CN204223194U - 一种薄壁轻质球柱形悬挂式贮箱结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于小型贮箱结构技术领域，具体涉及一种薄壁轻质球柱形悬挂式贮箱结构。包括前底组件、箱筒段、后底组件、口盖组件、密封圈；前底组件与箱筒段焊接，箱筒段与后底组件焊接，后底组件与口盖组件通过紧固件螺接，对接面密封槽安装密封圈。前底圆环为半球形结构，球头上设置有增压管嘴和测压管嘴。后底圆环为半球形结构，口盖法兰一端与后底圆环对焊，另一端通过紧固件与口盖组件对接。箱筒段为带有三个直边段的变截面补强结构，变截面的厚度由中间向两边递减。口盖与输送法兰采用一体化的结构，推进剂管理元件通过螺纹与输送法兰连接。推进剂管理元件为叶片楔形结构，其底部为筛网。本实用新型能够为推进系统提供连续的推进剂供给。

Description

一种薄壁轻质球柱形悬挂式贮箱结构

技术领域

本实用新型属于小型贮箱结构技术领域，具体涉及一种薄壁轻质球柱形悬挂式贮箱结构。

背景技术

在公知的技术领域，贮箱是推进系统的重要组成部分，其主要功能是贮存液体推进剂，为动力系统提供燃料。无论结构重量还是所占几何空间，推进剂贮箱都在整个推进系统中占据着极大的比例，贮箱结构的轻质化设计直接影响系统的运载能力和可靠性。这就要求贮箱结构必须要具备轻质、高强、高可靠性的特点，这给贮箱的设计和制造都提出了很高的要求。

截至目前，国外与本发明最接近的结构方案，是阿里安5基本型运载火箭二子级贮箱。其燃烧剂和氧化剂贮箱都是由铝合金制成，直径为1415mm。燃烧剂箱和氧化剂箱均呈球柱形，区别是中间环带长度不同。半球蒙皮区壁厚为2.75mm，焊接区壁厚为5.72mm。燃箱空重为87.8kg，氧箱空重为107.3kg。为了防止气体流入，贮箱出口置有一个细孔网栅。它能阻止气泡但可使液体通过。而国内在球柱形悬挂式贮箱的薄壁轻质化设计和制造方面，缺少研究。

根据国外技术情况，现有小型薄壁轻质悬挂式贮箱直径和壁厚较大，重量较重。对于国内推进系统，由于结构空间及重量指标有限，推进剂贮箱的轻质化设计和制造尤为关键。因此，设计出直径<1m、壁厚<1mm、同时能够承受内高压及悬挂支反力的轻质悬挂式贮箱，成为国内推进系统研制过程中亟需解决的关键技术之一，也构成了本实用新型的应用背景。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种薄壁轻质球柱形悬挂式贮箱结构，以克服国外现有小型薄壁轻质悬挂式贮箱无法满足国内推进系统对结构空间和重量指标的严酷要求的不足。

为达到上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：

一种薄壁轻质球柱形悬挂式贮箱结构，包括前底组件、箱筒段、后底组件、口盖组件、密封圈、紧固件；前底组件与箱筒段焊接，箱筒段与后底组件焊接，后底组件与口盖组件通过紧固件螺接，对接面密封槽安装密封圈。

所述前底组件由前底圆环、增压管嘴和测压管嘴焊接而成；前底圆环为半球形结构，球头上设置有增压管嘴和测压管嘴，球底直径<1m。

所述后底组件由后底圆环和口盖法兰焊接而成；后底圆环为半球形结构，口盖法兰一端与后底圆环对焊，另一端通过紧固件与口盖组件对接。

所述箱筒段为带有三个直边段的变截面补强结构，变截面的厚度由中间向两边递减。

所述口盖组件由口盖、输送法兰和推进剂管理元件组成；口盖与输送法兰合并，采用一体化的结构，推进剂管理元件通过螺纹与输送法兰连接。

所述推进剂管理元件为叶片楔形结构，其底部为筛网。

本实用新型所取得的有益效果为：

本实用新型所述薄壁轻质球柱形悬挂式贮箱结构能够为推进系统提供连续的推进剂供给，具备有效的增压和消能功能，通过箱筒段与相邻部段协调对接，同时为输送管路提供安装接口。本实用新型在满足上述功能需求的基础上，还实现了轻质化设计制造，球底直径及空箱重量均小于国外同类贮箱。蒙皮壁厚<1mm，直径<1m，空箱重量<50kg，既能承受内高压，又能承受悬挂带来的轴弯剪载荷，同时为动力系统贮存和输送燃料，实现轻量化的设计目标。

附图说明

图1为本实用新型所述薄壁轻质球柱形悬挂式贮箱结构装配图；

图2为本实用新型所述前底组件结构示意图；

图3为本实用新型所述后底组件结构示意图；

图4为本实用新型所述箱筒段结构示意图；

图5为本实用新型所述口盖组件结构示意图；

图中：1、前底组件；2、箱筒段；3、后底组件；4、口盖组件；5、密封圈；6、紧固件；101、前底圆环；102、增压管嘴；103、测压管嘴；301、后底圆环；302、口盖法兰；401、口盖；402、输送法兰；403、推进剂管理元件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，本实用新型所述薄壁轻质球柱形悬挂式贮箱结构包括前底组件1、箱筒段2、后底组件3、口盖组件4、密封圈5、紧固件6；前底组件1与箱筒段2焊接，箱筒段2与后底组件3焊接，后底组件3与口盖组件4通过紧固件6螺接，对接面密封槽安装密封圈5。密封圈5可以为非金属材料或金属材料。

如图2所示，所述前底组件1由前底圆环101、增压管嘴102和测压管嘴103焊接而成；前底圆环101为半球形结构，球头上设置有增压管嘴102和测压管嘴103。综合考虑结构总体布局要求、结构效率、制造性等各方面的因素，选择受力形式最好但空间利用率略低的球形底作为贮箱箱底结构，球底直径<1m。对贮箱箱底采用零纵缝的一体化设计方案，保证球形底能够使用加工精度更高的先进制造工艺，保证了蒙皮厚度<1mm的工艺可行性，既解决了贮箱承受内高压载荷的功能需求，又同时满足了结构系统对贮箱轻质化和高可靠性的迫切要求。

如图3所示，所述后底组件3由后底圆环301和口盖法兰302焊接而成。后底圆环301与前底圆环101类似，也为半球形结构。口盖法兰302一端与后底圆环301对焊，另一端通过紧固件6与口盖组件4对接，实现薄壁球体与刚性口盖之间的过渡连接。

如图4所示，所述箱筒段2是一个多功能结构，其不仅是推进剂贮箱的有效组成部分——承受内压，而且还承受着推进剂贮箱的悬挂支反力，同时也是贮箱和相邻壳段连接的安装结构。采用带有三个直边段的变截面补强结构设计，变截面的厚度由中间向两边递减，开敞性和一体化的设计理念，有利于筒段结构选择加工精度更高的锻环整体机加制造方案，提高零件的结构效率和承载能力，同时减小筒段与球底、与相邻壳段的对接偏差。

如图5所示，所述口盖组件4由口盖401、输送法兰402和推进剂管理元件403组成。将口盖401与输送法兰402合并，采用一体化的结构方案，提高零件尺寸精度，有助于提高推进剂管理装置与箱体的装配精度，同时减少了焊缝，提高箱体的密封可靠性。推进剂管理元件403为叶片楔形结构，其底部为筛网，推进剂管理元件403通过螺纹与输送法兰402连接，推进剂管理元件403安装在贮箱输送口处，防止气泡进入贮箱出口管路，实现贮箱内部增压气体和输送管内推进剂的隔离。

Claims (6)

1.一种薄壁轻质球柱形悬挂式贮箱结构，其特征在于：包括前底组件(1)、箱筒段(2)、后底组件(3)、口盖组件(4)、密封圈(5)、紧固件(6)；前底组件(1)与箱筒段(2)焊接，箱筒段(2)与后底组件(3)焊接，后底组件(3)与口盖组件(4)通过紧固件(6)螺接，对接面密封槽安装密封圈(5)。

2.根据权利要求1所述的薄壁轻质球柱形悬挂式贮箱结构，其特征在于：所述前底组件(1)由前底圆环(101)、增压管嘴(102)和测压管嘴(103)焊接而成；前底圆环(101)为半球形结构，球头上设置有增压管嘴(102)和测压管嘴(103)，球底直径<1m。

3.根据权利要求1所述的薄壁轻质球柱形悬挂式贮箱结构，其特征在于：所述后底组件(3)由后底圆环(301)和口盖法兰(302)焊接而成；后底圆环(301)为半球形结构，口盖法兰(302)一端与后底圆环(301)对焊，另一端通过紧固件(6)与口盖组件(4)对接。

4.根据权利要求1所述的薄壁轻质球柱形悬挂式贮箱结构，其特征在于：所述箱筒段(2)为带有三个直边段的变截面补强结构，变截面的厚度由中间向两边递减。

5.根据权利要求1所述的薄壁轻质球柱形悬挂式贮箱结构，其特征在于：所述口盖组件(4)由口盖(401)、输送法兰(402)和推进剂管理元件(403)组成；口盖(401)与输送法兰(402)合并，采用一体化的结构，推进剂管理元件(403)通过螺纹与输送法兰(402)连接。

6.根据权利要求5所述的薄壁轻质球柱形悬挂式贮箱结构，其特征在于：所述推进剂管理元件(403)为叶片楔形结构，其底部为筛网。