CN112832927A - 一种燃料贮箱 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及液体火箭燃料贮箱技术领域，提供了一种燃料贮箱，包括：筒段及焊接在筒段两端的两个箱底；每个箱底外均套接有短壳；短壳包括均呈环状的端框和短壳壁板；短壳壁板远离筒段的一端与端框连接，短壳壁板内连接有多个加强筋，多个加强筋沿短壳壁板的周向均匀分布，且每个加强筋均延伸至箱底；所述筒段、箱底、短壳壁板和加强筋均由不锈钢制成。与铝合金贮箱相比，本公开的不锈钢制的燃料贮箱的生产周期缩短了2/3，且极大地降低了生产成本，生产成本为铝合金贮箱的1/10。

Description

一种燃料贮箱
技术领域
本公开涉及液体火箭推进剂贮存装置技术领域，尤其涉及一种燃料贮箱。
背景技术
贮箱是液体火箭存储推进剂的容器，现有技术中的贮箱包括人孔盖、人孔法兰、短壳、叉形环、筒段、箱底等；短壳多采用铝合金网格加筋结构，也有短壳内外铆接桁条的方式；叉形环为整体锻件机械加工或分段加工拼焊的结构，连接箱底和筒段；筒段为铝合金光筒或网格加筋结构；贮箱整体均采用铝合金制成，质量轻，但存在生产周期长、生产成本高的问题。
发明内容
为了解决上述问题中的至少一个，本公开提供了一种燃料贮箱。
根据本公开的一个方面，一种燃料贮箱，包括：筒段及焊接在筒段两端的两个箱底；每个箱底外均套接有短壳；短壳包括均呈环状的端框和短壳壁板；短壳壁板远离筒段的一端与端框连接，短壳壁板内连接有多个加强筋，多个加强筋沿短壳壁板的周向均匀分布，且每个加强筋均延伸至箱底；所述筒段、箱底、短壳壁板和加强筋均由不锈钢制成。
根据本公开的至少一个实施方式，每个箱底与筒段之间均连接有连接环；连接环由不锈钢制成，连接环的两个端面分别抵至箱底的端面和筒段的端面，连接环的外表面外凸有凸环，凸环的端面抵至短壳壁板的端面。
根据本公开的至少一个实施方式，还包括：设置在筒段内的隧道管和补偿器；隧道管和补偿器均呈波纹管状，隧道管由不锈钢制成，隧道管通过液压成型制备；隧道管的一端固定于其中一个箱底，隧道管的另一端连接至补偿器的一端，补偿器的另一端连接至另一个箱底。
根据本公开的至少一个实施方式，所述箱底均通过整体旋压成型制备。
根据本公开的至少一个实施方式，每个所述加强筋均与箱底焊接连接。
根据本公开的至少一个实施方式，每个所述加强筋均与短壳壁板焊接连接。
根据本公开的至少一个实施方式，所述端框与短壳壁板铆接连接。
根据本公开的至少一个实施方式，两个所述箱底分别为前底和后底，所述前底设置有人孔法兰，所述后底设置有多个出口法兰；多个出口法兰沿箱底的周向分布。
根据本公开的至少一个实施方式，多个所述出口法兰沿箱底的周向均匀分布。
根据本公开的至少一个实施方式，所述筒段由高强度冷轧状态的不锈钢薄板制成。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1是根据本公开的实施方式的燃料贮箱的示意图。
图2是图1所示的燃料贮箱中隧道管的示意图。
图3是图1所示的燃料贮箱中短壳的示意图。
图4是图1所示的燃料贮箱中短壳、箱底和连接环的区域局部视图。
图5是图4中A区域放大结构示意图。
附图标记：
1-筒段；2-箱底；3-短壳；31-端框；32-短壳壁板；33-加强筋；4-连接环；41-凸环；5-隧道管；6-补偿器；7-人孔法兰；8-出口法兰。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。
采用本公开的燃料贮箱结构，除端框可由铝合金制成外，其他部件全部均能由不锈钢制成；与铝合金相比，不锈钢焊接性能更加良好；对于含有隧道管的贮箱，隧道管首次采用液压成型的波纹管形式，波形为连续波形，该方式成型效率高，结构承受外压失稳能力强；在短壳壁板的内侧连接加强筋，加强筋分别与短壳壁板和箱底进行连接，箱底对短壳进行了支撑，提高了短壳失稳的能力；对于筒段，采用硬化状态的高强度不锈钢板，以降低筒段的厚度，进而达到减重的目的；箱底采用整体旋压的工艺方式；因采取了以上措施，极大地提高了贮箱的生产效率，与铝合金贮箱相比，本公开的不锈钢制的燃料贮箱的生产周期缩短了2/3，且极大地降低了生产成本，生产成本为铝合金贮箱的1/10。
如图1至5所示，根据本公开的第一实施方式，提供了一种燃料贮箱，包括：筒段1及焊接在筒段1两端的两个箱底2；每个箱底2外均套接有短壳3；短壳3包括均呈环状的端框31和短壳壁板32；短壳壁板32远离筒段1的一端与端框31连接，短壳壁板32内连接有多个加强筋33，多个加强筋33沿短壳壁板32的周向均匀分布，且每个加强筋33均延伸至箱底2；所述筒段1、箱底2、短壳壁板32和加强筋33均由不锈钢制成。
在一个实施方式中，筒段1由高强度冷轧状态的不锈钢薄板制成，不锈钢薄板的状态为1/4H硬化状态，不锈钢的牌号包括但不限于304，不锈钢薄板的厚度为2毫米。虽然不锈钢材质的筒段1的密度大于铝合金材质的筒段1，但是由于不锈钢制的筒段1的壁厚小于铝合金制的筒段1，因此，不锈钢制的筒段1的重量与铝合金制的筒段1的重量相当。可以理解的是，不锈钢薄板的厚度根据载荷条件确定。
由于箱底2由不锈钢制成，因此箱底2通过整体旋压成型制备，从而极大地提高生产效率。
在一个实施方式中，两个箱底2之一设置有人孔法兰7，人孔法兰7连接有人孔盖，另一者设置有多个出口法兰8；多个出口法兰8沿箱底2的周向分布，优选地，多个出口法兰8沿箱底2的周向均匀分布。出口法兰8的数量可以为四个或者九个等，出口法兰8的数量需要根据发动机的数量确定。
端框31可采用铝合金制成，也可采用不锈钢制成。在一个实施方式中，端框31采用不锈钢制成，端框31包括筒状的连接部和圆环形状的法兰部，法兰部与连接部一体成型。在一个实施方式中，短壳壁板32套在连接部外，且短壳壁板32与连接部焊接。
在一个实施方式中，短壳壁板32和箱底2均与加强筋33焊接，在另一实施方式中，箱底2与加强筋33焊接连接，短壳壁板32和端框31铆接。
在一个实施方式中，每个箱底2与筒段1之间均连接有连接环4；连接环4由不锈钢制成，连接环4的两个端面分别抵至箱底2的端面和筒段1的端面，连接环4的外表面外凸有凸环41，凸环41的端面抵至短壳壁板32的端面。通过设置连接环4衔接短壳3、筒段1和箱底2，使三道焊缝均为对接焊缝，避免了搭接焊缝，而对接焊缝的强度高于搭接焊缝。
在一个实施方式中，本公开还可包括：设置在筒段1内的隧道管5和补偿器6；隧道管5和补偿器6均呈波纹管状，且隧道管5由不锈钢制成，隧道管5通过液压成型制备；隧道管5的一端连接至其中一个箱底2并连通至所述燃料贮箱的外部，隧道管5的另一端连接至补偿器6的一端，补偿器6的另一端连接至另一个箱底2并连通至所述燃料贮箱的外部。如图1所示，隧道管5的内部及补偿器6的内部均通至箱底2的外部，输送液氧等燃料的管道放置在隧道管5和补偿器6内，隧道管5外壁与燃料接触，承受外压，因此将隧道管5设置为波纹管状，以避免隧道管5失稳，在现有技术中，隧道管5的波形均由人工捶打而成，波形不连续且效率低。在本实施方式中，采用不锈钢制造隧道管5，隧道管5可通过液压成型工艺制备，使隧道管5的波形为连续波形且效率高，且与波形不连续的隧道管相比，连续波形的隧道管5的外压稳定性更高。在此基础上，根据隧道管5的长度，可将隧道管5分段成型，然后各段隧道管5通过焊接等方式连接为整体。补偿器6用于补偿安装变形、加注燃料及增压等导致的燃料贮箱的轴向变形，根据实际的补偿量设置补偿器6的波形、材料和/或壁厚等参数。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种燃料贮箱，其特征在于，包括：筒段及焊接在筒段两端的两个箱底；每个箱底外均套接有短壳；短壳包括均呈环状的端框和短壳壁板；短壳壁板远离筒段的一端与端框连接，短壳壁板内连接有多个加强筋，多个加强筋沿短壳壁板的周向均匀分布，且每个加强筋均延伸至箱底；所述筒段、箱底、短壳壁板和加强筋均由不锈钢制成。
2.如权利要求1所述的燃料贮箱，其特征在于，每个箱底与筒段之间均连接有连接环；连接环由不锈钢制成，连接环的两个端面分别抵至箱底的端面和筒段的端面，连接环的外表面外凸有凸环，凸环的端面抵至短壳壁板的端面。
3.如权利要求1所述的燃料贮箱，其特征在于，还包括：设置在筒段内的隧道管和补偿器；隧道管和补偿器均呈波纹管状，隧道管由不锈钢制成，隧道管通过液压成型制备；隧道管的一端固定于其中一个箱底，隧道管的另一端连接至补偿器的一端，补偿器的另一端连接至另一个箱底。
4.如权利要求1至3任一项所述的燃料贮箱，其特征在于，所述箱底均通过整体旋压成型制备。
5.如权利要求1至3任一项所述的燃料贮箱，其特征在于，每个所述加强筋均与箱底焊接连接。
6.如权利要求1至3任一项所述的燃料贮箱，其特征在于，每个所述加强筋均与短壳壁板焊接连接。
7.如权利要求1至3任一项所述的燃料贮箱，其特征在于，所述端框与短壳壁板铆接连接。
8.如权利要求1至3任一项所述的燃料贮箱，其特征在于，两个所述箱底分别为前底和后底，所述前底设置有人孔法兰，所述后底设置有多个出口法兰；多个出口法兰沿箱底的周向分布。
9.如权利要求8所述的燃料贮箱，其特征在于，多个所述出口法兰沿箱底的周向均匀分布。
10.如权利要求1至3任一项所述的燃料贮箱，其特征在于，所述筒段由高强度冷轧状态的不锈钢薄板制成。
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