变流阻缓冲罐以及火箭发动机输送系统

本申请涉及航空航天，尤其是涉及一种变流阻缓冲罐以及火箭发动机输送系统。

背景技术：

1、在火箭发动机输送系统中，压力脉动及开关阀的水击冲击是很常见的，需要通过采用缓冲罐消除或削弱压力冲击。缓冲罐通过将液体输送系统中的脉动及冲击能量转换为其他能量，如弹性势能或者气体内能，可以实现存储并释放能量，在一定程度上削弱或消除压力冲击，保障系统可靠工作。

2、火箭发动机系统常见的缓冲罐一般采用充气式缓冲罐，按照结构形式可以分为气液直接接触式、活塞式和隔膜式等。气液直接接触式缓冲罐由于结构简单，可靠性高被广泛采用。但是气液直接接触式缓冲罐由于流阻不可调节，因此其响应时间不可调节，如果减小响应时间，会引起较大的系统压力超调；如果增大响应时间，会带来系统恢复时间延长的弊端。

3、因此，亟需一种变流阻缓冲罐以及火箭发动机输送系统，在一定程度上以解决现有技术中存在的技术问题。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种变流阻缓冲罐以及火箭发动机输送系统，以在一定程度上解决现有技术的变流阻缓冲罐流阻不可调节的技术问题。

2、本申请提供一种变流阻缓冲罐，应用于因液体压力冲击而产生液体压力峰面的火箭发动机输送系统；所述变流阻缓冲罐包括罐体以及第一节流构件；

3、所述罐体的一端为开口端且另一端为密封端且靠近所述密封端形成有气垫腔；所述节流构件设置于所述罐体；所述节流构件包括第一节流板以及由所述第一节流板围设的第一节流孔；所述第一节流板沿所述开口端到所述密封端的方向呈渐扩结构；

4、当液体压力冲击时，第一部分液体通过所述第一节流孔流至所述罐体；第二部分液体沿所述罐体的内侧壁流动，且当第二部分液体抵达所述第一节流板时，第二部分液体回流并与第一部分液体汇合以增加液体的流入阻力；

5、当液体压力冲击时，液体流入至所述罐体并压缩所述罐体内的空气于所述气垫腔，当压力冲击结束时，所述气垫腔内的气体膨胀并作用于液体，，以使液体流出所述罐体。

6、在上述技术方案中，进一步地，所述第一节流板的数量至少为1个；

7、当所述第一节流板为多个时，多个所述第一节流板沿所述开口端到所述密封端的方向依次间隔排布；

8、相邻所述节流板之间形成有节流通道。

9、还包括设置于所述第一节流构件与所述气垫腔之间的第二节流构件；

10、所述第二节流构件包括第二节流板以及由所述第二节流板围设的第二节流孔；

11、所述第二节流板沿所述开口端到所述密封端的方向呈渐扩结构。

12、在上述技术方案中，进一步地，所述第二节流板的数量至少为1个；

13、当所述第二节流板为多个时，多个所述第二节流板沿所述开口端到所述密封端的方向依次间隔排布，且相邻所述第二节流板之间形成有第二节流通道。

14、在上述技术方案中，进一步地，所述第一节流孔的尺寸小于所述第二节流孔的尺寸。

15、在上述技术方案中，进一步地，所述第一节流板与所述第二节流板均呈类圆锥状、类碗状、喇叭状或梯形中的任意一种。

16、在上述技术方案中，进一步地，所述第一节流孔与所述第二节流孔同轴。

17、在上述技术方案中，进一步地，所述罐体包括第一罐主体以及与所述第一罐主体可拆卸连接的第二罐主体；

18、所述第一罐主体具有第一容纳腔，所述第一节流构件设置于所述第一容纳腔；所述第二罐主体具有第二容纳腔，所述第二节流构件设置于所述第二容纳腔。

19、在上述技术方案中，进一步地，所述第一罐主体朝向所述第二罐主体的边沿以及所述第二罐主体朝向所述第一罐主体的边沿均开设有安装槽。

20、本申请还提供了一种火箭发动机输送系统，包括上述所述的变流阻缓冲罐。

21、与现有技术相比，本申请的有益效果为：

22、本申请提供一种变流阻缓冲罐，应用于因液体压力冲击而产生液体压力峰面的火箭发动机输送系统；所述变流阻缓冲罐包括罐体以及第一节流构件；

23、所述罐体的一端为开口端且另一端为密封端且靠近所述密封端形成有气垫腔；所述节流构件设置于所述罐体；所述节流构件包括第一节流板以及由所述第一节流板围设的第一节流孔；所述第一节流板沿所述开口端到所述密封端的方向呈渐扩结构；

24、当液体压力冲击时，第一部分液体通过所述第一节流孔流至所述罐体；第二部分液体沿所述罐体的内侧壁流动，且当第二部分液体抵达所述第一节流板时，第二部分液体回流并与第一部分液体汇合以增加液体的流入阻力；

25、当液体压力冲击时，液体流入至所述罐体并压缩所述罐体内的空气于所述气垫腔，当压力冲击结束时，所述气垫腔内的气体膨胀并作用于液体，以使液体流出所述罐体。

26、综上，当输送系统中存在压力脉动，或者开关阀产生的水击冲击时，会产生压力峰面在输送系统中传递，当压力峰面传递到罐体后，在压力作用下液体通过开口端进入罐体内，沿罐体的内壁面流动的液体，在到达第一节流板时会突然变向，形成回流，回流与中心主流(通过第一节流孔的液体)相遇后会使得中心主流减速，从而增加入口的液体流阻，进而使得系统的超调量减少，甚至消除，这对于削弱或者消除水击效应具有重要意义，可以保障系统的结构完整性以及工作可靠性。在上述过程中，罐体内的气体经过液体的压缩最终会形成于气垫腔内，最终使得液体的压力冲击转换为气体的内能，其中部分会产生热量。当冲击结束时，输送系统压力降低，当低于气垫腔压力时，气垫腔内的气体会膨胀，在气体压力作用下，液体会被反向挤入输送系统，在反向通过第一节流孔时，由于没有回流干扰，液体流出阻力相对于液体流入阻力会显著降低，这将使得系统的响应时间减小，能够尽快恢复输送系统压力，这对于保障系统压力相对稳定具有重要意义。

27、本申请还提供一种火箭发动机输送系统，包括上述的变流阻缓冲罐，因此具有变流阻缓冲罐的所有有益效果，在此不做过多阐述。

技术特征：

1.一种变流阻缓冲罐，应用于因液体压力冲击而产生液体压力峰面的火箭发动机输送系统；其特征在于，所述变流阻缓冲罐包括罐体以及第一节流构件；

2.根据权利要求1所述的变流阻缓冲罐，其特征在于，所述第一节流板的数量至少为1个；

3.根据权利要求1所述的变流阻缓冲罐，其特征在于，还包括设置于所述第一节流构件与所述气垫腔之间的第二节流构件；

4.根据权利要求3所述的变流阻缓冲罐，其特征在于，所述第二节流板的数量至少为1个；

5.根据权利要求3所述的变流阻缓冲罐，其特征在于，所述第一节流孔的尺寸小于所述第二节流孔的尺寸。

6.根据权利要求3所述的变流阻缓冲罐，其特征在于，所述第一节流板与所述第二节流板均呈类圆锥状、类碗状、喇叭状或梯形中的任意一种。

7.根据权利要求3所述的变流阻缓冲罐，其特征在于，所述第一节流孔与所述第二节流孔同轴。

8.根据权利要求3所述的变流阻缓冲罐，其特征在于，所述罐体包括第一罐主体以及与所述第一罐主体可拆卸连接的第二罐主体；

9.根据权利要求8所述的变流阻缓冲罐，其特征在于，所述第一罐主体朝向所述第二罐主体的边沿以及所述第二罐主体朝向所述第一罐主体的边沿均开设有安装槽。

10.一种火箭发动机输送系统，其特征在于，包括权利要求1-9中任意一项所述的变流阻缓冲罐。

技术总结
本申请涉及航空航天技术领域，尤其是涉及一种变流阻缓冲罐以及火箭发动机输送系统。变流阻缓冲罐包括罐体以及第一节流构件；罐体的一端为开口端且另一端为密封端，靠近密封端形成有气垫腔；节流构件设置于罐体；节流构件包括第一节流板以及由第一节流板围设的第一节流孔；第一节流板沿开口端到密封端的方向呈渐扩结构。当压力冲击时，液体进入罐体内，沿罐体的内壁面流动的液体，在到达第一节流板时会突然变向，形成回流，回流与中心主流相遇后会使得中心主流减速，增加流入的液体流阻；当冲击结束，气垫腔内的气体会膨胀，在气体压力作用下，液体会被反向挤入输送系统，在反向通过第一节流孔时，没有回流干扰，相比于流入的液体流阻显著降低。

技术研发人员：田辉,孟祥宇,蔡国飙,辜小明,张航,李心瞳
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12