用于保持飞行器中的储箱的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于对飞行器中的储箱进行保持的装置，更具体地，本发明涉及适于对诸如飞机特别地航天飞机之类的飞行器的机身中的低温推进剂储箱进行保持的装置。这种装置在相关技术中称为“支撑装置”，特别地，这种装置适于对向航天飞机的火箭马达供给推进剂的圆筒状或锥状的储箱进行支撑。
[0002]本发明为如下应用提供技术方案:所述应用要求低温液体在非常严格的空间约束条件和质量约束条件下被输送在飞行器中，并且对于所述应用，使用周期和测试周期要求在短期内完成对储箱的拆卸和重新装配。
[0003]本发明特别地可应用于航天飞行器，航天飞行器承载用于这些飞行器的火箭推进的大量的低温推进剂，并且对于航天飞行器而言，使干重最优化是主要关心的问题。
【背景技术】
[0004]在航天领域中，火箭级的非结构的低温储箱通常与该级的支承结构相接合，其中，所述支承结构通过位于储箱上方和下方的两个裙状安装装置容纳储箱。
[0005]这些装置设计成允许储箱固定点由于低温储箱的热变形而径向地移动。在这种情况下，上接合面允许储箱固定点纵向地移动，而另一方面，后接合面或下接合面被纵向地固定。
[0006]图1为半立体图，在图1中，储箱A由结构C上的连接杆B约束，如图1中所描绘的，这些接合装置如亚利安五号(Ariane 5)ESCA的低温上面级的内部储箱接合装置的情况那样可以是锥状体或连接杆组件，或者，这些接合装置也可以是连接片的组件。
[0007]需要很多连接元件的这些技术方案允许获得接合面处的载荷的良好的分布，但具有以下主要缺点:对飞行器的质量造成严重影响，并且需要很长的操作时间以对接合面进行组装和拆卸。
[0008]此外，常规的发射器固定装置是为基本上沿储箱的轴线定向的力而设计的，而对于航天飞机而言，力并不是只沿着该方向，而是还垂直于该轴线并且涉及摆动。因而，在未被进行修改的情况下，发射器技术方案不能够应用于航天飞机类型的飞行器。
[0009]然而，这些接合装置并不特别适于对由差热膨胀引起的、非零的应力进行补偿。此夕卜，这些接合装置引起严重的热损失。
[0010]最后，这些装置如果适于也只是很小程度地适于支撑装置的可用体积非常小的设施。
[0011]在海上运输领域中，文献US 3 659 817 A描述了一种用于对低温储箱进行支撑的技术方案，该技术方案包括一组固定装置，至少2x4个固定元件，该组固定装置相对于低温储箱的外壳切向地定向并且垂直于储箱的主轴线，以便避免在由海上船只的连续运动所引起的载荷的取向变化的作用下在该同一外壳中产生弯曲应力。
[0012]该文件并未描述适于承受沿储箱主轴线的纵向载荷的构件。此外，与航天飞机例如在航空阶段与太空阶段之间可能出现的反复运动相比，特别地在考虑航空认证要求时，所考虑的反复运动的幅度较小。最后，所提出的用于均衡应力的一些支撑装置在应用于火箭推进储箱时在质量方面是相当不利的。这是因为该技术方案与通常所采用的用于主要用于液体天然气的低温储箱的海上支撑的大多数技术方案一样并不能够使整个储箱+支承结构+支撑元件质量组优化为太空或航空领域所期望的水平。特别地，这可以通过如下事实来说明:海上运输中所使用的储箱具有几百立方米(m3)的容量，因此，尺寸的数量级大于本发明所涉及的容量只有几立方米(m3)的储箱。同样，在海上运输中与运输的体积相比可忽略的热损失在航空飞行器和航天飞行器的规模上不再是可忽略的。
[0013]在对飞机中的储箱进行安装的领域中，适用于环形储箱的文献US 3 951 362 A和US 3 979 005 A描述了这样的支撑构件:该支撑构件包括用于承受在低温储箱的外围上分布的剪力的支撑部。
[0014]这些支撑部包括弯曲形状的片，以便为这些支撑部提供允许径向相对变形的挠性并且保证支撑部仅在剪力上起作用。
[0015]适于具有环形底部的储箱的这些支撑部仅构成这样的支撑装置的一部分，该支撑装置更为复杂，并且该支撑装置或者需要在飞机中增设锥形类型的支撑结构一一该支撑结构体积大并且在质量方面造成不利影响，或者需要储箱的前部处的力在增压端壁上被承受，其中，该增压端壁设计且制造成执行该功能，并且因此又笨重体积又大。
【发明内容】
[0016]使用低温推进剂来提供飞行器的所有或一些推进一一例如与具有火箭马达以执行亚轨道任务或轨道任务的航天飞机的情况一样一一需要优选地在该飞行器的机身中安装专用的储箱。
[0017]根据现有技术，本发明提出了一种用于对飞行器特别地航天飞机中的储箱进行支撑和保持的装置，该装置对储箱增加的体积很小，该装置适于对限制于很小体积的储箱进行支撑和保持，并且该装置允许在飞行器的整个使用寿命内对储箱进行数次装配/拆卸。
[0018]可用质量与干质量的一阶比率决定了由这种飞行器所能够实现的性能，因而，重要的是设计一种在质量方面尽可能优化的用于对机身中的低温储箱进行安装的装置。
[0019]本着相同的精神，应当禁止任何不用的体积，并且低温储箱的直径限定成与机身的直径尽可能接近，因而，对接合部件的布置方式造成很大的约束。
[0020]尽管这样，对于低温储箱的直径限定成与机身的直径尽可能接近的情况而言，仍应当能够对于每次飞行都进行检查，并且是容易地进行检查，同样，容易地进行拆卸和重新装配一一飞机的使用寿命中可能至少发生数次拆卸和重新装配。
[0021]仍考虑到保证期望的性能，特别地，该装置应当通过储箱与支承结构之间的热损失将低温推进剂的蒸发减至最小。
[0022]最后，低温储箱的接合固定装置应当能够满足上文中所提到的条件而不会由于储箱与储箱的周围环境之间的差胀而产生热机械应力，尽管在不同的方向上施加有高的加速度载荷也应如此。这些固定装置确实需要满足如下认证要求:该认证要求特别地规定了，在紧急加载的情况下以及在包括每次飞行名义上出现的火箭推进阶段的轨道或亚轨道任务的特别的剖面图的情况下，该结构必须能够承受的加速度。
[0023]本发明的一个主题是一种能够解决上述问题的、用于对飞机和/或航天飞行器一一包括亚轨道飞行器一一的机身中用于存储或运输低温液体的储箱进行支撑的装置。
[0024]该装置能够获得以下效果:
[0025]-相对快速容易地安装和拆卸被限定于非常紧凑的空间的储箱，以及快速地进行检查操作；
[0026]-尽管发生严重的差热膨胀，特别地发生储箱受到低温温度作用而大幅收缩/缩短，并且尽管载荷曲线大幅改变一一例如，在航天推进阶段期间，沿储箱的轴线施加很大的加速度，或者例如在竖向载荷系数很高的常规的航空阶段或急速下降阶段期间，垂直于储箱的轴线施加很大的加速度--仍然能够限制施加于飞机结构特别地施加于推进剂储箱的载荷。
[0027]-能够使与飞机的主轴线和支承结构一致的附接点优化；
[0028]-能够在这样的附接点处将整体质量影响减至最小，并且还能够将飞机结构的级别上和储箱的结构部件的级别上所需的加固件减至最少；以及
[0029]-符合民用航空认证要求，特别地符合在急速下降或者紧急着陆的情况下，涉及故障容许的认证要求，以及涉及安全的认证要求。
[0030]特别地，所考虑的储箱是圆筒状或锥状的具有球形端部或椭圆形端部的非结构储箱。
[0031]这些储箱装有诸如裙状件或环状件之类的结构固定元件和加固元件，这些结构固定元件和加固元件能够承受接合面力并且位于储箱的前部和后部处。
[0032]为此，本发明的装置是这样的装置:该装置设计成对用于容置低温推进剂的具有几公吨的容量的储箱进行约束，而不会使所述储箱受到阻碍