JPH09226698A - 薄肉型タンク - Google Patents

薄肉型タンク

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JPH09226698A
JPH09226698A JP8033504A JP3350496A JPH09226698A JP H09226698 A JPH09226698 A JP H09226698A JP 8033504 A JP8033504 A JP 8033504A JP 3350496 A JP3350496 A JP 3350496A JP H09226698 A JPH09226698 A JP H09226698A
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JP
Japan
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tank shell
support
spherical
thin
tank
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JP8033504A
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Shoji Nakajima
昭二 中島
Katsumi Furukawa
克己 古川
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/40Arrangements or adaptations of propulsion systems
    • B64G1/402Propellant tanks; Feeding propellants

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄肉型タンクにおいて、支持部からタンク殻
に伝わる荷重を小さくし、タンク殻の板厚を小さくする
ことができるようにする。 【解決手段】 薄肉のタンク殻1aの板厚方向の軸上に
タンク殻1aの支持点を有するタンク殻の支持部を備
え、同支持部を固定側の支持軸2とタンク殻1aとの間
に形成される球面ジョイント(凸球面部2aと凹球面部
2b)で構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、宇宙機器の姿勢制
御用エンジンシステム、球形のガス又は液体タンク等に
適用される薄肉型タンクに関する。
【0002】
【従来の技術】特に軽量化が要求される従来の宇宙機器
用のタンクにおいては、材料にチタン合金を用い、膜構
造の薄肉の球形のタンク殻が使用され、これをベース板
に結合するために、図3及び図4に示す支持構造が採用
されてきた。
【0003】即ち、半径Rの薄肉球形のタンク殻1aの
数箇所に支持軸1dを有するボス部1bを削り出しや溶
接で創り出し、これをブラケット3によってベース板1
1に固定している。このとき、振動荷重やタンク内圧力
による支持軸1dの変位を吸収するために、球面軸受5
によってタンク殻1aの自由な支持を行なっている。
【0004】前記球面軸受5はボス部1bの支持軸1d
とブラケット3との間に介装されており、前記支持軸1
dに螺合されたナット10によって前記支持軸1d上に
位置決めされており、また、球面軸受5の球面受け5a
は、抑え金具9によってブラケット3に固定されてい
る。
【0005】前記ブラケット3は、同ブラケット3とベ
ース板11との間に介装された断熱材8と共にボルト6
によってベース板11に固定されている。なお、4は球
面軸受5とボス部1bとの間に設けられたスペーサ、7
はボルト7とブラケット3との間に設けられた断熱材製
のスペーサである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記の従来のタンクの
支持構造においては、荷重を球面軸受5で受けているこ
とから、タンクの支持軸1dには振動、衝撃等によるモ
ーメント荷重が作用し、このモーメント荷重を薄いタン
ク殻1aで受けなければならない。薄肉のタンク殻にモ
ーメント荷重Mが作用するときには、図5の解析図に示
すように、タンク殻1aが変形するので、ボス部1bと
タンク殻1aの薄肉部との接続箇所付近の部分A、Bで
応力の大きい部分が発生する。
【0007】以上のような大きいモーメント荷重に耐え
うるようにするために、タンク殻1aの板厚が決定さ
れ、このタンク殻1aの板厚は、概してタンクの耐圧要
求から必要とされる板厚よりも厚いものとなる。これ
は、最適軽量化設計の観点からは決して好ましいものと
はいえない。
【0008】少しでもタンクを軽量化するために、図3
及び図4に示される補強リブ1cをボス部1bの周囲に
配することも行なわれているが、製作上からは複雑な形
状を創製しなければならないこととなる。
【0009】本発明は、以上の問題点を解決することが
できる薄肉型タンクを提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の薄肉型タンク
は、タンク殻の板厚方向の軸上にタンク殻の支持点を有
するタンク殻の支持部を備え、同タンク殻の支持部は固
定部に取付けられた支持軸とタンク殻との間に形成され
る球面ジョイントで構成されていることを特徴とする。
本発明では、前記のように固定部に取付けられた支持軸
とタンク殻との間に形成される球面ジョイントで構成さ
れるタンク殻の支持部を備えているので、ラジアル及び
スラスト荷重はタンク殻へ伝わるが、モーメント荷重は
タンク殻には伝えられない。また、前記支持部はタンク
殻の板厚方向の中心軸上に支持点を有しているので、モ
ーメントアームを小さくし球面ジョイントから伝わるラ
ジアル荷重に起因するモーメント荷重を極力小さくする
ことができる。
【0011】以上のように、タンク殻に作用するモーメ
ント荷重を小さくすることによって、タンク殻の支持部
周辺の薄肉部分がモーメント変形することが抑えられ
る。これにより、同周辺の薄肉部の応力集中を避けるこ
とができる。従って、タンク殻の板厚を薄くした設計が
可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を、図1及
び図2によって説明する。1aは半径Rの薄肉球形のタ
ンク殻であり、内部には燃料などの液体が充てんされ質
量負荷となっている。薄肉球形のタンク殻1aの数箇所
(3〜4カ所)に、このタンクを支える構造を有させる
ための比較的厚肉のボス部1bを設ける。
【0013】前記ボス部1bには、支持軸2の先端に設
けられた凸球面部2aと組み合されて球面ジョイントを
形成する凹球面部2bがボルト12によってボス部1b
に取付けられた抑え金具によって固定されていて、この
球面ジョイントによってタンク殻1aの支持部が構成さ
れている。また、前記凸球面部2aと凹球面部2bは、
自由にすべり、かつ、回転できるように構成されてい
る。また更に、前記凸球面部2aのタンク殻1aよりの
部分は、ボス部1bに設けられた凹球面状の部分に収容
されている。
【0014】断熱材8と断熱材製のスペーサ7にはさま
れてボルト6によってベース板11に固定されたブラケ
ット3の先端のボス部3aには、支持軸2の凸球面部2
aと反対側の軸部が軸方向にすべることができるように
貫通して組み付けられており、タンク殻1aの内圧等に
よる軸方向の膨張変位を逃げることができるようになっ
ている。
【0015】前記支持軸2は、薄肉球形のタンク殻1a
の中心Oに向うように配置され、支持軸2の凸球面部2
aとボス部1bに固定された凹球面部2bよりなる球面
ジョイントで構成されるタンク殻1aの支持部は、タン
ク殻1aの板厚方向の中心軸O−O′上に球面ジョイン
トの中心部、即ち支持点を有している。
【0016】以上のように構成された本実施の形態で
は、前記球面ジョイントにおいては、凸球面部2aと凹
球面部2bは自由にすべり、かつ、回転できるために、
同球面ジョイントは、ラジアル荷重Rとスラスト荷重T
を支持軸2からタンク殻1aに伝達するが、タンク殻1
aに設けられたボス部1bを図1の面内で回転させる方
向のモーメント荷重Mを支持軸2からタンク殻1aに伝
達することはなく、このモーメント荷重Mをブラケット
3によって受けることになる。
【0017】また、球面ジョイントの中心部、即ち支持
部は、タンク殻1aの板厚方向の中心軸O−O′上にあ
るために、ラジアル荷重Rの作用点とタンク殻1aとの
間のモーメントアームを小さくすることができ、ラジア
ル荷重Rに起因してタンク殻1aに作用するモーメント
荷重を小さくすることができる。
【0018】以上のように、本実施の形態では、タンク
殻1aに作用するモーメント荷重を小さくすることがで
き、タンク殻1aの支持部の周辺の薄肉部分がモーメン
ト変形することが抑制され、応力集中を避けてタンク殻
1aの板厚を薄くすることができる。
【0019】なお、前記の本発明の実施の形態では、球
形の薄肉のタンク殻を前記構成の球面ジョイントよりな
る支持部で支持するようにしているが、本発明は、同様
な構成の支持部によって球形以外の形状の薄肉のタンク
殻を支持するようにすることもできる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
薄肉のタンク殻にモーメント荷重が伝わることがなく、
かつ、ラジアル荷重に起因してタンク殻に作用する荷重
を小さくすることができ、タンク殻の板厚を薄くするこ
とができる。また、タンク殻の支持部にモーメント荷重
が作用することなく、その構造を簡単にし製造を容易に
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態の縦断面図である。
【図2】前記本発明の実施の形態の側面図である。
【図3】従来の薄肉タンクの縦断面図である。
【図4】前記従来の薄肉タンクの側面図である。
【図5】従来の薄肉タンクの変形状態の解析図である。
【符号の説明】
1a タンク殻 1b ボス部 1c 補強リブ 2 支持軸 2a 凸球面部 2b 凹球面部 3 ブラケット 3a ブラケットのボス部 4 スペーサ 5 球面軸受 6 ボルト 7 スペーサ 8 断熱材 9 抑え金具 10 ナット 11 ベース板 12 ボルト M モーメント荷重 R ラジアル荷重 T スラスト荷重

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タンク殻の板厚方向の軸上にタンク殻の
    支持点を有するタンク殻の支持部を備え、同タンク殻の
    支持部は固定部に取付けられた支持軸とタンク殻との間
    に形成される球面ジョイントで構成されていることを特
    徴とする薄肉型タンク。
JP03350496A 1996-02-21 1996-02-21 薄肉型タンク Expired - Lifetime JP3615859B2 (ja)

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