通(4)的弯曲管状结构，两端适应所述液通(2)和所述气通(4)的结构形状，与所述液通(2)和所述气通(4)分别氩弧焊焊接。
7.根据权利要求1所述的一种超长程表面张力推进剂管理装置，其特征在于，所述中通(3)两端的连接结构具有与所述液通(2)和所述气通(4)连接的作用，所述中通(3)通过中隔板结构实现与贮箱壳体的连接，提高管理装置与贮箱壳体的协同性。
8.根据权利要求1所述的一种超长程表面张力推进剂管理装置，其特征在于，所述气端(5)为环状结构，留有均布的4个开孔，4个开孔与所述气通(4)连接，用于与所述气通(4)焊接，使得结构对称。
9.根据权利要求1所述的一种超长程表面张力推进剂管理装置，其特征在于，所述气端(5)结构位于管理装置的顶部，所述气端(5)与贮箱壳体和贮箱气嘴箱连接，结构上使得贮箱增压气体通过所述气端(5)进入贮箱腔体内管理装置以外的区域。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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