1.本发明涉及微重力条件下液体推进剂管理技术领域,具体地,涉及一种表面张力贮箱用超大型平行式导流板。
背景技术:
2.表面张力贮箱通常为全金属结构,具有可靠性高、相容性好,使用寿命长等优点,因此在航天领域得到了广泛应用。其中推进剂管理装置(propellantmanagementdevice,简称:pmd)是表面张力贮箱的核心部件,贮箱通过pmd实现稳定的推进剂不夹气排放功能。随着表面张力贮箱技术的不断发展,板式推进剂管理装置逐渐被应用起来,成为了新一代可靠先进的管理装置。导流板属于板式pmd的重要组成部分,其设计旨在制造出重量小、可靠性高、结构简单的板式pmd。
3.导流板是分布于贮箱内壁面的零件,主要用于微重力环境下的液体推进剂传输,通常可分为两大类:垂直式导流板(导流板主体截面垂直于贮箱内壁面);平行式导流板(导流板主体截面平行于贮箱内壁面)。垂直式导流板的加工难度低,装配简单,因此国内、外多采用该类导流板,但是垂直式导流板存在一些缺点不可避免,例如导流速度缓慢、结构强度低、不易与蓄液器连接等。
4.目前,卫星等宇航领域对大型表面张力贮箱的需求越来越多,表面张力贮箱逐渐形成大容积、轻质量的发展趋势,因此板式pmd的应用市场变得更加广阔起来。
5.在微重力环境中,当贮箱容积增大时,位于贮箱顶部的液体到底部蓄液器之间的距离随之增长,导流板不仅要在有限时间内将液体快速导流至蓄液器中,而且要在导流板尺寸变长的同时很好地保证其结构强度和适应变形的能力,这对传统的导流板技术提出了更高的要求。
6.当前未见有通过一体化成型制造的超大型导流板(长度1至2米)投入工程应用的实例,这主要受限于传统的零件加工方法,并且在超大型导流板的固定方式以及导流板与壳体壁面的间隙如何保证的问题上,传统导流板技术存在困难。同时,随着贮箱内液体量的增加,液体晃动更加明显,如何在不影响液体导流的情况下具备液体防晃能力也成为本技术领域亟需解决的一个难点。
技术实现要素:
7.针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种表面张力贮箱用超大型平行式导流板。
8.根据本发明提供的一种表面张力贮箱用超大型平行式导流板,包括超大型导流板、防晃板以及支架,所述防晃板连接在贮箱内壁面上,所述支架连接在所述防晃板上;
9.所述超大型导流板穿过所述支架设置,且通过所述支架对所述超大型导流板中部和所述超大型导流板底部进行多点固定设置。
10.一些实施方式中,所述超大型导流板与所述贮箱内壁面平行设置,且所述超大型
导流板上两边向内弯折设置;
11.所述超大型导流板整体采用凹槽结构,且所述超大型导流板单边弯折设置一定的宽度和角度。
12.一些实施方式中,所述超大型导流板顶部设置有圆孔一,所述圆孔一用于连接所述贮箱内其他零部件。
13.一些实施方式中,所述超大型导流板与所述贮箱内壁面之间设置一定的间隙。
14.一些实施方式中,所述超大型导流板在穿过所述支架后缓慢滑动设置,且所述支架固定在所述超大型导流板外侧。
15.一些实施方式中,所述防晃板采用圆环型结构,且所述防晃板上圆环区域设置一定的宽度。
16.一些实施方式中,所述防晃板与所述贮箱内壁面之间设置一定的间隙,且所述防晃板的所述圆环区域上均匀设置多个圆孔二。
17.一些实施方式中,所述防晃板上均匀设置多个搭手结构,且多个所述搭手结构设置一定的宽度。
18.一些实施方式中,所述支架整体采用凹槽结构,且所述支架结构形状与所述超大型导流板结构形状相匹配设置。
19.一些实施方式中,所述支架中部设置有台阶。
20.与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
21.1、本发明通过合理控制超大型导流板的结构尺寸以及超大型导流板与贮箱内壁面的间隙,使其具备长程液体导流能力,能够在有限时间内将远端液体快速导流至蓄液器中,增强导流能力;
22.通过使用超大型导流板连接贮箱气端和液端蓄液器,使液体能够实现长程快速导流过程,保证在有限时间内将蓄液器填满推进剂,进一步实现推进剂不夹气稳定排放;
23.2、本发明通过在贮箱内部合理设置防晃板结构,能够在不影响液体导流的情况下,实现一定的抑制液体晃动能力,液体防晃能力强;
24.3、本发明通过合理设计超大型导流板和支架的配合尺寸,使超大型导流板可以从支架中穿过后缓慢滑动,使超大型导流板便具备较好的适应变形的能力,能够有效避免因为拉伸变形导致导流板拉断、折断等问题的出现;
25.同时将超大型导流板、支架和防晃板连接形成框架结构,又兼备了较强的抗力学性能。
附图说明
26.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
27.图1为本发明表面张力贮箱用超大型平行式导流板的装配示意图;
28.图2为本发明表面张力贮箱用超大型平行式导流板上超大型导流板的结构示意图;
29.图3为本发明表面张力贮箱用超大型平行式导流板上超大型导流板的侧视图;
30.图4为图3的a-a向视图;
31.图5为图3的b向视图;
32.图6为本发明表面张力贮箱用超大型平行式导流板上防晃板的结构示意图;
33.图7为本发明表面张力贮箱用超大型平行式导流板上支架的结构示意图;
34.图8为应用本发明表面张力贮箱用超大型平行式导流板的贮箱在推进剂末期的液位示意图。
35.附图标记:
36.超大型导流板1
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搭手结构22
37.圆孔一11
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支架3
38.防晃板2
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台阶31
39.圆环区域21
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贮箱4
40.圆孔二211
具体实施方式
41.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
42.如图1-7所示,根据本发明提供的一种表面张力贮箱用超大型平行式导流板,包括超大型导流板1、防晃板2和支架3。防晃板2与贮箱4内壁面进行焊接连接,支架3与防晃板2进行焊接连接,超大型导流板1从支架3中穿过,通过支架3对超大型导流板1的中部和底部进行多点固定。
43.具体地,在本实施例中,超大型导流板1与贮箱4内壁面平行设置,超大型导流板1两边向内弯折,超大型导流板1整体形成凹槽结构,超大型导流板1单边弯折宽度6.0~10.0mm,单边弯折角度30
°
~45
°
。通过两边向内弯折,使超大型导流板1与贮箱4内壁面形成楔角结构,在太空微重力条件下,液体由于表面张力的作用会汇聚在楔角处,从而将超大型导流板1与贮箱4内壁面之间的夹缝充满液体,进一步实现较好的液体导流能力。同时,超大型导流板1如果仅为平面结构,其结构过于单薄,通过两边弯折成凹槽状还可以增强超大型导流板1的结构强度。
44.具体地,在本实施例中,超大型导流板1顶部设有2个圆孔,用于焊接连接贮箱4内的其他零部件,增强超大型导流板1的抗力学性能。
45.具体地,在本实施例中,超大型导流板1与贮箱4内壁面间隙为0.5mm~8.0mm。在微重力环境下,液体紧贴壁面分布,导流板与壁面之间的间隙大小影响液体的传输能力。如果间隙较小,会增大流动阻力,阻碍液体的传输。如果间隙过大,会破坏表面张力作用,降低导流板的蓄液能力,也会影响液体的传输。因此需要合理控制超大型导流板1与壁面间隙,保证液体既可以充满二者之间的夹缝,还可以沿超大型导流板流动至贮箱4下游,实现推进剂不夹气的稳定排放功能。
46.具体地,在本实施例中,超大型导流板1可以在支架3中缓慢滑动,同时支架3可以固定在超大型导流板1的外侧。通过支架3在超大型导流板1的中部和底部进行多点固定,既保证了超大型导流板1的抗力学性能又提高了其适应变形的能力。
47.具体地,在本实施例中,超大型导流板1总长度1000mm~2000mm,从贮箱4顶部一直延伸到底部蓄液器处,保证液体的长程运输能力。同时,在微重力环境下,即使末期推进剂液体位于贮箱顶部,也可以通过超大型导流板1将其快速导流至底部蓄液器处,大大强化液体导流能力。
48.具体地,在本实施例中,超大型导流板1总宽度40mm~60mm。超大型导流板1的宽度同样影响着液体推进剂的传输能力,如果宽度较小,则会削弱对液体导流能力。如果宽度较大,则会增加板式pmd的结构重量。因此通过合理控制超大型导流板1的宽度既可以保证液体传输能力,又可以使结构轻质化。
49.具体地,在本实施例中,超大型导流板1厚度为1mm。
50.具体地,在本实施例中,防晃板2厚度为1mm。
51.具体地,在本实施例中,防晃板2为圆环型,圆环区域21的宽度为65mm~80mm。
52.具体地,在本实施例中,防晃板2在距离壁面6~12mm的圆环区域21上均匀布置200~300个圆孔,圆孔直径为10mm~15mm。通过设置圆孔结构,减少了液体残留量,保证了推进剂的排放效率。
53.具体地,在本实施例中,防晃板2均布4处宽度为20mm~30mm的搭手结构22。
54.具体地,在本实施例中,支架3整体为凹槽型,与超大型导流板1的结构形状相匹配。
55.具体地,在本实施例中,支架3宽度为18~25mm。
56.具体地,在本实施例中,支架3中部布置有1mm的台阶31。
57.具体地,在本实施例中,超大型导流板1和支架3的配合公差为
0 0.5
。通过合理设置配合方式,将超大型导流板1、防晃板2和支架3连接为框架结构,使整体兼备较强的抗力学性能。
58.本发明表面张力贮箱用超大型平行式导流板的装配方法如下:
59.如图1所示,本发明表面张力贮箱用超大型平行式导流板由超大型导流板1、防晃板2以及支架3组成,首先将防晃板2与贮箱4内壁面进行焊接连接。之后连接防晃板2和支架3,支架3落在防晃板2的搭手结构22上,连接形式为焊接连接。接下来,将超大型导流板1从支架3中缓缓依次穿过,超大型导流板1与贮箱4内壁面平行设置,超大型导流板1和支架3均为凹槽结构,二者相匹配设置,通过支架3对超大型导流板1的中部和底部进行多点固定。超大型导流板1可以在支架3中缓慢移动,同时支架3又可以固定在超大型导流板1的外侧,超大型导流板1、防晃板2和支架3整体构成框架结构,保证其抗变形能力和抗力学性能。
60.如图2-5所示,超大型导流板1首先通过热成型技术完成一体成型制造,之后进行机械加工制造,将超大型导流板两边向内弯折,形成凹槽结构,既增加结构刚度,又提高液体导流能力。超大型导流板1顶部开设有2个小孔,用于焊接连接贮箱内的其他零部件,装配方法简单可靠。
61.如图8所示,在微重力环境中,推进剂末期剩余量较少时,整体分布在贮箱上部。通过超大型导流板1连接贮箱4上部气端和底部蓄液器,能够保证此时仍然可以将推进剂导流至蓄液器中,实现推进剂不夹气稳定排放,具备较强的液体导流能力,排放效率高。
62.在本技术的描述中,需要理解的是,术语上、下、前、后、左、右、竖直、水平、顶、底、内、外等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本
申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本技术的限制。
63.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。