一種組成貯箱箱底的焊縫應力均勻化瓜瓣的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及承受軸壓內壓的液體推進劑貯箱技術領域，具體涉及一種組成貯箱箱底的焊縫應力均勻化瓜瓣。
【背景技術】
[0002]推進劑貯箱是液體導彈火箭中重要的部件之一，存貯推進劑，承受內壓軸壓等多種載荷。隨著航天技術的發(fā)展，對結構設計提出的輕質高可靠的要求越來越高，要求結構具有較高的結構效率，在滿足承載能力的前提下盡量降低結構重量。
[0003]瓜瓣是組成推進劑貯箱箱底的零件，箱底由多個瓜瓣拼焊組成。由于焊縫的強度比瓜瓣原材料低，及為了滿足減重的要求，瓜瓣中包括薄區(qū)和厚區(qū)，傳統(tǒng)的瓜瓣結構薄區(qū)的內表面與厚區(qū)的內表面齊平，這種結構在運載火箭中沿用了多年。在內壓作用下，該結構導致了焊縫的內表面應力遠遠高于外表面，在焊縫附近形成了附加彎矩及應力分布不均勻，嚴重影響了焊縫區(qū)域的承載能力，導致貯箱承載能力降低。工程上需要一種新型的瓜瓣結構，以期使得焊縫區(qū)域內外表面的應力分布均勻，提高承載能力。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的要解決的技術問題是提供一種焊縫應力均勻化瓜瓣，消除現(xiàn)有瓜瓣結構所導致的瓜瓣焊縫附近附加彎矩及應力分布不均勻的狀態(tài)，實現(xiàn)瓜瓣焊縫附近應力基本接近膜應力狀態(tài)。
[0005]為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案為，一種組成貯箱箱底的焊縫應力均勻化瓜瓣，所述焊縫應力均勻化瓜瓣為球殼或者橢球殼的若干分之一形狀，整體呈等腰三角形弧面，
[0006]還包括薄區(qū)、厚區(qū)、大端環(huán)槽、小端環(huán)槽、過渡區(qū)；
[0007]薄區(qū)位于瓜瓣的中間，瓜瓣大部分區(qū)域為薄區(qū)；
[0008]過渡區(qū)包圍在所述薄區(qū)的四周；厚區(qū)包圍在所述過渡區(qū)的四周；
[0009]所述厚區(qū)、過渡區(qū)、薄區(qū)的厚度依次減??；
[0010]所述大端環(huán)槽為沿聯(lián)通所述兩個大端頂角之間的厚區(qū)外緣弧線延伸且在所述厚區(qū)中部內外表面開設的矩形槽；
[0011]所述小端環(huán)槽為沿聯(lián)通所述兩個小端頂角之間的厚區(qū)外緣弧線延伸且在所述厚區(qū)中部內外表面開設的矩形槽。
[0012]所述薄區(qū)的內、外表面與對應的厚區(qū)的內、外表面非齊平，極限狀態(tài)為薄區(qū)的外表面或內表面與對應的厚區(qū)的外表面或內表面齊平。
[0013]所述過渡區(qū)的厚度介于薄區(qū)厚度與厚區(qū)厚度之間，所述過渡區(qū)的內、外表面與對應的厚區(qū)的內、外表面非齊平，極限狀態(tài)為過渡區(qū)的外表面或內表面與對應的厚區(qū)的外表面或內表面齊平。
[0014]所述小端環(huán)槽的厚度介于薄區(qū)厚度與厚區(qū)厚度之間，小端環(huán)槽的內、外表面與對應的厚區(qū)的內、外表面非齊平，極限狀態(tài)為小端環(huán)槽的外表面或內表面與對應的厚區(qū)的外表面或內表面齊平，小端環(huán)槽延伸的兩端分別與臨近的瓜瓣縱邊的距離均為瓜瓣縱邊處厚區(qū)寬度的0.5?4倍。
[0015]大端環(huán)槽的厚度介于薄區(qū)厚度與厚區(qū)厚度之間，大端環(huán)槽的內、外表面與對應的厚區(qū)的內、外表面非齊平，極限狀態(tài)為大端環(huán)槽的外表面或內表面與對應的厚區(qū)的外表面或內表面齊平，大端環(huán)槽延伸的兩端分別與其臨近的瓜瓣縱邊的距離均為瓜瓣縱邊處厚區(qū)寬度的0.5?4倍。
[0016]小端頂角形狀可為近似三角形，也可為近似矩形或者品字形。
[0017]大端頂角形狀可為近似三角形，也可為近似矩形或者品字形。
[0018]本發(fā)明的有益效果:
[0019](I)瓜瓣縱縫內外表面應力均勻化；
[0020](2)小端環(huán)縫、大端環(huán)縫內外表面應力均勻化；
[0021](3)瓜瓣小端頂角、大端頂角附近的應力顯著降低；
[0022](4)由改進后的瓜瓣組成的箱底，承載能力提高30%。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明焊縫應力均勻化瓜瓣示意圖；
[0024]圖2為推進劑箱箱底不意圖；
[0025]圖3圖1中A-A剖面圖；
[0026]圖4圖1中B-B剖面圖；
[0027]圖5圖1中C-C剖面圖；
[0028]圖6為本發(fā)明焊縫應力均勻化瓜瓣的大端環(huán)槽法向極限位置示意圖。
[0029]圖中:1-薄區(qū)，2-厚區(qū)，3-大端環(huán)槽，4-小端環(huán)槽，5-小端頂角，6-過渡區(qū)，7-大端頂角，8-頂蓋，9-過渡環(huán)，10-瓜瓣，11-瓜瓣縱邊,12-小端環(huán)邊,13-大端環(huán)邊,14-小端環(huán)縫，15-瓜瓣縱縫，16-大端環(huán)縫。
【具體實施方式】
[0030]以下結合圖1、圖2和實施例對本發(fā)明做進一步描述。
[0031]如圖2所示，為貯箱底結構示意圖，貯箱底包括頂蓋8、過渡環(huán)9以及瓜瓣10，其中瓜瓣10有8塊，沿軸線均勻分布，通過小端環(huán)縫14、瓜瓣縱縫15以及大端環(huán)縫16通過焊接組成貯箱底。
[0032]貯箱底在工作過程中承受內壓，由于焊縫強度較低，需要將焊縫附近加厚形成厚區(qū)2，而瓜瓣大部分區(qū)域為薄區(qū)1，厚度的改變使得焊縫處的應力不再滿足膜應力假設，現(xiàn)有的瓜瓣結構將導致在焊縫區(qū)域存在附加彎距，從而導致焊縫區(qū)域內外表面的應力差距顯著，嚴重影響箱底的承載能力。
[0033]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種焊縫應力均勻化瓜瓣，是一種改變了薄區(qū)I與厚區(qū)2在法向的相對位置并且在厚區(qū)2附近改進的結構，通過局部區(qū)域的改進，改變了焊縫區(qū)域的傳力路線，實現(xiàn)了小端環(huán)縫14、瓜瓣縱縫15以及大端環(huán)縫16內外表面應力均勻，提高了箱底的承載能力。
[0034]所述焊縫應力均勻化瓜瓣為球殼或者橢球殼的若干分之一形狀，整體呈等腰三角形弧面，其包括兩個頂角5和兩個大端頂角7，所述小端頂角5與相鄰的大端頂角7之間為厚區(qū)2外邊緣為瓜瓣縱邊11 ;所述小端頂角5為小端環(huán)邊12與瓜瓣縱邊11的交匯區(qū)域，大端頂角7為大端環(huán)邊13與瓜瓣縱邊11的交匯區(qū)域；所述小端環(huán)邊12與貯箱底的頂蓋8通過小端環(huán)縫14焊接；所述大端環(huán)邊13與貯箱底的過渡環(huán)9通過大端環(huán)縫16焊接；所述瓜瓣縱邊11與貯箱底的其他瓜瓣結構的瓜瓣縱邊11通過瓜瓣縱縫15焊接；
[0035]其特征在于:還包括薄區(qū)1、厚區(qū)2、大端環(huán)槽3、小端環(huán)槽4、過渡區(qū)6 ；
[0036]薄區(qū)I位于瓜瓣的中間，瓜瓣大部分區(qū)域為薄區(qū)；
[0037]過渡區(qū)6包圍在所述薄區(qū)I的四周；厚區(qū)2包圍在所述過渡區(qū)6的四周；
[0038]所述厚區(qū)2、過渡區(qū)6、薄區(qū)I的厚度依次減?。?br>[0039]所述大端環(huán)槽3為沿聯(lián)通所述兩個大端頂角7之間的厚區(qū)2外緣弧線(即大端環(huán)邊13)延伸且在所述厚區(qū)2中部內外表面開設的矩形槽；
[0040]所述小端環(huán)槽4為沿聯(lián)通所述兩個小端頂角5之間的厚區(qū)2外緣弧線(即小端環(huán)邊12)延伸且在所述厚區(qū)2中部內外表面開設的矩形槽。
[0041]薄區(qū)I相對厚區(qū)2法向位置可以變化，一般為所述薄區(qū)I的內、外表面與對應的厚區(qū)2的內、外表面非齊平，極限狀態(tài)為薄區(qū)I的外表面或內表面與對應的厚區(qū)2的外表面或內表面齊平。
[0042]所述過渡區(qū)6的厚度介于薄區(qū)I厚度與厚區(qū)2厚度之間，過渡區(qū)6與厚區(qū)2的法向相對位置可以變化，一般為所述過渡區(qū)6的內、外表面與對應的厚區(qū)2的內、外表面非齊平，極限狀態(tài)為過渡區(qū)6的外表面或內表面與對應的厚區(qū)2的外表面或內表面齊平。
[0043]所述小端環(huán)槽4的厚度介于薄區(qū)I厚度與厚區(qū)2厚度之間，小端環(huán)槽4與厚區(qū)2的法向相對位置可以變化，一般為小端環(huán)槽4的內、外表面與對應的厚區(qū)2的內、外表面非齊平，極限狀態(tài)為小端環(huán)槽4的外表面或內表面與對應的厚區(qū)2的外表面或內表面齊平，小端環(huán)槽4延伸的兩端分別與臨近的瓜瓣縱邊的距離均為瓜瓣縱邊處厚區(qū)2寬度的0.5?4倍。
[0044]大端環(huán)槽3的厚度介于薄區(qū)I厚度與厚區(qū)2厚度之間，大端環(huán)槽3與厚區(qū)2的法向相對位置可以變化，一般為大端環(huán)槽3的內、外表面與對應的厚區(qū)2的內、外表面非齊平，極限狀態(tài)為大端環(huán)槽3的外表面或內表面與對應的厚區(qū)2的外表面或內表面齊平，大端環(huán)槽3延伸的兩端分別與臨近的瓜瓣縱邊的距離均為瓜瓣縱邊處厚區(qū)2寬度的0.5?4倍。
[0045]小端