CN113700575A - 一种波纹自加强式火箭薄壁贮箱 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种波纹自加强式火箭薄壁贮箱，包括：圆柱壳段、前叉形环、后叉形环、前箱底、后箱底、前短壳和后短壳；圆柱壳段的一端通过前叉形环与前箱底固接，圆柱壳段的另一端通过后叉形环与后箱底固接；前短壳与前叉形环固接，且将前箱底包裹于前短壳内；后短壳与后叉形环固接，且将后箱底包裹于后短壳内。本申请具有能够在保证贮箱整体刚度和强度的同时实现贮箱的最大减重目标、不需要高精度的机械加工设备、加工方法简单、加工时间短和生产成本低的技术效果。

Description

一种波纹自加强式火箭薄壁贮箱

技术领域

本申请涉及火箭贮箱技术领域，尤其涉及一种波纹自加强式火箭薄壁贮箱。

背景技术

火箭贮箱是液体火箭发动机推进剂的存储结构，是火箭主体结构的主要部分之一，它除了要可靠地承担传递轴向载荷、弯矩和其它类型的载荷外，还要承受一定的增压压力，所以在贮箱设计时要求贮箱结构质量要小，同时应具有足够的刚度和强度。如图1A、图1B和图1C所示，常规贮箱设计在满足结构足够的刚度和强度情况下，箱壁壳体减小结构质量的方法是采用网格加筋结构。如图2所示，网格加筋结构采用机械铣切方法加工成曲板块，然后对焊而成一个圆柱壳段，筋条通常为直筋。常规网格加筋结构贮箱在网格加筋结构的设计中通常是根据经验进行设计的，结构形式并非是最优解，因此在贮箱整体质量上还存在减重的空间。

此外，常规的贮箱通常采用机械铣切网格加筋壳的加工方法制成，这种加工方法十分复杂，对加工设备的加工精度要求高，加工时间长，且生产成本昂贵。

发明内容

本申请的目的在于提供一种波纹自加强式火箭薄壁贮箱，具有能够在保证贮箱整体刚度和强度的同时实现贮箱的最大减重目标、不需要高精度的机械加工设备、加工方法简单、加工时间短和生产成本低的技术效果。

为达到上述目的，本申请提供一种波纹自加强式火箭薄壁贮箱，包括：圆柱壳段、前叉形环、后叉形环、前箱底、后箱底、前短壳和后短壳；圆柱壳段的一端通过前叉形环与前箱底固接，圆柱壳段的另一端通过后叉形环与后箱底固接；前短壳与前叉形环固接，且将前箱底包裹于前短壳内；后短壳与后叉形环固接，且将后箱底包裹于后短壳内。

如上的，其中，前叉形环包括第一连接板，第一连接板的第一内侧面设置有第一连接凸起，且第一连接凸起将第一内侧面分为第一前内侧面和第一后内侧面；前箱底与第一连接凸起的一侧固接，且前箱底与第一连接凸起固接的一端还与第一前内侧面固接；圆柱壳段的一端与第一连接凸起的另一侧固接，且圆柱壳段与第一连接凸起固接的一端还与第一后内侧面固接；前短壳与第一连接板上与第一前内侧面相邻的一端固接，且不与前箱底连接。

如上的，其中，后叉形环包括第二连接板，第二连接板的第二内侧面设置有第二连接凸起，且第二连接凸起将第二内侧面分为第二前内侧面和第二后内侧面；后箱底与第二连接凸起的一侧固接，且后箱底与第二连接凸起固接的一端还与第二前内侧面固接；圆柱壳段的另一端与第二连接凸起的另一侧固接，且圆柱壳段与第二连接凸起固接的一端还与第二后内侧面固接；后短壳与第二连接板上与第二前内侧面相邻的一端固接，且不与后箱底连接。

如上的，其中，前叉形环的结构和后叉形环的结构相同，且均采用锻件材料。

如上的，其中，前短壳和后短壳均为利用板材压制而成的波纹结构。

如上的，其中，前箱底和后箱底均为利用板材旋压而成的封头结构。

如上的，其中，圆柱壳段为利用板材压制而成的波纹结构。

如上的，其中，圆柱壳段与前叉形环焊接；圆柱壳段与后叉形环焊接。

如上的，其中，前短壳与前叉形环焊接；后短壳与后叉形环焊接。

如上的，其中，前箱底与前叉形环焊接；后箱底与后叉形环焊接。

本申请实现的有益效果如下：

(1)本申请的波纹自加强式火箭薄壁贮箱具有结构简单，不需要高精度的机械加工设备、加工方便、加工时间短，生产成本低和组装简易的效果。

(2)本申请的波纹自加强式火箭薄壁贮箱的壁板厚度按照内压下材料最小厚度进行设计，质量减幅大，在满足火箭等飞行器的轻量化要求的同时实现了最大减重目标。

(3)本申请的波纹自加强式火箭薄壁贮箱的圆柱壳段采用波纹自加强结构，能够保证贮箱整体的刚度和强度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A、图1B和图1C为常规贮箱的网格加筋结构的示意图；

图2为现有的网格加筋结构的火箭贮箱的结构示意图；

图3为本申请的波纹自加强式火箭薄壁贮箱一种实施例的结构示意图；

图4为本申请的波纹自加强式火箭薄壁贮箱的局部剖面图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。

如图3、4所示，本申请提供一种波纹自加强式火箭薄壁贮箱，包括：圆柱壳段1、前叉形环2、后叉形环3、前箱底4、后箱底5、前短壳6和后短壳7。圆柱壳段1的一端通过前叉形环2与前箱底固接，圆柱壳段1的另一端通过后叉形环3与后箱底固接；前短壳6与前叉形环2固接，且将前箱底4包裹于前短壳6内；后短壳7与后叉形环3固接，且将后箱底5包裹于后短壳7内。

进一步的，如图3所示，前叉形环2包括第一连接板21，第一连接板21的第一内侧面设置有第一连接凸起22，且第一连接凸起22将第一内侧面分为第一前内侧面23和第一后内侧面24；前箱底4与第一连接凸起22的一侧固接，且前箱底4与第一连接凸起22固接的一端还与第一前内侧面23固接；圆柱壳段1的一端与第一连接凸起22的另一侧固接，且圆柱壳段1与第一连接凸起22固接的一端还与第一后内侧面固接24；前短壳6与第一连接板21上与第一前内侧面23相邻的一端固接，且不与前箱底4连接。

进一步的，后叉形环3包括第二连接板，第二连接板的第二内侧面设置有第二连接凸起，且第二连接凸起将第二内侧面分为第二前内侧面和第二后内侧面；后箱底5与第二连接凸起的一侧固接，且后箱底5与第二连接凸起固接的一端还与第二前内侧面固接；圆柱壳段1的另一端与第二连接凸起的另一侧固接，且圆柱壳段1与第二连接凸起固接的一端还与第二后内侧面固接；后短壳7与第二连接板上与第二前内侧面相邻的一端固接，且不与后箱底5连接。

具体的，圆柱壳段1的一端和前箱底4均与前叉形环2的第一连接凸起固接，圆柱壳段1的另一端和后箱底5均与后叉形环3的第二连接凸起固接，该结构便于圆柱壳段1与前叉形环2/后叉形环3的组装定位及成型、前箱底4与前叉形环2间的组装定位及成型，以及后箱底5与后叉形环3间的组装定位及成型，减少了组装成型环节需要的工装，简化成型工艺流程。

进一步的，前叉形环2的结构和后叉形环3的结构相同，且均采用锻件材料。

具体的，将前叉形环2和后叉形环3作为连接件，能够合理的在贮箱外壳体上传递贮箱承受的轴向载荷，具有合理的力传递作用。前叉形环2和后叉形环3均采用锻件材料，并通过机械加工成挤压型材框，该结构能承受前/后箱底根部的压应力，对贮箱整体刚度和强度具有加强作用。前叉形环2和后叉形环3还具有结构简单、工艺方便，以及保障贮箱密封性好的效果。

进一步的，前叉形环2的材料和后叉形环3的材料均为不锈钢。

进一步的，前短壳6和后短壳7均为利用板材压制而成的波纹结构。

具体的，前短壳6和后短壳7均为利用板材压制而成的波纹结构，没有复杂的机械加工工序，制造工艺简单，可以大批量生产，且加强了结构整体的刚度。

进一步的，前短壳6的材料和后短壳7的材料均为不锈钢。

进一步的，前箱底4和后箱底5均为利用板材旋压而成的封头结构。

进一步的，前箱底4的材料和后箱底5的材料均为不锈钢。

进一步的，圆柱壳段1为利用板材压制而成的波纹结构。

具体的，圆柱壳段1为利用板材制作的光滑圆筒，再将光滑圆筒压制成波纹结构，没有复杂的机械加工工序、制造工艺简单、可以大批量生产，并且光滑圆筒压制为波纹结构的圆筒后自身屈服强度得到了提高，结构整体刚度得到了加强，该结构相比于常规网格加筋结构更为简单，且制作方便。

进一步的，圆柱壳段1的材料为不锈钢。

进一步的，圆柱壳段1与前叉形环2焊接；圆柱壳段1与后叉形环3焊接。

进一步的，前短壳6与前叉形环2焊接；后短壳7与后叉形环3焊接。

进一步的，前箱底4与前叉形环2焊接；后箱底5与后叉形环3焊接。

进一步的，波纹自加强式火箭薄壁贮箱的圆柱壳段1、前叉形环2、后叉形环3、前箱底4、后箱底5、前短壳6和后短壳7均采用薄壁结构，该薄壁结构只需满足贮箱内压设计要求即可，贮箱轴向载荷可以通过波纹结构承受，该结构能大幅度的降低贮箱重量，且该结构的设计、制造、组装工艺简单，有利于大量推广。

本申请实现的有益效果如下：

(1)本申请的波纹自加强式火箭薄壁贮箱具有结构简单，不需要高精度的机械加工设备、加工方便、加工时间短，生产成本低和组装简易的效果。

(2)本申请的波纹自加强式火箭薄壁贮箱的壁板厚度按照内压下材料最小厚度进行设计，质量减幅大，在满足火箭等飞行器的轻量化要求的同时实现了最大减重目标。

(3)本申请的波纹自加强式火箭薄壁贮箱的圆柱壳段采用波纹自加强结构，能够保证贮箱整体的刚度和强度。

尽管已描述了本申请的优选实施例，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，本申请的保护范围意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请保护范围及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种波纹自加强式火箭薄壁贮箱，其特征在于，包括：圆柱壳段、前叉形环、后叉形环、前箱底、后箱底、前短壳和后短壳；

所述圆柱壳段的一端通过所述前叉形环与所述前箱底固接，所述圆柱壳段的另一端通过所述后叉形环与所述后箱底固接；所述前短壳与所述前叉形环固接，且将所述前箱底包裹于所述前短壳内；所述后短壳与所述后叉形环固接，且将所述后箱底包裹于所述后短壳内。

2.根据权利要求1所述的波纹自加强式火箭薄壁贮箱，其特征在于，所述前叉形环包括第一连接板，所述第一连接板的第一内侧面设置有第一连接凸起，且所述第一连接凸起将所述第一内侧面分为第一前内侧面和第一后内侧面；所述前箱底与所述第一连接凸起的一侧固接，且所述前箱底与所述第一连接凸起固接的一端还与所述第一前内侧面固接；所述圆柱壳段的一端与所述第一连接凸起的另一侧固接，且所述圆柱壳段与所述第一连接凸起固接的一端还与所述第一后内侧面固接；所述前短壳与所述第一连接板上与所述第一前内侧面相邻的一端固接，且不与所述前箱底连接。

3.根据权利要求2所述的波纹自加强式火箭薄壁贮箱，其特征在于，所述后叉形环包括第二连接板，所述第二连接板的第二内侧面设置有第二连接凸起，且所述第二连接凸起将所述第二内侧面分为第二前内侧面和第二后内侧面；所述后箱底与所述第二连接凸起的一侧固接，且所述后箱底与所述第二连接凸起固接的一端还与所述第二前内侧面固接；所述圆柱壳段的另一端与所述第二连接凸起的另一侧固接，且所述圆柱壳段与所述第二连接凸起固接的一端还与所述第二后内侧面固接；所述后短壳与所述第二连接板上与所述第二前内侧面相邻的一端固接，且不与所述后箱底连接。

4.根据权利要求3所述的波纹自加强式火箭薄壁贮箱，其特征在于，所述前叉形环的结构和所述后叉形环的结构相同，且均采用锻件材料。

5.根据权利要求1或4所述的波纹自加强式火箭薄壁贮箱，其特征在于，所述前短壳和所述后短壳均为利用板材压制而成的波纹结构。

6.根据权利要求1或4所述的波纹自加强式火箭薄壁贮箱，其特征在于，所述前箱底和所述后箱底均为利用板材旋压而成的封头结构。

7.根据权利要求1或4所述的波纹自加强式火箭薄壁贮箱，其特征在于，所述圆柱壳段为利用板材压制而成的波纹结构。

8.根据权利要求1所述的波纹自加强式火箭薄壁贮箱，其特征在于，所述圆柱壳段与所述前叉形环焊接；所述圆柱壳段与所述后叉形环焊接。

9.根据权利要求1所述的波纹自加强式火箭薄壁贮箱，其特征在于，所述前短壳与所述前叉形环焊接；所述后短壳与所述后叉形环焊接。

10.根据权利要求1所述的波纹自加强式火箭薄壁贮箱，其特征在于，所述前箱底与所述前叉形环焊接；所述后箱底与所述后叉形环焊接。

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