分体式贮箱多层结构及其构建方法与流程

本发明涉及热控，具体地，涉及分体式贮箱多层结构及其构建方法。具体是一种分体式贮箱多层三维高效设计及实施方法。

背景技术：

1、多层隔热组件(multi-layer insulation，mli)的概念由peterson于1951年提出，他认为在固体传热和气相介质传热减小到一定程度后，辐射传热成为主要的传热方式，因此将高反射率的薄膜材料和导热率很低的间隔材料复合，便可起到较好的隔热效果。实际航天工程应用中，通过不同反射材料和间隔材料组合来减小辐射传热的传热量。

2、载于《上海航天》2019年06月的文献“双组元落压推进系统混合比控制方法”指出，在轨工作时由于推进系统受内外因素的影响，累积推进剂消耗总存在一定的偏差，剩余组分的推进剂将无法提供有效冲量，缩短卫星寿命。因此，混合比是双组元落压推进系统重点关注的技术指标。当温度在15～25℃范围内变化，燃箱压力变化5.6％，氧箱压力变化8.5％。贮箱温度变化对混合比影响较大。因此，在轨推进剂在使用时要求存放燃料氧箱和燃箱具有较好的温度稳定性、均匀性和一致性。

3、但是，充满推进剂的贮箱热容一般都较大，靠加热器补偿很难快速升温。因此，通常在外面包覆一定形式的多层隔热组件，减少其漏热，通过发射前的温度环境控制和在轨加热器补偿漏热保证其转移轨道的温度水平。如果多层的设计及实施方法不恰当将导致贮箱漏热量过大，单靠补偿加热器往往难以维持贮箱的温度水平。此种情况将可能导致燃料混合比不恰当使得实际飞行姿态难以达到预先计算的结果，严重可导致贮箱内工质流动性变差甚至凝固而不能为推力器实现工质输送的后果。

4、经对现有技术的检索，任亚杰在《多层隔热体的包扎技术》中从包扎环境要求、包扎方法、反射平的开孔设计、反射屏的压皱措施、层数的设计、包扎时的压紧度要求等几个方面，介绍了多层材料本身的设计，并且指出多层包扎过紧层间压力大将导致漏热等问题。但文中并未给出具体的设计和实施方法。赵一搏等在《多层隔热结构研究进展》从多层的隔热原理、选材、制备工艺及应用等进行了综述，但是应用中仅展示了国外实施后的整体图，文中并没有具体的设计和实施方法，但从图中大致判断其为整体包覆和多层外捆扎的设计及实施方法。

5、任亚杰在《多层隔热体的法向换热分析》和《多层隔热体的法向热性能研究》对其多层隔热体的法向热性能进行了研究。冶文莲等人在《应用于低温贮箱的变密度多层绝热传热分析》采用了采用layer-by-layer传热模型对真空多层绝热结构中的传热过程进行了分析。王莹等在《空间燃料贮箱变密度多层绝热结构传热性能研究》中采用改进的lockheed模型对变密度多层传热性能进行了研究。上述文献从组成多层的各个材料本身和多层不同组成形式两个方面，对多层的隔热效果进行了理论分析和研究。研究侧重在多层本身的传热模型上。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种分体式贮箱多层结构及其构建方法。

2、根据本发明提供的一种分体式贮箱多层结构，包括：上帽式多层、上球段瓜瓣多层、柱段多层、下球段瓜瓣多层、下帽式多层这些多层；

3、多层与被包覆体之间采用双面压敏胶和尼龙搭扣固定，多层之间形成互搭且拼缝处采用金属化塑料薄膜胶带粘贴固定。

4、优选地，所述互搭包括上帽式多层与上球段瓜瓣多层上部互搭、上球段瓜瓣多层之间互搭、上球段瓜瓣多层下部与柱段多层互搭、下球段瓜瓣多层之间互搭、下球段瓜瓣多层下部与下帽式多层互搭。

5、优选地，上瓜瓣多层、下瓜瓣多层采用双面压敏胶分别粘贴在贮箱上球段、贮箱下球段；上瓜瓣多层尺寸覆盖贮箱上球段且向贮箱柱段延伸预设距离；下瓜瓣多层受限于贮箱安装法兰下端面的阻挡仅包覆贮箱下球段，下瓜瓣多层靠贮箱柱段一端采用尼龙搭扣与贮箱本体连接；柱段多层对贮箱柱段进行包覆；柱段多层沿贮箱轴线方向的两边采用尼龙搭扣进行互搭，且柱段多层上部与上瓜瓣多层向贮箱柱段延伸的部分采用双面压敏胶固定；上帽式多层、下帽式多层从贮箱的两端套入，并分别与上球段瓜瓣多层、下球段瓜瓣多层进行搭接。

6、优选地，多层固定及互搭所采用的胶带基材全部来源于多层本身的组成材料。

7、优选地，多层采用双面镀铝聚酯薄膜与涤纶网相间的结构形式，其中，双面镀铝聚酯薄膜设置有放气孔。多层搭接拼缝处粘贴所用材料与多层面膜材料保持一致；多层之间搭接区域宽度在20mm-40mm之间。

8、优选地，多层面膜采用16μm双面镀铝聚酯薄膜，多层内表面底膜为一层25μm聚酰亚胺薄膜；用于多层与被包覆贮箱固定的双面压敏胶，为双面镀铝聚酯薄膜双面涂丙烯酸压敏胶。

9、根据本发明提供的一种所述的分体式贮箱多层结构的构建方法，包括：

10、步骤s1：根据贮箱所处的热环境及所要保持的温度，确定各部分多层的材料、结构形式，确定贮箱球段瓜瓣多层的片数；

11、步骤s2：在已安装热补偿结构的贮箱上装配多层；

12、步骤s3：待贮箱装星后，在装配贮箱安装板上表面的多层时将贮箱法兰进行覆盖，与柱段多层之间的拼缝采用金属化塑料薄膜胶带粘贴固定。

13、优选地，在所述步骤s1中，通过热仿真或者热真空试验获取多层的材料和层数的结构形式；其中，根据整星的构型布局建立用于热控仿真的数学计算模型，卫星飞行姿态和各个单机的工作模式按照转移轨道段设定，得出贮箱补偿加热功率所需功率及相应的多层所需要的层数；通过三维制图软件对贮箱多层进行建模，得出单片多层尺寸，根据单片多层尺寸确定贮箱球段瓜瓣多层的片数。

14、优选地，在所述步骤s2中，将上瓜瓣多层、下瓜瓣多层采用双面压敏胶分别粘贴在贮箱上球段、贮箱下球段；采用柱段多层对贮箱柱段进行包覆；上帽式多层、下帽式多层从贮箱的两端套入，并分别与上球段瓜瓣多层、下球段瓜瓣多层进行搭接；多层互搭形成的拼缝外表面采用金属化塑料薄膜胶带进行粘贴固定；其中，上瓜瓣多层尺寸覆盖贮箱上球段且向贮箱柱段延伸预设距离；下瓜瓣多层受限于贮箱安装法兰下端面的阻挡仅包覆贮箱下球段，下瓜瓣多层靠贮箱柱段一端采用尼龙搭扣与贮箱本体连接；柱段多层沿贮箱轴线方向的两边采用尼龙搭扣进行互搭，且柱段多层上部与上瓜瓣多层向贮箱柱段延伸的部分采用双面压敏胶固定。

15、优选地，位于舱外的贮箱各部分多层外面膜导电且各部分多层接地处理；热补偿结构是采用硅橡胶将聚酰亚胺薄膜型电加热片粘贴在贮箱下球段，实现预设的低温条件满足时贮箱的热补偿。

16、根据本发明提供的一种贮箱，采用所述的分体式贮箱多层结构。

17、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

18、1、本发明采用三维设计对贮箱进行“量体裁衣”，大大提高了多层与贮箱间贴合度，使得多层面膜平滑、光亮和无褶皱，很大程度上保证了多层面膜的光学属性，也解决了多层与被包覆体不服帖造成的局部压紧导致隔热性能下降的问题。另外，较好贴合度使得多层在卫星发射过程中力学响应降低，使其而更不易受损。

19、2、本发明采用各部分多层之间互搭并且双面压敏胶、尼龙搭扣及单面丙烯酸压敏胶的固定方式，使多层与贮箱成为一个牢固的整体。相较在贮箱多层外采用绑扎固定的方式，避免了多层局部受到挤压造成隔热效果下降的问题。同时，互搭的部位相当于增加了多层的厚度，使得其阻隔辐射换热的效果更好。因此，本发明的多层具有更好的隔热效果，实施便利高效，也适用于对贮箱保温效果要求较高的场景。

20、3、本发明采用贮箱安装板多层对贮箱法兰进行覆盖且与贮箱多层进行互搭，使得贮箱通过法兰与外界进行的辐射换热也被阻隔，进一步增强了贮箱的保温效果。

21、4、本发明中多层固定及互搭所采用的胶带基材全部来源于多层本身的组成材料，材料均为低热导率和低放气率，减少了贮箱的漏热，也降低了引入其它材料的对航天器造成污染的风险。