一種薄壁輕質球柱形懸掛式貯箱結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于小型貯箱結構【技術領域】，具體涉及一種薄壁輕質球柱形懸掛式貯箱結構。包括前底組件、箱筒段、后底組件、口蓋組件、密封圈；前底組件與箱筒段焊接，箱筒段與后底組件焊接，后底組件與口蓋組件通過緊固件螺接，對接面密封槽安裝密封圈。前底圓環(huán)為半球形結構，球頭上設置有增壓管嘴和測壓管嘴。后底圓環(huán)為半球形結構，口蓋法蘭一端與后底圓環(huán)對焊，另一端通過緊固件與口蓋組件對接。箱筒段為帶有三個直邊段的變截面補強結構，變截面的厚度由中間向兩邊遞減?？谏w與輸送法蘭采用一體化的結構，推進劑管理元件通過螺紋與輸送法蘭連接。推進劑管理元件為葉片楔形結構，其底部為篩網(wǎng)。本實用新型能夠為推進系統(tǒng)提供連續(xù)的推進劑供給。
【專利說明】一種薄壁輕質球柱形懸掛式貯箱結構

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于小型貯箱結構【技術領域】，具體涉及一種薄壁輕質球柱形懸掛式貯箱結構。

【背景技術】
[0002]在公知的【技術領域】，貯箱是推進系統(tǒng)的重要組成部分，其主要功能是貯存液體推進劑，為動力系統(tǒng)提供燃料。無論結構重量還是所占幾何空間，推進劑貯箱都在整個推進系統(tǒng)中占據(jù)著極大的比例，貯箱結構的輕質化設計直接影響系統(tǒng)的運載能力和可靠性。這就要求貯箱結構必須要具備輕質、高強、高可靠性的特點，這給貯箱的設計和制造都提出了很高的要求。
[0003]截至目前，國外與本發(fā)明最接近的結構方案，是阿里安5基本型運載火箭二子級貯箱。其燃燒劑和氧化劑貯箱都是由鋁合金制成，直徑為1415mm。燃燒劑箱和氧化劑箱均呈球柱形，區(qū)別是中間環(huán)帶長度不同。半球蒙皮區(qū)壁厚為2.75mm，焊接區(qū)壁厚為5.72mm。燃箱空重為87.8kg，氧箱空重為107.3kg。為了防止氣體流入，貯箱出口置有一個細孔網(wǎng)柵。它能阻止氣泡但可使液體通過。而國內在球柱形懸掛式貯箱的薄壁輕質化設計和制造方面，缺少研宄。
[0004]根據(jù)國外技術情況，現(xiàn)有小型薄壁輕質懸掛式貯箱直徑和壁厚較大，重量較重。對于國內推進系統(tǒng)，由于結構空間及重量指標有限，推進劑貯箱的輕質化設計和制造尤為關鍵。因此，設計出直徑<lm、壁厚〈1_、同時能夠承受內高壓及懸掛支反力的輕質懸掛式IC箱，成為國內推進系統(tǒng)研制過程中亟需解決的關鍵技術之一，也構成了本實用新型的應用背景。


【發(fā)明內容】

[0005]本實用新型的目的在于提供一種薄壁輕質球柱形懸掛式貯箱結構，以克服國外現(xiàn)有小型薄壁輕質懸掛式貯箱無法滿足國內推進系統(tǒng)對結構空間和重量指標的嚴酷要求的不足。
[0006]為達到上述目的，本實用新型所采取的技術方案為:
[0007]一種薄壁輕質球柱形懸掛式貯箱結構，包括前底組件、箱筒段、后底組件、口蓋組件、密封圈、緊固件；前底組件與箱筒段焊接，箱筒段與后底組件焊接，后底組件與口蓋組件通過緊固件螺接，對接面密封槽安裝密封圈。
[0008]所述前底組件由前底圓環(huán)、增壓管嘴和測壓管嘴焊接而成；前底圓環(huán)為半球形結構，球頭上設置有增壓管嘴和測壓管嘴，球底直徑<lm。
[0009]所述后底組件由后底圓環(huán)和口蓋法蘭焊接而成；后底圓環(huán)為半球形結構，口蓋法蘭一端與后底圓環(huán)對焊，另一端通過緊固件與口蓋組件對接。
[0010]所述箱筒段為帶有三個直邊段的變截面補強結構，變截面的厚度由中間向兩邊遞減。
[0011]所述口蓋組件由口蓋、輸送法蘭和推進劑管理元件組成；口蓋與輸送法蘭合并，采用一體化的結構，推進劑管理元件通過螺紋與輸送法蘭連接。
[0012]所述推進劑管理元件為葉片楔形結構，其底部為篩網(wǎng)。
[0013]本實用新型所取得的有益效果為:
[0014]本實用新型所述薄壁輕質球柱形懸掛式貯箱結構能夠為推進系統(tǒng)提供連續(xù)的推進劑供給，具備有效的增壓和消能功能，通過箱筒段與相鄰部段協(xié)調對接，同時為輸送管路提供安裝接口。本實用新型在滿足上述功能需求的基礎上，還實現(xiàn)了輕質化設計制造，球底直徑及空箱重量均小于國外同類貯箱。蒙皮壁厚〈1_，直徑<lm，空箱重量<50kg，既能承受內高壓，又能承受懸掛帶來的軸彎剪載荷，同時為動力系統(tǒng)貯存和輸送燃料，實現(xiàn)輕量化的設計目標。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型所述薄壁輕質球柱形懸掛式貯箱結構裝配圖；
[0016]圖2為本實用新型所述前底組件結構示意圖；
[0017]圖3為本實用新型所述后底組件結構示意圖；
[0018]圖4為本實用新型所述箱筒段結構示意圖；
[0019]圖5為本實用新型所述口蓋組件結構示意圖；
[0020]圖中:1、前底組件；2、箱筒段；3、后底組件；4、口蓋組件；5、密封圈；6、緊固件；101、前底圓環(huán)；102、增壓管嘴；103、測壓管嘴；301、后底圓環(huán)；302、口蓋法蘭；401、口蓋；402、輸送法蘭；403、推進劑管理元件。

【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。
[0022]如圖1所示，本實用新型所述薄壁輕質球柱形懸掛式貯箱結構包括前底組件1、箱筒段2、后底組件3、口蓋組件4、密封圈5、緊固件6 ;前底組件I與箱筒段2焊接，箱筒段2與后底組件3焊接，后底組件3與口蓋組件4通過緊固件6螺接，對接面密封槽安裝密封圈5。密封圈5可以為非金屬材料或金屬材料。
[0023]如圖2所示，所述前底組件I由前底圓環(huán)101、增壓管嘴102和測壓管嘴103焊接而成；前底圓環(huán)101為半球形結構，球頭上設置有增壓管嘴102和測壓管嘴103。綜合考慮結構總體布局要求、結構效率、制造性等各方面的因素，選擇受力形式最好但空間利用率略低的球形底作為貯箱箱底結構，球底直徑<lm。對貯箱箱底采用零縱縫的一體化設計方案，保證球形底能夠使用加工精度更高的先進制造工藝，保證了蒙皮厚度〈1mm的工藝可行性，既解決了貯箱承受內高壓載荷的功能需求，又同時滿足了結構系統(tǒng)對貯箱輕質化和高可靠性的迫切要求。
[0024]如圖3所示，所述后底組件3由后底圓環(huán)301和口蓋法蘭302焊接而成。后底圓環(huán)301與前底圓環(huán)101類似，也為半球形結構。口蓋法蘭302 —端與后底圓環(huán)301對焊，另一端通過緊固件6與口蓋組件4對接，實現(xiàn)薄壁球體與剛性口蓋之間的過渡連接。
[0025]如圖4所示，所述箱筒段2是一個多功能結構，其不僅是推進劑貯箱的有效組成部分一一承受內壓，而且還承受著推進劑貯箱的懸掛支反力，同時也是貯箱和相鄰殼段連接的安裝結構。采用帶有三個直邊段的變截面補強結構設計，變截面的厚度由中間向兩邊遞減，開敞性和一體化的設計理念，有利于筒段結構選擇加工精度更高的鍛環(huán)整體機加制造方案，提高零件的結構效率和承載能力，同時減小筒段與球底、與相鄰殼段的對接偏差。
[0026]如圖5所示，所述口蓋組件4由口蓋401、輸送法蘭402和推進劑管理元件403組成。將口蓋401與輸送法蘭402合并，采用一體化的結構方案，提高零件尺寸精度，有助于提高推進劑管理裝置與箱體的裝配精度，同時減少了焊縫，提高箱體的密封可靠性。推進劑管理元件403為葉片楔形結構，其底部為篩網(wǎng)，推進劑管理元件403通過螺紋與輸送法蘭402連接，推進劑管理元件403安裝在貯箱輸送口處，防止氣泡進入貯箱出口管路，實現(xiàn)貯箱內部增壓氣體和輸送管內推進劑的隔離。
【權利要求】
1.一種薄壁輕質球柱形懸掛式貯箱結構，其特征在于:包括前底組件(I)、箱筒段(2)、后底組件(3)、口蓋組件(4)、密封圈(5)、緊固件(6);前底組件⑴與箱筒段(2)焊接，箱筒段(2)與后底組件(3)焊接，后底組件(3)與口蓋組件(4)通過緊固件(6)螺接，對接面密封槽安裝密封圈(5)。
2.根據(jù)權利要求1所述的薄壁輕質球柱形懸掛式貯箱結構，其特征在于:所述前底組件(I)由前底圓環(huán)(101)、增壓管嘴(102)和測壓管嘴(103)焊接而成；前底圓環(huán)(101)為半球形結構，球頭上設置有增壓管嘴(102)和測壓管嘴(103)，球底直徑<lm。
3.根據(jù)權利要求1所述的薄壁輕質球柱形懸掛式貯箱結構，其特征在于:所述后底組件(3)由后底圓環(huán)(301)和口蓋法蘭(302)焊接而成；后底圓環(huán)(301)為半球形結構，口蓋法蘭(302) —端與后底圓環(huán)(301)對焊，另一端通過緊固件(6)與口蓋組件⑷對接。
4.根據(jù)權利要求1所述的薄壁輕質球柱形懸掛式貯箱結構，其特征在于:所述箱筒段(2)為帶有三個直邊段的變截面補強結構，變截面的厚度由中間向兩邊遞減。
5.根據(jù)權利要求1所述的薄壁輕質球柱形懸掛式貯箱結構，其特征在于:所述口蓋組件(4)由口蓋(401)、輸送法蘭(402)和推進劑管理元件(403)組成；口蓋(401)與輸送法蘭(402)合并，采用一體化的結構，推進劑管理元件(403)通過螺紋與輸送法蘭(402)連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的薄壁輕質球柱形懸掛式貯箱結構，其特征在于:所述推進劑管理元件(403)為葉片楔形結構，其底部為篩網(wǎng)。
【文檔編號】B64G1/42GK204223194SQ201420630411
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月28日 優(yōu)先權日:2014年10月28日
【發(fā)明者】李斌, 常志龍, 胡正根, 馬云龍, 鄭衛(wèi)東, 劉觀日 申請人:北京宇航系統(tǒng)工程研究所, 中國運載火箭技術研究院