CN116696604B - 一种基于不锈钢可回收运载火箭贮箱消能装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于不锈钢可回收运载火箭贮箱消能装置，涉及运载火箭贮箱消能技术领域。该基于不锈钢可回收运载火箭贮箱消能装置，包括用于与火箭贮箱增压管法兰固定连接中空的不锈钢连接件，固定连接在不锈钢连接件底部的上圆筛，所述上圆筛底部设置有下圆板，所述上圆筛与下圆板直径相同；固定连接在上圆筛与下圆板之间的直管筛网。本发明通过设置上圆筛，下圆板，直管筛网，一级筛网和二级筛网，各零件间通过上下两侧焊接的形式共同组成消能器主体，保证总体结构的强度，同时减少紧固件的使用，既可以满足空间安装要求，又可以在超大增压气体流量下，快速进行气体均化分布，以满足贮箱增压和防止直接冲击贮箱内部推进剂。
Description
技术领域
本发明涉及运载火箭贮箱消能技术领域，具体为一种基于不锈钢可回收运载火箭贮箱消能装置。
背景技术
消能器是不锈钢可回收运载火箭贮箱中的重要组成部件。消能器起到贮箱内增压气体的稳定出流、高速气流在短距离内降速和平缓增压的功能。
同时增压气体具有防止推进剂飞溅、液面晃动、推进剂升温蒸发的功能。贮箱内部增压工作时，箱内推进剂的消耗致使内部液面逐渐下降，液面上方的气枕内压力会逐渐降低，为维持箱内推进剂的稳定性和输送的连续性，需向贮箱液体上方的气枕加注高压气体，用以补缺因液体输送而造成的气枕压力降低，保证贮箱内液面压力稳定。
贮箱气枕高度较低，及贮箱前底其余产品占据部分空间，致使消能器安装的空间位置有限，并且现有结构不能承载大流量气体，气体流出不均匀，流出流速过大，因此需设计出满足动力系统性能要求且结构尺寸较小的消能器。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于不锈钢可回收运载火箭贮箱消能装置，解决了现有结构不能承载大流量气体，气体流出不均匀，流出流速过大的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于不锈钢可回收运载火箭贮箱消能装置，包括用于与火箭贮箱增压管法兰固定连接中空的不锈钢连接件，还包括：固定连接在不锈钢连接件底部的上圆筛，所述上圆筛底部设置有下圆板，所述上圆筛与下圆板直径相同；固定连接在上圆筛与下圆板之间的直管筛网，所述直管筛网位于上圆筛和下圆板中心，所述直管筛网内部设置有固定在下圆板上的对气体进行分流的气流均化部件；均固定连接在上圆筛与下圆板之间的一级筛网和二级筛网，所述直管筛网位于一级筛网的中心，所述直管筛网和一级筛网均位于二级筛网的中心，所述一级筛网和二级筛网均为环形；所述直管筛网和一级筛网之间设置有台筛网，所述台筛网下地面固定连接在下圆板的顶部表面，所述台筛网与直管筛网同心；所述台筛网平面为反射气体流面，其上的通孔轴线与平面成反射锐角，所述台筛网斜面半锥角的角度为35°-60°。
进一步地，所述不锈钢连接件包括上法兰和法兰直管，所述上法兰沿轴向上设置有轴向小孔和轴向大孔，所述轴向小孔用于通过螺栓使上法兰与火箭贮箱增压管法兰固定连接，所述轴向大孔为增压气流流入孔；所述法兰直管固定连接在上法兰的底部，其内径与轴向大孔的内径相同，所述上圆筛固定连接在法兰直管的底部。
进一步地，所述气流均化部件包括导流台和缓冲弹簧，所述导流台表面为气体分流曲面，其可拆卸的安装在下圆板上，所述缓冲弹簧的形状与导流台形状相适配并设置在导流台的内部，所述缓冲弹簧底部固定连接在下圆板上，所述缓冲弹簧位于下圆板的同心处。
进一步地，所述导流台包括安装部和分流部，所述安装部一体成形设置在分流部的底部，所述分流部的内侧壁与缓冲弹簧的表面活动连接；所述安装部上开设有若干个通孔，所述安装部通过通孔设置有贯通于安装部和下圆板的定位销，所述定位销与通孔的数量相同且一一对应。
进一步地，所述上圆筛上的通孔在版面上呈纵向和周向等差数列分布，所述一级筛网、二级筛网、直管筛网和台筛网上的通孔在圆环面上呈纵向和周向等差数列分布。
进一步地，所述二级筛网上的通孔直径大于一级筛网上的通孔直径，所述二级筛网上的通孔数量小于一级筛网上的通孔数量。
进一步地，所述二级筛网含有1000个φ5的通孔、所述一级筛网含有1100个φ4的通孔、所述上圆筛含有634个φ4的通孔、所述台筛网含有252个φ4的通孔、所述直管筛网含有448个φ4的通孔。
进一步地，所述一级筛网、二级筛网、直管筛网和台筛网上的通孔的轴线均呈正角度分布，所述一级筛网上的通孔、二级筛网上的通孔、直管筛网上的通孔和台筛网上的通孔相互交错分列。
本发明具有以下有益效果：
（1）、该基于不锈钢可回收运载火箭贮箱消能装置，通过设置上圆筛，下圆板，直管筛网，台筛网，一级筛网和二级筛网，各零件间通过上下两侧焊接的形式共同组成消能器主体，保证总体结构的强度，同时减少紧固件的使用既可以满足空间安装要求，又可以在超大增压气体流量下，快速进行气体均化分布，以满足贮箱增压和防止直接冲击贮箱内部推进剂。
（2）、该基于不锈钢可回收运载火箭贮箱消能装置，整体为圆形结构，有效的利用空间，使流速流出方向和速度是均匀分布，增大的消能空间，使流速在短距离内快速降低，并且采用不锈钢材料，原材料制造简易和便捷，可降低成本。
（3）、该基于不锈钢可回收运载火箭贮箱消能装置，通过增设导流台，可避免气体直接冲击结构端面，同时也均化了气体流动方向，增加气体的连续稳定性，缓冲弹簧减缓气体直冲结构端面造成的结构影响，提高结构安全性，保证结构强度的同时也可在大流量的作用下进行消能，并且增设台筛网，防止气体在直管筛网流出后的截面流速不均，同时也增加气流在缓冲空间内部的扰动，降低流速。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1为本发明基于不锈钢可回收运载火箭贮箱消能装置的整体结构示意图。
图2为本发明基于不锈钢可回收运载火箭贮箱消能装置下圆板处结构示意图。
图3为本发明基于不锈钢可回收运载火箭贮箱消能装置整体结构主视图。
图4为本发明基于不锈钢可回收运载火箭贮箱消能装置图3中沿A-A线的剖视图。
图5为本发明基于不锈钢可回收运载火箭贮箱消能装置图4中A处结构放大图。
图中，1、不锈钢连接件；101、上法兰；102、法兰直管；2、上圆筛；3、下圆板；4、直管筛网；5、一级筛网；6、二级筛网；7、导流台；701、安装部；702、分流部；8、缓冲弹簧；9、定位销；10、台筛网。
具体实施方式
下面将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，所描述的实施例仅仅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，本领域普通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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件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发明的限制。
请参阅图1-图2，本发明实施例提供一种技术方案：一种基于不锈钢可回收运载火箭贮箱消能装置，包括用于与火箭贮箱增压管法兰固定连接中空的不锈钢连接件1，还包括：固定连接在不锈钢连接件1底部的上圆筛2，上圆筛2底部设置有下圆板3，上圆筛2与下圆板3直径相同；固定连接在上圆筛2与下圆板3之间的直管筛网4，直管筛网4位于上圆筛2和下圆板3中心，直管筛网4内部设置有固定在下圆板3上的对气体进行分流的气流均化部件；均固定连接在上圆筛2与下圆板3之间的一级筛网5和二级筛网6，直管筛网4位于一级筛网5的中心，直管筛网4和一级筛网5均位于二级筛网6的中心，一级筛网5和二级筛网6均为环形。
具体地，如图1和图3所示，不锈钢连接件1包括上法兰101和法兰直管102，上法兰101沿轴向上设置有轴向小孔和轴向大孔，轴向小孔用于通过螺栓使上法兰101与火箭贮箱增压管法兰固定连接，轴向大孔为增压气流流入孔；法兰直管102固定连接在上法兰101的底部，其内径与轴向大孔的内径相同，上圆筛2固定连接在法兰直管102的底部。
本实施方案中，轴向小孔用于通过螺栓使上法兰101与火箭贮箱增压管法兰固定连接，保证产品连接密封性，可以使增压气流顺利进入到法兰直管102的内部，法兰直管102通过焊接的方式固定连接在上法兰101的底部，可以保证连接性和密封性，另外上圆筛2也是通过焊接的方式固定连接在法兰直管102的底部，同样可以保证连接性和密封性，防止增压气流泄露。
具体地，如图4和图5所示，气流均化部件包括导流台7和缓冲弹簧8，导流台7表面为气体分流曲面，其可拆卸的安装在下圆板3上，缓冲弹簧8的形状与导流台7形状相适配并设置在导流台7的内部，缓冲弹簧8底部固定连接在下圆板3上，缓冲弹簧8位于下圆板3的同心处。
本实施方案中，在导流台7的内部，缓冲弹簧8通过焊接的方式固定在下圆板3上，位于导流台7内部的同心处，气流流至导流台7后，增压气流被导流台7分流的同时也会对其造成挤压，使其顶部向下产生较大位移和扭曲，而缓冲弹簧8可以起到缓冲的作用，防止导流台7发生大扭曲，同时减缓下圆板3收到的气体冲击力。
具体地，如图5所示，导流台7包括安装部701和分流部702，安装部701一体成形设置在分流部702的底部，分流部702的内侧壁与缓冲弹簧8的表面活动连接；安装部701上开设有若干个通孔，安装部701通过通孔设置有贯通于安装部701和下圆板3的定位销9，定位销9与通孔的数量相同且一一对应。
本实施方案中，在安装部701上开设有预留的通孔，定位销9相贯通于导流台7上的通孔和下圆板3，将导流台7固定在下圆板3的中心位置，定位销9的数量大于等于4个，可以增强连接的稳定性，防止在增压气流的作用下而发生晃动，分流部702为气体分流曲面，可使气体平缓分流至四周，同时减缓冲击力对结构端面的冲击影响。
具体地，如图4所示，直管筛网4和一级筛网5之间设置有台筛网10，台筛网10下地面固定连接在下圆板3的顶部表面，台筛网10与直管筛网4同心。
上圆筛2上的通孔在版面上呈纵向和周向等差数列分布，一级筛网5、二级筛网6、直管筛网4和台筛网10上的通孔在圆环面上呈纵向和周向等差数列分布，并且二级筛网6上的通孔直径大于一级筛网5上的通孔直径，二级筛网6上的通孔数量小于一级筛网5上的通孔数量。
本实施方案中，直管筛网4有周向消能小孔，直管筛网4下端与下圆板3焊接组成第一层筛网，台筛网10位于下圆板3中心，其与下筛板焊接固定，一级筛网5位于台筛网10和上圆筛2和下圆板3中心，其分别与上圆筛2和下圆板3焊接固定，一级筛网5与直管筛网4留有较大空间，可使气体最大利用空间消能，二级筛网6位于上圆筛2和下圆板3中心，其分别与上圆筛2和下圆板3焊接固定。
二级筛网6含有1000个φ5的通孔、一级筛网5含有1100个φ4的通孔、上圆筛2含有634个φ4的通孔、台筛网10含有252个φ4的通孔、直管筛网4含有448个φ4的通孔。
一级筛网5、二级筛网6、直管筛网4和台筛网10上的通孔的轴线均呈正角度分布，一级筛网5上的通孔、二级筛网6上的通孔、直管筛网4上的通孔和台筛网10上的通孔相互交错分列，一级筛网5、二级筛网6、直管筛网4和台筛网10可选择3mm厚的不锈钢板，整体可通过切割、打孔、棍圆、焊接而成。
增压气体同增压管路进入消能器，率先通过上法兰101的内流通空间和法兰直管102上的空心管区域，气流流入直管筛网4的内部，气流流至导流台7后，气流作用下会使导流台7产生轴向位移和扭曲。与此同时，由于有定位销9的轴向约束，缓冲弹簧8会对导流台7产生是轴向位移和扭曲产生缓冲作用。导流台7也会对气体进行分流，分流的气体会通过直管筛网4下方和上方的筛孔一级消能并流出，直管筛网4为第一层扩容空间，可在其空间内起到最大消能作用。
流出的气体进入二级减速空间，此处气体会被分散成两部分，第一部分是台筛网10的上层区域，气体通过上层区域与一级筛网5的壁面发生碰撞，在二级减速空间内产生回旋气流，通过气流自耗减弱气体能量；第二部分气体流向台筛网10的消能区域，气体冲击至台筛网10的斜面上，发生折射和回旋产生消能。台筛网10平面为反射气体流面，其上的通孔轴线与平面成反射锐角，台筛网10斜面半锥角的角度为35°-60°，降低出流孔流速。气流在二级空间减速后流向一级筛网5和二级筛网6组成的三级空间，气流与二级筛网6发生碰撞和折射，气体在此空间内再次减弱，最后气体从消能器上圆筛2和二级筛网6的小孔处缓慢流出。整体筛网结构为圆环型，可使气体流出方向为四周均向，最大减少气体流出不均情况，实现了基于不锈钢可回收运载火箭贮箱消能装置的轻量设计，结构安装便利，同时也实现了增压气体的快速流通和均匀分散并消能。保证结构稳定性的同时，优化了产品工艺方法和生产效率。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (8)
1.一种基于不锈钢可回收运载火箭贮箱消能装置，包括用于与火箭贮箱增压管法兰固定连接中空的不锈钢连接件（1），其特征在于，还包括：
固定连接在不锈钢连接件（1）底部的上圆筛（2），所述上圆筛（2）底部设置有下圆板（3），所述上圆筛（2）与下圆板（3）直径相同；
固定连接在上圆筛（2）与下圆板（3）之间的直管筛网（4），所述直管筛网（4）位于上圆筛（2）和下圆板（3）中心，所述直管筛网（4）内部设置有固定在下圆板（3）上的对气体进行分流的气流均化部件；
均固定连接在上圆筛（2）与下圆板（3）之间的一级筛网（5）和二级筛网（6），所述直管筛网（4）位于一级筛网（5）的中心，所述直管筛网（4）和一级筛网（5）均位于二级筛网（6）的中心，所述一级筛网（5）和二级筛网（6）均为环形；
所述直管筛网（4）和一级筛网（5）之间设置有台筛网（10），所述台筛网（10）下地面固定连接在下圆板（3）的顶部表面，所述台筛网（10）与直管筛网（4）同心；
所述台筛网（10）平面为反射气体流面，其上的通孔轴线与平面成反射锐角，所述台筛网（10）斜面半锥角的角度为35°-60°。
2.根据权利要求1所述的一种基于不锈钢可回收运载火箭贮箱消能装置，其特征在于：所述不锈钢连接件（1）包括上法兰（101）和法兰直管（102），所述上法兰（101）沿轴向上设置有轴向小孔和轴向大孔，所述轴向小孔用于通过螺栓使上法兰（101）与火箭贮箱增压管法兰固定连接，所述轴向大孔为增压气流流入孔；
所述法兰直管（102）固定连接在上法兰（101）的底部，其内径与轴向大孔的内径相同，所述上圆筛（2）固定连接在法兰直管（102）的底部。
3.根据权利要求2所述的一种基于不锈钢可回收运载火箭贮箱消能装置，其特征在于：所述气流均化部件包括导流台（7）和缓冲弹簧（8），所述导流台（7）表面为气体分流曲面，其可拆卸的安装在下圆板（3）上，所述缓冲弹簧（8）的形状与导流台（7）形状相适配并设置在导流台（7）的内部，所述缓冲弹簧（8）底部固定连接在下圆板（3）上，所述缓冲弹簧（8）位于下圆板（3）的同心处。
4.根据权利要求3所述的一种基于不锈钢可回收运载火箭贮箱消能装置，其特征在于：所述导流台（7）包括安装部（701）和分流部（702），所述安装部（701）一体成形设置在分流部（702）的底部，所述分流部（702）的内侧壁与缓冲弹簧（8）的表面活动连接；
所述安装部（701）上开设有若干个通孔，所述安装部（701）通过通孔设置有贯通于安装部（701）和下圆板（3）的定位销（9），所述定位销（9）与通孔的数量相同且一一对应。
5.根据权利要求4所述的一种基于不锈钢可回收运载火箭贮箱消能装置，其特征在于：所述上圆筛（2）上的通孔在版面上呈纵向和周向等差数列分布，所述一级筛网（5）、二级筛网（6）、直管筛网（4）和台筛网（10）上的通孔在圆环面上呈纵向和周向等差数列分布。
6.根据权利要求5所述的一种基于不锈钢可回收运载火箭贮箱消能装置，其特征在于：所述二级筛网（6）上的通孔直径大于一级筛网（5）上的通孔直径，所述二级筛网（6）上的通孔数量小于一级筛网（5）上的通孔数量。
7.根据权利要求6所述的一种基于不锈钢可回收运载火箭贮箱消能装置，其特征在于：所述二级筛网（6）含有1000个φ5的通孔、所述一级筛网（5）含有1100个φ4的通孔、所述上圆筛（2）含有634个φ4的通孔、所述台筛网（10）含有252个φ4的通孔、所述直管筛网（4）含有448个φ4的通孔。
8.根据权利要求7所述的一种基于不锈钢可回收运载火箭贮箱消能装置，其特征在于：所述一级筛网（5）、二级筛网（6）、直管筛网（4）和台筛网（10）上的通孔的轴线均呈正角度分布，所述一级筛网（5）上的通孔、二级筛网（6）上的通孔、直管筛网（4）上的通孔和台筛网（10）上的通孔相互交错分列。
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