專利名稱：一種板式推進(jìn)劑管理裝置的蓄液器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種推進(jìn)劑管理裝置的蓄液器，特別適用于空間微重力環(huán)境下推進(jìn)劑管理。
背景技術(shù)：
表面張力貯箱以其在失重環(huán)境下的高可靠性和長(zhǎng)壽命特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星、 飛船、空間站、運(yùn)載火箭等各種航天器上。表面張力貯箱的核心技術(shù)是其內(nèi)部的推進(jìn)劑管理裝置(簡(jiǎn)稱PMD)。板式推進(jìn)劑管理裝置屬于新一代可靠先進(jìn)的管理裝置。蓄液器設(shè)計(jì)的目標(biāo)是設(shè)計(jì)出性能可靠、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的板式PMD核心組件之一?，F(xiàn)有的蓄液器屬于輻射放置葉片型蓄液器，該類蓄液器存在一些缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低，安裝工藝復(fù)雜，蓄液量小，承受力學(xué)環(huán)境能力稍差，適應(yīng)性差，對(duì)衛(wèi)星的控制能力要求較高，可靠性不高，且不易與導(dǎo)流板銜接。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大、可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng)、蓄液量大的板式推進(jìn)劑管理裝置的蓄液器。本發(fā)明包括如下技術(shù)方案一種板式推進(jìn)劑管理裝置的蓄液器，所述蓄液器包括蓄液器內(nèi)錐、蓄液器外錐、蓄液器底座、導(dǎo)氣管、蓄液器網(wǎng)片支壓板及蓄液器網(wǎng)片；蓄液器內(nèi)錐與蓄液器外錐焊接固定； 蓄液器外錐與蓄液器底座焊接固定；利用表面張力通過所述蓄液器內(nèi)錐和所述蓄液器外錐之間的夾角區(qū)域及所述蓄液器外錐與所述貯箱殼體內(nèi)壁面之間的夾角區(qū)域來蓄留推進(jìn)劑； 利用所述導(dǎo)氣管將所述蓄液器內(nèi)氣體排出；所述蓄液器底座為圓柱型；蓄液器網(wǎng)片支壓板及蓄液器網(wǎng)片安裝在蓄液器底座的內(nèi)圓柱上。所述蓄液器外錐的錐角為45°。所述蓄液器外錐的下錐口內(nèi)徑與貯箱內(nèi)徑比例為1 10，蓄液器外錐的高度與下錐口內(nèi)徑比例為1 1.5。所述蓄液器內(nèi)錐和所述蓄液器外錐之間的夾角為40°。所述蓄液器內(nèi)錐相對(duì)于所述蓄液器外錐頂端的入口深度為所述蓄液器外錐高度的一半。所述蓄液器內(nèi)錐的過渡弧段半徑為所述入口深度的0. 8倍。所述導(dǎo)氣管通過兩塊導(dǎo)氣管固定塊與所述蓄液器內(nèi)錐焊接固定，將導(dǎo)氣管一端伸進(jìn)所述蓄液器內(nèi)錐與所述蓄液器外錐的夾角區(qū)域頂端，同時(shí)在所述導(dǎo)氣管的該端打一個(gè)小孔。在所述蓄液器底座的外圓柱上設(shè)置帶孔的耳片。在所述蓄液器底座的內(nèi)圓柱設(shè)置一個(gè)臺(tái)階，蓄液器網(wǎng)片夾在兩塊蓄液器網(wǎng)片支壓板之間，將蓄液器網(wǎng)片與兩塊蓄液器網(wǎng)片支壓板焊接后的整體結(jié)構(gòu)焊接到蓄液器底座的內(nèi)圓柱的所述臺(tái)階上。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明的蓄液器主要采用了全新的薄板結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大，可靠性高，適應(yīng)性強(qiáng)，蓄液量大；(2)本發(fā)明的蓄液器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕；(3)本發(fā)明的蓄液器可根據(jù)板式推進(jìn)劑管理裝置結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行適應(yīng)性修改，其容積可擴(kuò)展性好；(4)使用本發(fā)明的蓄液器，在加注時(shí)不會(huì)產(chǎn)生多層篩網(wǎng)造成的氣堵問題，可以大大提高加注速度，實(shí)現(xiàn)推進(jìn)劑的快速加注，同時(shí)有利于實(shí)現(xiàn)板式推進(jìn)劑管理裝置重復(fù)加注。


圖1為本發(fā)明蓄液器結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明蓄液器45度剖面圖3為本發(fā)明蓄液器局部立體放大圖4為本發(fā)明蓄液器立體仰視圖5為在壽命初期貯箱內(nèi)液體分布示意圖
圖6為在壽命中期貯箱內(nèi)液體分布示意圖
圖7為在壽命末期貯箱內(nèi)液體分布示意圖
圖8為零重力下蓄液器液體分布示意圖
圖9為側(cè)向微重力下蓄液器液體分布示意圖
圖10為反向加速度下蓄液器液體分布示意圖
圖11為軸向旋轉(zhuǎn)下蓄液器液體分布示意圖
具體實(shí)施例方式如圖1 4所示，板式推進(jìn)劑管理裝置蓄液器包括如下組成部分蓄液器內(nèi)錐1、 蓄液器外錐4、蓄液器底座5、導(dǎo)氣管3、兩塊導(dǎo)氣管固定塊2、兩塊蓄液器網(wǎng)片支壓板6、蓄液器網(wǎng)片7。蓄液器內(nèi)錐1與蓄液器外錐4電子束焊接；蓄液器外錐4與蓄液器底座5電子束焊接。蓄液器采用了內(nèi)外兩個(gè)完整的錐形結(jié)構(gòu)，即所述蓄液器內(nèi)錐1和所述蓄液器外錐 4組成的錐形結(jié)構(gòu)，利用表面張力通過所述蓄液器內(nèi)錐和所述蓄液器外錐之間的夾角區(qū)域及所述蓄液器外錐4與所述貯箱殼體內(nèi)壁面8之間的夾角區(qū)域來蓄留充足推進(jìn)劑，采用了所述導(dǎo)氣管將所述蓄液器內(nèi)氣體排出，采用圓柱型的所述蓄液器底座作為氣泡陷阱的主要組成部分。為了使所述蓄液器蓄液效果達(dá)到最好，優(yōu)化設(shè)計(jì)了所述蓄液器外錐的錐角，錐角為 45°。根據(jù)衛(wèi)星進(jìn)行位保時(shí)推力器所需的推進(jìn)劑量，優(yōu)化設(shè)計(jì)了所述蓄液器外錐的高度及體積，確定了所述蓄液器最大蓄液量。所述蓄液器外錐的下錐口內(nèi)徑與貯箱內(nèi)徑比例為 1 10，高度與下錐口內(nèi)徑比例為1 1.5。在微重力環(huán)境下，在所述蓄液器內(nèi)錐和所述蓄液器外錐之間的夾角區(qū)域?qū)⑿盍粢徊糠滞七M(jìn)劑，最終表面張力與微重力達(dá)到平衡。為使該區(qū)域的蓄液量盡可能多，優(yōu)化設(shè)計(jì)了所述蓄液器內(nèi)錐和所述蓄液器外錐之間的夾角，所述夾角為40°?？紤]到所述蓄液器在正常工況及反向微重力工況下的工作需求，優(yōu)化設(shè)計(jì)了所述蓄液器內(nèi)錐的入口深度H，所述入口深度為所述蓄液器外錐高度的一半。優(yōu)化設(shè)計(jì)了所述蓄液器內(nèi)錐的過渡弧段，弧段半徑為入口深度H的0. 8倍。若弧段半徑過大，表面張力難以支撐推進(jìn)劑分布到所述蓄液器內(nèi)錐入口處，影響所述蓄液器的蓄液量；若弧段半徑過小，推進(jìn)劑偏向蓄留在該弧段附近，容易使所述收集器暴露在氣體中， 從而影響所述蓄液器的有效蓄液量。為了在加注過程中將所述蓄液器內(nèi)氣體排出，專門設(shè)計(jì)了新型的所述導(dǎo)氣管，如圖3所示，導(dǎo)氣管3通過兩塊導(dǎo)氣管固定塊2與蓄液器內(nèi)錐1電阻點(diǎn)焊連接并固定，將導(dǎo)氣管3的一端盡量伸進(jìn)蓄液器內(nèi)錐與蓄液器外錐之間的夾角區(qū)域的最頂端，同時(shí)在導(dǎo)氣管 3的該端打一個(gè)小孔，以便最大限度地進(jìn)行排氣保證了所述板式PMD高的擠出效率，也提高了其承受微重力水平的能力。如圖2所示，在所述蓄液器底座5外圓柱設(shè)計(jì)了帶孔的耳片，所述蓄液器底座5支撐整個(gè)所述蓄液器。在所述蓄液器底座的內(nèi)圓柱設(shè)計(jì)了一個(gè)臺(tái)階，便于所述蓄液器網(wǎng)片支壓板6和蓄液器網(wǎng)片7的安裝固定，在所述蓄液器底部就形成了一個(gè)蓄液槽。所述蓄液器網(wǎng)片7可以有效地?cái)r截氣泡，提高了所述板式推進(jìn)劑管理裝置的加注速度而且易吹干，有利于實(shí)現(xiàn)所述板式推進(jìn)劑管理裝置重復(fù)加注的功能。所述蓄液器網(wǎng)片的使用解決了焊接材料不相容的問題。如圖2所示，蓄液器網(wǎng)片7夾在兩塊蓄液器網(wǎng)片支壓板6之間，將其電子束焊接， 且要保證兩塊蓄液器網(wǎng)片支壓板6的孔完全對(duì)齊。將蓄液器網(wǎng)片7與兩塊蓄液器網(wǎng)片支壓板6焊接后的整體結(jié)構(gòu)電子束焊接到蓄液器底座5的內(nèi)圓柱臺(tái)階上。蓄液器9位于貯箱出口處，在不同的工作環(huán)境下，蓄液器都能起到蓄留液體的功能。在貯箱壽命初期，在微重力環(huán)境下，貯箱內(nèi)液體不在處于沉底狀態(tài)，蓄液器內(nèi)充滿液體， 如圖5所示。隨著蓄液器內(nèi)液體被消耗，蓄液器外液體通過蓄液器內(nèi)錐1入口不斷地充液。 當(dāng)蓄液器內(nèi)錐1露出液面時(shí)，如圖6所示，液體靠近貯箱表面分布，液體在表面張力作用下沿著導(dǎo)流板10通過收集器給蓄液器9充液。在貯箱壽命末期，在微重力環(huán)境下，液體基本蓄留在導(dǎo)流板10與貯箱殼體內(nèi)壁面 8之間區(qū)域以及蓄液器區(qū)域，如圖7所示。隨著蓄液器內(nèi)液體基本排空，分布在貯箱殼體壁面8的液體在表面張力作用下沿著導(dǎo)流板10傳輸?shù)桨迨絇MD底部，通過上下收集器給蓄液器9充液。待蓄液器內(nèi)液體再次基本排空時(shí)通過導(dǎo)流板給蓄液器充液，如此反復(fù)排液、充液直至貯箱內(nèi)液體排空。蓄液器網(wǎng)片7可以阻止氣體進(jìn)入貯箱出液口，實(shí)現(xiàn)不夾氣排液的目的。該蓄液器具有廣泛的適用性，不但能夠在正常工況下的各種微重力環(huán)境中蓄留推進(jìn)劑，而且在各種非正常工況的極端情況下也能夠蓄留充足的推進(jìn)劑，如當(dāng)Z向(軸向)旋轉(zhuǎn)角速度較大、反向加速度較大時(shí)(衛(wèi)星沿X、Y軸旋轉(zhuǎn)時(shí)也會(huì)出現(xiàn))，如圖8 11所示。
權(quán)利要求
1.一種板式推進(jìn)劑管理裝置的蓄液器，所述蓄液器包括蓄液器內(nèi)錐(1)、蓄液器外錐 G)、蓄液器底座(5)、導(dǎo)氣管(3)、蓄液器網(wǎng)片支壓板(6)及蓄液器網(wǎng)片(7)；蓄液器內(nèi)錐 (1)與蓄液器外錐(4)焊接固定；蓄液器外錐(4)與蓄液器底座( 焊接固定；利用表面張力通過所述蓄液器內(nèi)錐(1)和所述蓄液器外錐(4)之間的夾角區(qū)域及所述蓄液器外錐(4) 與所述貯箱殼體內(nèi)壁面(8)之間的夾角區(qū)域來蓄留推進(jìn)劑；利用所述導(dǎo)氣管C3)將所述蓄液器內(nèi)氣體排出；所述蓄液器底座( 為圓柱型；蓄液器網(wǎng)片支壓板(6)及蓄液器網(wǎng)片(7) 安裝在蓄液器底座(5)的內(nèi)圓柱上。
2.如權(quán)利要求1所述的蓄液器，其特征在于所述蓄液器外錐的錐角為45°。
3.如權(quán)利要求1所述的蓄液器，其特征在于所述蓄液器外錐(4)的下錐口內(nèi)徑與貯箱內(nèi)徑比例為1 10，蓄液器外錐的高度與下錐口內(nèi)徑比例為1 1.5。
4.如權(quán)利要求1所述的蓄液器，其特征在于所述蓄液器內(nèi)錐(1)和所述蓄液器外錐 ⑷之間的夾角為40°。
5.如權(quán)利要求1所述的蓄液器，其特征在于所述蓄液器內(nèi)錐(1)相對(duì)于所述蓄液器外錐(4)頂端的入口深度H為所述蓄液器外錐(4)高度的一半。
6.如權(quán)利要求1所述的蓄液器，其特征在于所述蓄液器內(nèi)錐(1)的過渡弧段半徑為入口深度H的0.8倍。
7.如權(quán)利要求1所述的蓄液器，其特征在于所述導(dǎo)氣管(3)通過兩塊導(dǎo)氣管固定塊 ⑵與所述蓄液器內(nèi)錐⑴焊接固定，將導(dǎo)氣管⑶一端伸進(jìn)蓄液器內(nèi)錐⑴與蓄液器外錐 (4)之間的夾角區(qū)域的頂端，同時(shí)在該端打一個(gè)小孔。
8.如權(quán)利要求1所述的蓄液器，其特征在于在所述蓄液器底座(5)的外圓柱上設(shè)置帶孔的耳片。
9.如權(quán)利要求1所述的蓄液器，其特征在于在所述蓄液器底座(5)的內(nèi)圓柱設(shè)置一個(gè)臺(tái)階，蓄液器網(wǎng)片⑵夾在兩塊蓄液器網(wǎng)片支壓板(6)之間，將蓄液器網(wǎng)片(7)與兩塊蓄液器網(wǎng)片支壓板(6)焊接后的整體結(jié)構(gòu)焊接到蓄液器底座(5)的內(nèi)圓柱的所述臺(tái)階上。
全文摘要
一種板式推進(jìn)劑管理裝置的蓄液器，所述蓄液器包括蓄液器內(nèi)錐(1)、蓄液器外錐(4)、蓄液器底座(5)、導(dǎo)氣管(3)、蓄液器網(wǎng)片支壓板(6)及蓄液器網(wǎng)片(7)；蓄液器內(nèi)錐(1)與蓄液器外錐(4)焊接固定；蓄液器外錐(4)與蓄液器底座(5)焊接固定；利用表面張力通過所述蓄液器內(nèi)錐(1)和所述蓄液器外錐(4)之間的夾角區(qū)域及所述蓄液器外錐(4)與所述貯箱殼體內(nèi)壁面(8)之間的夾角區(qū)域來蓄留推進(jìn)劑；利用所述導(dǎo)氣管(3)將所述蓄液器內(nèi)氣體排出；所述蓄液器底座(5)為圓柱型；蓄液器網(wǎng)片支壓板(6)及蓄液器網(wǎng)片(7)安裝在蓄液器底座(5)的內(nèi)圓柱上。本發(fā)明用簡(jiǎn)單可靠的結(jié)構(gòu)形式來蓄留充足的液體，實(shí)現(xiàn)板式PMD對(duì)液體的全管理。
文檔編號(hào)F17C13/00GK102518939SQ20111043051
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者馮春蘭, 姚燦, 莊保堂, 李永, 林星榮, 潘海林, 白玉明, 胡齊, 魏延明 申請(qǐng)人:北京控制工程研究所