一种空间用低温推进剂贮箱的制作方法

本发明涉及推进剂贮箱领域，具体涉及一种可以应用于卫星、上面级、飞船、星际探测器及空间站的低温推进剂贮箱。

背景技术：

推进剂贮箱是航天器动力系统中进行推进剂管理控制，实现为发动机提供不夹气推进剂的装置。推进剂分为常温推进剂和低温推进剂，常温推进剂贮箱的设计和应用较为成熟，低温推进剂由于其高性能和绿色环保的特点，成为未来航天器动力系统的发展方向。但由于沸点低，极易蒸发，难以贮存，同时在航天器变轨、机动、轨道保持等飞行过程中，推进剂分层和不定向问题严重，常温推进剂贮箱设计方案无法解决这些问题，从而极大地限制了低温推进剂在空间长期在轨飞行任务中的应用。

技术实现要素：

本发明为解决上述技术问题，提出一种被动防热和竖管-叶片表面张力管理装置相结合的低温推进剂贮箱。

解决上述技术问题，本发明提供了一种空间用低温推进剂贮箱，包括：贮箱壳体、叶片、竖管、出液管、收集器、绝热结构、排气管、排气组合阀和增压管；

所述绝热结构均匀包覆在所述贮箱壳体外侧；

所述贮箱壳体内部的一端设有所述叶片、竖管和收集器；所述收集器一端设于所述贮箱壳体的内壁上；所述收集器另一端设有所述竖管；所述竖管周围以辐射状均匀分布有若干所述叶片；

所述收集器下方设有穿出所述绝热结构的出液管；

所述贮箱壳体内部的另一端设有贯穿所述贮箱壳体和绝热结构的排气管和增压管；所述排气管位于绝热结构外侧的端口上还设有所述排气组合阀。

进一步的，如前述的空间用低温推进剂贮箱，所述贮箱壳体为金属材料的球形或球柱形结构。

更进一步的，如前述的空间用低温推进剂贮箱，所述绝热结构包括聚氨脂泡沫塑料层和隔热层，所述聚氨脂泡沫塑料层的内表面包覆在所述贮箱壳体外表面；所述聚氨脂泡沫塑料层的外表面包覆有所述隔热层。

更进一步的，如前述的空间用低温推进剂贮箱，所述隔热层由外至里依次为相互粘连的反射层和间隔层组成，所述反射层的材料为铝箔、聚酰亚胺薄膜和镀铝聚酰亚胺薄膜其中一种，所述间隔层的材料为网状织物和疏松状纤维材料其中一种。

更进一步的，如前述的空间用低温推进剂贮箱，所述排气组合阀包括膜片阀和排气阀；所述膜片阀一端连接所述排气管的端口，另一端连接所述排气阀。

更进一步的，如前述的空间用低温推进剂贮箱，所述叶片为一种轮廓为多段圆弧和样条曲线组成的金属材料薄片。

更进一步的，如前述的空间用低温推进剂贮箱，所述叶片厚度为0.1mm～2mm，所述叶片数量为8～64片。

更进一步的，如前述的空间用低温推进剂贮箱，所述竖管设置在所述贮箱壳体的轴线位置，为一种上宽下窄的倒锥角形的金属材料中空管；所述竖管开口较窄的一端与所述收集器适配连接。

更进一步的，如前述的空间用低温推进剂贮箱，所述竖管的高度为贮箱壳体高度的1/3～1/2；所述竖管的锥角角度为10°～30°。

更进一步的，如前述的空间用低温推进剂贮箱，所述金属材料为铝合金。

本发明的有益效果：

1、贮箱内部采用竖管-叶片表面张力管理装置，一方面实现了推进剂定位和管理，保证了推进剂的不夹气供应，一方面将气体定位在固定位置，方便了贮箱排气。

2、贮箱外部采用绝热结构，内部采用竖管-叶片表面张力管理装置，结合贮箱排气技术，可以有效解决低温推进剂长期贮存和推进剂分层问题。

附图说明

图1是本发明一种实施例中的空间用低温推进剂贮箱结构图；

图2是本发明又一种实施例中的空间用低温推进剂贮箱结构图；

图3是本发明一种实施例的空间用低温推进剂贮箱中的叶片结构图；

图4是本发明一种实施例的空间用低温推进剂贮箱中的绝热结构的结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

实施例1，如图1所示，本发明提供一种空间用低温推进剂贮箱，包括：贮箱壳体1、叶片2、竖管3、出液管4、收集器5、绝热结构6、排气管7、排气组合阀8和增压管9；所述绝热结构6均匀包覆在所述贮箱壳体1外侧；所述贮箱壳体1内部的一端设有所述叶片2、竖管3和收集器5；所述收集器5一端设于所述贮箱壳体1的内壁上；所述收集器5另一端设有所述竖管3；所述竖管3周围以辐射状均匀分布有若干所述叶片2；所述收集器5下方设有穿出所述绝热结构6的出液管4；所述贮箱壳体1内部的另一端设有贯穿所述贮箱壳体1和绝热结构6的排气管7和增压管9；所述排气管7位于绝热结构6外侧的端口上还设有所述排气组合阀8。

实施例2，如图2及图4所示，本发明提供一种空间用低温推进剂贮箱，包括：贮箱壳体1、叶片2、竖管3、出液管4、收集器5、绝热结构6、排气管7、排气组合阀8和增压管9；所述绝热结构6均匀包覆在所述贮箱壳体1外侧；所述贮箱壳体1一端的内部设有所述叶片2、竖管3和收集器5；所述收集器5一端设于所述贮箱壳体1的内壁上；所述收集器5另一端设有所述竖管3；所述竖管3周围以辐射状均匀分布有若干所述叶片2；所述收集器5下方设有穿出所述绝热结构6的出液管4；所述贮箱壳体1内部的另一端设有贯穿所述贮箱壳体1和绝热结构6的排气管7和增压管9；所述排气管7位于绝热结构6外侧的端口上还设有所述排气组合阀8，优选的，所述排气组合阀8通过螺纹连接在所述排气管7上。所述贮箱壳体1为金属材料的球形或球柱形结构。所述绝热结构6包括隔热层13和聚氨脂泡沫塑料层12，所述聚氨脂泡沫塑料层12的内表面包覆在所述贮箱壳体1外表面；所述聚氨脂泡沫塑料层12的外表面包覆有所述隔热层13。所述隔热层由外至里依次为相互粘连的反射层14和间隔层15组成，所述反射层14的材料为铝箔、聚酰亚胺薄膜和镀铝聚酰亚胺薄膜的其中一种，所述间隔层15的材料为网状织物和疏松状纤维材料中的一种。所述排气组合阀8包括膜片阀10和排气阀11；所述膜片阀10一端连接所述排气管7的端口，另一端连接所述排气阀11。所述叶片2为一种轮廓为多段圆弧和样条曲线组成的金属材料薄片。所述叶片2厚度为0.1mm～2mm，所述叶片2数量为8～64片。所述竖管3设置在所述贮箱壳体1轴线位置，为一种上宽下窄的倒锥角形的金属材料中空管；所述竖管3开口较窄的一端与所述收集器5适配连接。所述竖管3的高度为贮箱壳体1高度的1/3～1/2；所述竖管3的锥角角度为10°～30°。优选的，所述金属材料选择铝合金。

实施例3，如图1及图3所示，本发明提供一种空间用低温推进剂贮箱，包括：贮箱壳体1、叶片2、竖管3、出液管4、收集器5、绝热结构6、排气管7、排气组合阀8和增压管9；所述绝热结构6均匀包覆在所述贮箱壳体1外侧；所述贮箱壳体1一端的内部设有所述叶片2、竖管3和收集器5；所述收集器5一端设于所述贮箱壳体1的内壁上；所述收集器5另一端设有所述竖管3；所述竖管3周围以辐射状均匀分布有若干所述叶片2；所述收集器5下方设有穿出所述绝热结构6的出液管4；所述贮箱壳体1内部的另一端设有贯穿所述贮箱壳体1和绝热结构6的排气管7和增压管9；所述排气管7位于绝热结构6外侧的端口上还设有所述排气组合阀8，优选的，所述排气组合阀8通过螺纹连接在所述排气管7上。所述叶片2为一种轮廓为多段圆弧和样条曲线组成的金属材料薄片。所述叶片2厚度为1mm，所述叶片2数量为24片。所述竖管3为一种上宽下窄的倒锥角形的金属材料中空管；所述竖管3开口较窄的一端与所述收集器5适配连接。所述竖管3的高度为贮箱壳体1高度的1/3～1/2；所述竖管3的锥角角度为15°。

如下所述为实施例2中一种空间用低温推进剂贮箱的运行方式：

在贮箱壳体1外部安装绝热结构6，用于阻止低温推进剂与外界的热交换，使得贮箱内的低温推进剂处于液体状态。同时，为了避免由于低温推进剂蒸发导致贮箱压力超过其设计压力，在贮箱顶部设置了排气管7和增压管9，排气管7出口连接了排气组合阀8，排气组合阀由一个膜片阀10和一个排气阀11组合，随着贮箱内的低温推进剂蒸发，贮箱压力逐渐升高，当压力升高到膜片阀10破裂压力时，膜片阀10打开，当压力不再上升时，排气阀11关闭；当压力继续上升时，排气阀11打开排气；当压力下降到一定值后，排气阀11自动关闭。

通过在贮箱壳体1内部安装的叶片2、竖管3和收集器5，能实现以下功能：在微重力环境下，利用表面张力作用，低温推进剂由叶片2捕获并由竖管3进行收集，从竖管3下部通过收集器5供应发动机。由于叶片2的捕获作用，在飞行任务周期内，贮箱内的液体推进剂始终存在于竖管3和叶片2周围，贮箱内的气垫一直定位于竖管上方，可以避免贮箱排气时将推进剂排出。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上，所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。与发明等同的技术原理都在保护范围之内。