CN113464314A - 一种防晃装置及液体火箭 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种防晃装置，涉及液体运载设备技术领域，改善了相关技术中防晃板质量与火箭运载能力矛盾的技术问题。防晃装置包括防晃板、滑块和至少两个防晃导轨，防晃导轨均竖向固定设于目标件内，防晃导轨设有多个限位槽，多个限位槽依次沿竖向布置，防晃板与每个防晃导轨均一一设有用于竖向导向配合的凹槽和凸起，防晃板于外周处还设有多个盲孔，盲孔内设有弹性件，滑块滑设于盲孔内，弹性件一端与防晃板相接、另一端与滑块相接，滑块另一端与防晃导轨接触，滑块与限位槽配合使防晃板单向下移。通过限制防晃板上移，只允许防晃板下移，提高了防晃板的防晃效果，且防晃板随液位高度而进行自动调整，减少了防晃板的质量，结构简单稳定，易于装配。

Description

一种防晃装置及液体火箭

技术领域

本发明涉及液体运载设备技术领域，尤其涉及一种防晃装置及液体火箭。

背景技术

在大型液体运载火箭中，液体推进剂占据了全箭的大部分质量，火箭在飞行过程中因箭体振动、发动机推力变化、姿态调整等外部激励会引起贮箱液体发生晃动。为保证火箭在飞行过程中的稳定性，必须对液体的晃动采取抑制措施。目前采用抑制推进剂晃动的措施主要为在贮箱壁上焊接一定数量的防晃板，从而达到提高晃动阻尼的效果。目前常用的防晃板设置有半圆形防晃板、圆环形防晃板、竖式隔板等。虽然安装上述防晃板可以有效提高晃动阻尼，但是需要足够数量的防晃板才能达到稳定控制要求，而大大增加火箭的结构质量，在一定程度上降低了火箭的运载能力。

发明内容

本申请提供一种防晃装置，改善了相关技术中防晃板质量与火箭运载能力矛盾的技术问题。

本申请提供一种防晃装置，包括防晃板、滑块和至少两个防晃导轨，防晃导轨均竖向固定设于目标件内，防晃导轨设有多个限位槽，多个限位槽依次沿竖向布置，防晃板与每个防晃导轨均一一设有用于竖向导向配合的凹槽和凸起，防晃板设有中心通孔，防晃板于外周处还设有多个盲孔，盲孔与防晃导轨一一对应，盲孔的开口与限位槽的槽口相对设置，盲孔内设有弹性件，滑块滑设于盲孔内，弹性件一端与防晃板相接、另一端与滑块一端相接，滑块另一端与防晃导轨接触，滑块被配置与限位槽配合使防晃板单向下移。

可选地，防晃装置还设有多个空心浮球，空心浮球固定设置于防晃板的上侧，多个空心浮球沿防晃板的周向均匀布置。

可选地，盲孔沿水平方向布置。

可选地，限位槽经对应的盲孔的长度方向的竖向平面所截的截面呈三角形设置，三角形具有上边、下边和竖边，上边与竖边的夹角呈直角或钝角设置；

滑块朝向限位槽的一端的下侧与三角形的下边分布朝向一致。

可选地，单个防晃导轨设置的多个限位槽沿竖向依次相邻布置或沿竖向依次间隔布置。

可选地，防晃板包括板体和多个长条块，多个长条块沿板体的周向均匀布置，长条块设有盲孔。

可选地，防晃导轨一侧与目标件的内腔壁固定连接，防晃导轨的相对另一侧朝向防晃板设置；

防晃导轨另两侧分别设有槽道，槽道沿竖向布置，槽道具有凹槽，板体设有两个凸起，凸起均沿水平设置，两个凸起相对设置，凸起与槽道一一配合。

可选地，盲孔于防晃板形成盲孔壁，盲孔壁包括盲孔底壁，防晃板于盲孔底壁处还设有第一孔，滑块朝向盲孔底壁的一侧设有第二孔，弹性件一端设于第一孔、另一端设于第二孔。

可选地，目标件包括液体火箭的贮箱。

一种液体火箭，包括上述的防晃装置。

本申请有益效果如下：本申请提供的防晃装置中，防晃板与防晃导轨之间通过凹槽和凸起的耦合配合，且设置至少两个防晃导轨，实现竖向导向，从而在目标件内液体液位变化时，防晃板随液位高度而进行自动调整，且通过弹性件、滑块和防晃导轨的限位槽配合，限制防晃板只能单向下移，即通过弹性件将滑块抵出、使得滑块伸入限位槽内、滑块与限位槽配合限制防晃板上移，提高了防晃板的防晃效果，且又减少了防晃板的数量从而减少了防晃板的质量，结构简单稳定，易于装配。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。

图1为本申请提供的一种防晃装置的整体结构示意图；

图2为本申请提供的防晃导轨内设于目标件的结构示意图；

图3为图2中A处的局部放大图；

图4为本申请提供的防晃板的结构示意图；

图5为图4中B处的局部放大图；

图6为图1(不包括空心浮球)的剖视图；

图7为图6中C处的局部放大图；

图8为本申请提供的滑块的结构示意图；

图9为本申请提供的多个限位槽的两种竖向排列的示意图；

图10为本申请提供的限位槽的三角形截面的两种形式的示意图；

图11为本申请提供的盲孔倾斜布置的示意图。

附图标注：100-防晃导轨，110-限位槽，111-三角形，1111-上边，1112-下边，1113-竖边，120-槽道，200-防晃板，210-板体，211-中心通孔，212-凸起，220-长条块，221-盲孔，2211-弹性件，2212-第一孔，300-滑块，310-第二孔，400-空心浮球，20-目标件。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种防晃装置，改善了相关技术中防晃板质量与火箭运载能力矛盾的技术问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

一种防晃装置，包括防晃板、滑块和至少两个防晃导轨，防晃导轨均竖向固定设于目标件内，防晃导轨设有多个限位槽，多个限位槽依次沿竖向布置，防晃板与每个防晃导轨均一一设有用于竖向导向配合的凹槽和凸起，防晃板设有中心通孔，防晃板于外周处还设有多个盲孔，盲孔与防晃导轨一一对应，盲孔的开口与限位槽的槽口相对设置，盲孔内设有弹性件，滑块滑设于盲孔内，弹性件一端与防晃板相接、另一端与滑块一端相接，滑块另一端与防晃导轨接触，滑块被配置与限位槽配合使防晃板单向下移。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

请参照图1至图8，本实施例提供一种防晃装置，包括防晃板200、滑块300和至少两个防晃导轨100，防晃导轨100均竖向固定设于目标件20内。

需要先说明的是，本实施例的技术方案适用于液体火箭的一子级贮箱的防晃处理，即目标件20包括液体火箭的贮箱。本实施例的技术方案，还可以用于其它液体运载设备有关液体防晃处理方面，比如石油的海运。

在以下描述中，以用于液体火箭的贮箱为例子进行举例说明。

请参照图1至图8，防晃导轨100均竖向固定设于目标件20内，防晃导轨100设有多个限位槽110，多个限位槽110依次沿竖向布置，防晃板200与每个防晃导轨100均一一设有用于竖向导向配合的凹槽和凸起212，防晃板200设有中心通孔211，该中心通孔211用于液体通过。防晃板200于外周处还设有多个盲孔221，盲孔221与防晃导轨100一一对应，盲孔221的开口与限位槽110的槽口相对设置，盲孔221内设有弹性件2211，滑块300滑设于盲孔221内，弹性件2211一端与防晃板200相接、另一端与滑块300一端相接，滑块300另一端与防晃导轨100接触，滑块300被配置与限位槽110配合使防晃板200单向下移。

通过防晃板200与防晃导轨100之间通过凹槽和凸起212的耦合配合，且设置至少两个防晃导轨100，实现竖向导向，从而在目标件20内液体液位变化时，防晃板200随液位高度而进行自动调整，且通过弹性件2211、滑块300和防晃导轨100的限位槽110配合，限制防晃板200只能单向下移。即通过弹性件2211将滑块300抵出、使得滑块300伸入限位槽110内、滑块300与限位槽110配合限制防晃板200上移，抑制防晃板200因为液体的晃动而向上滑动的不利情形，提高了防晃板200的防晃效果，且又减少了防晃板200的数量从而减少了防晃板200的质量，结构简单稳定，易于装配。

其中弹性件2211、滑块300和防晃导轨100的限位槽110的配合在于，结合参照图7和图8，滑块300置于盲孔221中，随着贮箱内液体推进剂下降，液体对防晃板200的浮力减小、防晃板200受重力作用有向下运动的趋势，通过克服弹性件2211的阻碍、增加弹性件2211的弹性势能、滑块300从限位槽110中滑出，从而防晃板200下移，防晃板200随液位高度而进行自动调整；且火箭在飞行过程中因箭体振动、发动机推力变化、姿态调整等外部激励会引起的贮箱液体发生晃动，若防晃板200有向上运动的趋势时，弹性件2211将滑块300抵出、滑块300伸入限位槽110，受限位槽110的限制，如图7所示，滑块300将防晃板200卡在限位槽110的高度对应处，从而阻碍防晃板200的上移。

可选地，请参照图7和图8，盲孔221于防晃板200形成盲孔221壁，盲孔221壁包括盲孔221底壁，防晃板200于盲孔221底壁处还设有第一孔2212，滑块300朝向盲孔221底壁的一侧设有第二孔310，弹性件2211一端设于第一孔2212、另一端设于第二孔310。通过第一孔2212和第二孔310，加强弹性件2211与防晃板200的连接，以及加强弹性件2211与滑块300的连接。

其中，弹性件2211与防晃板200、弹性件2211与滑块300可以均采用固定连接。其中，弹性件2211可以选用弹簧，或其它弹性材料制成。

可选地，防晃导轨100可如图2所示的设置四个、沿贮箱内周设置。也可以设置成两个、三个、五个等更多形式，以均匀沿贮箱内周设置较佳。

可选地，请参照图1、图2、图4和图6，防晃板200包括板体210和多个长条块220，多个长条块220沿板体210的周向均匀布置，长条块220设有盲孔221。通过设置长条块220，将盲孔221与板体210分开设置。从而在由于滑块300需要一定厚度的条件、稳定性考虑的要求时，通过长条块220来设置盲孔221，既能保证盲孔221的孔径具有一定大小，又能避免防晃板200的主体板件及板体210出现过厚的不利情形，有利于实际设计。

其中，上述防晃板200与防晃导轨100之间通过凹槽和凸起212的耦合配合，既可以是防晃板200设置凹槽、防晃导轨100设置凸起212的方式，也可以是防晃板200设置凸起212、防晃导轨100设置凹槽的方式。

如图3和图5所示，防晃导轨100另两侧分别设有槽道120，槽道120沿竖向布置，槽道120具有凹槽，板体210设有两个凸起212，凸起212均沿水平设置，两个凸起212相对设置，凸起212与槽道120一一配合。

其中，防晃导轨100一侧与目标件20的内腔壁固定连接，防晃导轨100的相对另一侧朝向防晃板200设置。其中，防晃导轨100既可以与贮箱壁合为一体，也可以选择与贮箱壁间隔设置。

可选地，请参照图1，防晃装置还设有多个空心浮球400，空心浮球400固定设置于防晃板200的上侧，多个空心浮球400沿防晃板200的周向均匀布置。通过设置空心浮球400，保证防晃板200在液体推进剂作用下保持平衡，提高平衡能力。

而且在上述防晃板200包括板体210和多个长条块220的方案中，空心浮球400可以固定在长条块220上，空心浮球400与防晃导轨100的数量一致较佳，所有空心浮球400也需要沿贮箱壁周向方向均匀布置，以使得所有空心浮球400提供的浮力总成的作用点在于防晃板200的中心位置处。

可选地，请结合参照图7和图11，其中图7展示有盲孔221沿水平方向布置，图11展示有盲孔221沿倾斜方向设置，通过图7和图11比较，可见当盲孔221沿水平方向设置时滑块300与防晃导轨100之间是面接触，而图11中当盲孔221沿倾斜方向设置时滑块300与防晃导轨100之间是线接触，因此盲孔221沿水平方向布置较佳。但盲孔221如图11所示的沿倾斜方向布置也是可行的。

可选地，请结合参照图7和图10，限位槽110经对应的盲孔221的长度方向的竖向平面所截的截面呈三角形111设置，三角形111具有上边1111、下边1112和竖边1113，上边1111与竖边1113的夹角呈直角或钝角设置。其中，滑块300朝向限位槽110的一端的下侧与三角形111的下边1112分布朝向一致，使得防晃板200随液体推进剂下移时滑块300与防晃导轨100之间尽可能保证面接触。

其中图7展示的是三角形111截面中上边1111与竖边1113的夹角呈直角的情形，还如图10中左侧所示。图10中右侧所示的是三角形111截面中上边1111与竖边1113的夹角呈钝角的情形，直角和钝角的情形均能实现上述滑块300与限位槽110配合使防晃板200单向下移的功能性限定，其中以如7所示的直角情形较佳，即限位槽110的上侧面沿水平设置。

可选地，请结合参照图7和图9，单个防晃导轨100设置的多个限位槽110沿竖向依次相邻布置或沿竖向依次间隔布置。其中图9的左侧展示的是单个防晃导轨100设置的多个限位槽110沿竖向依次间隔布置的情形，图9的右侧展示的是单个防晃导轨100设置的多个限位槽110沿竖向依次相邻布置，此两种方式均能实现上述滑块300与限位槽110配合使防晃板200单向下移的功能性限定。

特殊地，需要说明的是，在图9的左侧即图7的技术方案中，多个限位槽110沿竖向依次间隔布置，防晃导轨100靠近防晃板200的一侧在相邻两个限位槽110之间还具有过渡的竖直段。当滑块300位于图7中两个限位槽110之间、即滑块300处于竖直段对应的高度范围时，弹性件2211处于压缩状态，此时，液体发生晃动时，若晃动幅度较小，作用在防晃板200上的晃动力不足以克服滑块300与防晃导轨100之间的摩擦力，防晃板200依然不会沿防晃导轨100向上滑动；若晃动幅度较大，此时作用在防晃板200上的晃动力会将防晃板200向上推动，当防晃板200向上滑动时，滑块300活动中遇到限位槽110时弹出，限位槽110限制防晃板200上移。

更详细地，上述描述中，表达有防晃板200随液位高度而进行自动调整的具体过程，其中还具有以下有关弹性件2211的弹性、质量与限位槽110的斜面倾斜程度的关系，以图1至图8所述的防晃装置具体说明：

在重力和过载作用下，防晃板200和滑块300会带动空心浮球400一起沿防晃滑轨的呈列限位槽110向下滑动，此时，弹性件2211处于压缩状态，F_弹＜m*n_x*g*tan(θ)；F_弹*C＜m*n_x*g，其中F_弹为弹性件2211被压缩后的弹力，m为防晃装置(不包括防晃导轨100)的质量，n_x为过载系数，g为重力加速度，θ为滑块300的斜面倾角(图8所示滑块300的斜面的上部分与竖向线的夹角)，C为弹性件2211滑块300与防晃导轨100的摩擦系数；

当空心浮球400和防晃板200沉入液体中一定深度后，浮力与重力会保持平衡，此时m＝ρ*v，其中m为防晃板200、滑块300以及浮球的质量，ρ为目标件20内液体的密度，v为防晃装置(不包括防晃导轨100，防晃导轨100与目标件20内壁固定连接)沉入液体的体积。

在本实施例的防晃装置中，滑块300抵在限位槽110的上侧面时防晃板200起到与圆环形防晃板200相同的作用，由于圆环形防晃板200的防晃作用与防晃板200与液位之间的高度存在近似关系，因此，可以通过改变防晃板200的宽度、限位槽110的间距来控制本实施例的防晃装置的作用效果。

此外，当滑块300被弹出，滑块300与防晃导轨100的限位槽110刚好耦合时，应保证此时的弹性件2211处于自由状态或轻微的压缩状态，来保证在液位下降过程中防晃板200可以迅速地随液面向下滑动。

为保证防晃板200向下移动的迅速性，防晃导轨100与防晃板200之间的摩擦系数应尽量取较小值。

本实施例还提供一种液体火箭，采用上述的防晃装置，尤其应用到一子级贮箱，具有贮箱防晃效果好，防晃板200质量少而提高火箭的运载能力的优点，其中防晃装置结构简单稳定，易于装配。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种防晃装置，其特征在于，包括：

至少两个防晃导轨，所述防晃导轨均竖向固定设于目标件内，所述防晃导轨设有多个限位槽，多个所述限位槽依次沿竖向布置；

防晃板，所述防晃板与每个所述防晃导轨均一一设有用于竖向导向配合的凹槽和凸起，所述防晃板设有中心通孔，所述防晃板于外周处还设有多个盲孔，所述盲孔与所述防晃导轨一一对应，所述盲孔的开口与所述限位槽的槽口相对设置，所述盲孔内设有弹性件；以及

滑块，所述滑块滑设于所述盲孔内，所述弹性件一端与所述防晃板相接、另一端与所述滑块一端相接，所述滑块另一端与所述防晃导轨接触，所述滑块被配置与所述限位槽配合使所述防晃板单向下移。

2.如权利要求1所述的防晃装置，其特征在于，所述防晃装置还设有多个空心浮球，所述空心浮球固定设置于所述防晃板的上侧，多个所述空心浮球沿所述防晃板的周向均匀布置。

3.如权利要求2所述的防晃装置，其特征在于，所述盲孔沿水平方向布置。

4.如权利要求3所述的防晃装置，其特征在于，所述限位槽经对应的所述盲孔的长度方向的竖向平面所截的截面呈三角形设置，所述三角形具有上边、下边和竖边，所述上边与所述竖边的夹角呈直角或钝角设置；

所述滑块朝向所述限位槽的一端的下侧与所述三角形的所述下边分布朝向一致。

5.如权利要求4所述的防晃装置，其特征在于，单个所述防晃导轨设置的多个限位槽沿竖向依次相邻布置或沿竖向依次间隔布置。

6.如权利要求1所述的防晃装置，其特征在于，所述防晃板包括板体和多个长条块，多个长条块沿所述板体的周向均匀布置，所述长条块设有所述盲孔。

7.如权利要求6所述的防晃装置，其特征在于，所述防晃导轨一侧与所述目标件的内腔壁固定连接，所述防晃导轨的相对另一侧朝向所述防晃板设置；

所述防晃导轨另两侧分别设有槽道，所述槽道沿竖向布置，所述槽道具有所述凹槽，所述板体设有两个凸起，所述凸起均沿水平设置，两个所述凸起相对设置，所述凸起与所述槽道一一配合。

8.如权利要求1所述的防晃装置，其特征在于，所述盲孔于所述防晃板形成盲孔壁，所述盲孔壁包括盲孔底壁，所述防晃板于所述盲孔底壁处还设有第一孔，所述滑块朝向所述盲孔底壁的一侧设有第二孔，所述弹性件一端设于所述第一孔、另一端设于所述第二孔。

9.如权利要求1-8中任一项所述的防晃装置，其特征在于，所述目标件包括液体火箭的贮箱。

10.一种液体火箭，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的防晃装置。

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