本發(fā)明涉及推進(jìn)劑貯箱領(lǐng)域，具體涉及一種可以應(yīng)用于衛(wèi)星、上面級(jí)、飛船、星際探測(cè)器及空間站的低溫推進(jìn)劑貯箱。

背景技術(shù)：

推進(jìn)劑貯箱是航天器動(dòng)力系統(tǒng)中進(jìn)行推進(jìn)劑管理控制，實(shí)現(xiàn)為發(fā)動(dòng)機(jī)提供不夾氣推進(jìn)劑的裝置。推進(jìn)劑分為常溫推進(jìn)劑和低溫推進(jìn)劑，常溫推進(jìn)劑貯箱的設(shè)計(jì)和應(yīng)用較為成熟，低溫推進(jìn)劑由于其高性能和綠色環(huán)保的特點(diǎn)，成為未來(lái)航天器動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)展方向。但由于沸點(diǎn)低，極易蒸發(fā)，難以貯存，同時(shí)在航天器變軌、機(jī)動(dòng)、軌道保持等飛行過(guò)程中，推進(jìn)劑分層和不定向問(wèn)題嚴(yán)重，常溫推進(jìn)劑貯箱設(shè)計(jì)方案無(wú)法解決這些問(wèn)題，從而極大地限制了低溫推進(jìn)劑在空間長(zhǎng)期在軌飛行任務(wù)中的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題，提出一種被動(dòng)防熱和豎管-葉片表面張力管理裝置相結(jié)合的低溫推進(jìn)劑貯箱。

解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種空間用低溫推進(jìn)劑貯箱，包括：貯箱殼體、葉片、豎管、出液管、收集器、絕熱結(jié)構(gòu)、排氣管、排氣組合閥和增壓管；

所述絕熱結(jié)構(gòu)均勻包覆在所述貯箱殼體外側(cè)；

所述貯箱殼體內(nèi)部的一端設(shè)有所述葉片、豎管和收集器；所述收集器一端設(shè)于所述貯箱殼體的內(nèi)壁上；所述收集器另一端設(shè)有所述豎管；所述豎管周圍以輻射狀均勻分布有若干所述葉片；

所述收集器下方設(shè)有穿出所述絕熱結(jié)構(gòu)的出液管；

所述貯箱殼體內(nèi)部的另一端設(shè)有貫穿所述貯箱殼體和絕熱結(jié)構(gòu)的排氣管和增壓管；所述排氣管位于絕熱結(jié)構(gòu)外側(cè)的端口上還設(shè)有所述排氣組合閥。

進(jìn)一步的，如前述的空間用低溫推進(jìn)劑貯箱，所述貯箱殼體為金屬材料的球形或球柱形結(jié)構(gòu)。

更進(jìn)一步的，如前述的空間用低溫推進(jìn)劑貯箱，所述絕熱結(jié)構(gòu)包括聚氨脂泡沫塑料層和隔熱層，所述聚氨脂泡沫塑料層的內(nèi)表面包覆在所述貯箱殼體外表面；所述聚氨脂泡沫塑料層的外表面包覆有所述隔熱層。

更進(jìn)一步的，如前述的空間用低溫推進(jìn)劑貯箱，所述隔熱層由外至里依次為相互粘連的反射層和間隔層組成，所述反射層的材料為鋁箔、聚酰亞胺薄膜和鍍鋁聚酰亞胺薄膜其中一種，所述間隔層的材料為網(wǎng)狀織物和疏松狀纖維材料其中一種。

更進(jìn)一步的，如前述的空間用低溫推進(jìn)劑貯箱，所述排氣組合閥包括膜片閥和排氣閥；所述膜片閥一端連接所述排氣管的端口，另一端連接所述排氣閥。

更進(jìn)一步的，如前述的空間用低溫推進(jìn)劑貯箱，所述葉片為一種輪廓為多段圓弧和樣條曲線組成的金屬材料薄片。

更進(jìn)一步的，如前述的空間用低溫推進(jìn)劑貯箱，所述葉片厚度為0.1mm～2mm，所述葉片數(shù)量為8～64片。

更進(jìn)一步的，如前述的空間用低溫推進(jìn)劑貯箱，所述豎管設(shè)置在所述貯箱殼體的軸線位置，為一種上寬下窄的倒錐角形的金屬材料中空管；所述豎管開(kāi)口較窄的一端與所述收集器適配連接。

更進(jìn)一步的，如前述的空間用低溫推進(jìn)劑貯箱，所述豎管的高度為貯箱殼體高度的1/3～1/2；所述豎管的錐角角度為10°～30°。

更進(jìn)一步的，如前述的空間用低溫推進(jìn)劑貯箱，所述金屬材料為鋁合金。

本發(fā)明的有益效果：

1、貯箱內(nèi)部采用豎管-葉片表面張力管理裝置，一方面實(shí)現(xiàn)了推進(jìn)劑定位和管理，保證了推進(jìn)劑的不夾氣供應(yīng)，一方面將氣體定位在固定位置，方便了貯箱排氣。

2、貯箱外部采用絕熱結(jié)構(gòu)，內(nèi)部采用豎管-葉片表面張力管理裝置，結(jié)合貯箱排氣技術(shù)，可以有效解決低溫推進(jìn)劑長(zhǎng)期貯存和推進(jìn)劑分層問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例中的空間用低溫推進(jìn)劑貯箱結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明又一種實(shí)施例中的空間用低溫推進(jìn)劑貯箱結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明一種實(shí)施例的空間用低溫推進(jìn)劑貯箱中的葉片結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本發(fā)明一種實(shí)施例的空間用低溫推進(jìn)劑貯箱中的絕熱結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1，如圖1所示，本發(fā)明提供一種空間用低溫推進(jìn)劑貯箱，包括：貯箱殼體1、葉片2、豎管3、出液管4、收集器5、絕熱結(jié)構(gòu)6、排氣管7、排氣組合閥8和增壓管9；所述絕熱結(jié)構(gòu)6均勻包覆在所述貯箱殼體1外側(cè)；所述貯箱殼體1內(nèi)部的一端設(shè)有所述葉片2、豎管3和收集器5；所述收集器5一端設(shè)于所述貯箱殼體1的內(nèi)壁上；所述收集器5另一端設(shè)有所述豎管3；所述豎管3周圍以輻射狀均勻分布有若干所述葉片2；所述收集器5下方設(shè)有穿出所述絕熱結(jié)構(gòu)6的出液管4；所述貯箱殼體1內(nèi)部的另一端設(shè)有貫穿所述貯箱殼體1和絕熱結(jié)構(gòu)6的排氣管7和增壓管9；所述排氣管7位于絕熱結(jié)構(gòu)6外側(cè)的端口上還設(shè)有所述排氣組合閥8。

實(shí)施例2，如圖2及圖4所示，本發(fā)明提供一種空間用低溫推進(jìn)劑貯箱，包括：貯箱殼體1、葉片2、豎管3、出液管4、收集器5、絕熱結(jié)構(gòu)6、排氣管7、排氣組合閥8和增壓管9；所述絕熱結(jié)構(gòu)6均勻包覆在所述貯箱殼體1外側(cè)；所述貯箱殼體1一端的內(nèi)部設(shè)有所述葉片2、豎管3和收集器5；所述收集器5一端設(shè)于所述貯箱殼體1的內(nèi)壁上；所述收集器5另一端設(shè)有所述豎管3；所述豎管3周圍以輻射狀均勻分布有若干所述葉片2；所述收集器5下方設(shè)有穿出所述絕熱結(jié)構(gòu)6的出液管4；所述貯箱殼體1內(nèi)部的另一端設(shè)有貫穿所述貯箱殼體1和絕熱結(jié)構(gòu)6的排氣管7和增壓管9；所述排氣管7位于絕熱結(jié)構(gòu)6外側(cè)的端口上還設(shè)有所述排氣組合閥8，優(yōu)選的，所述排氣組合閥8通過(guò)螺紋連接在所述排氣管7上。所述貯箱殼體1為金屬材料的球形或球柱形結(jié)構(gòu)。所述絕熱結(jié)構(gòu)6包括隔熱層13和聚氨脂泡沫塑料層12，所述聚氨脂泡沫塑料層12的內(nèi)表面包覆在所述貯箱殼體1外表面；所述聚氨脂泡沫塑料層12的外表面包覆有所述隔熱層13。所述隔熱層由外至里依次為相互粘連的反射層14和間隔層15組成，所述反射層14的材料為鋁箔、聚酰亞胺薄膜和鍍鋁聚酰亞胺薄膜的其中一種，所述間隔層15的材料為網(wǎng)狀織物和疏松狀纖維材料中的一種。所述排氣組合閥8包括膜片閥10和排氣閥11；所述膜片閥10一端連接所述排氣管7的端口，另一端連接所述排氣閥11。所述葉片2為一種輪廓為多段圓弧和樣條曲線組成的金屬材料薄片。所述葉片2厚度為0.1mm～2mm，所述葉片2數(shù)量為8～64片。所述豎管3設(shè)置在所述貯箱殼體1軸線位置，為一種上寬下窄的倒錐角形的金屬材料中空管；所述豎管3開(kāi)口較窄的一端與所述收集器5適配連接。所述豎管3的高度為貯箱殼體1高度的1/3～1/2；所述豎管3的錐角角度為10°～30°。優(yōu)選的，所述金屬材料選擇鋁合金。

實(shí)施例3，如圖1及圖3所示，本發(fā)明提供一種空間用低溫推進(jìn)劑貯箱，包括：貯箱殼體1、葉片2、豎管3、出液管4、收集器5、絕熱結(jié)構(gòu)6、排氣管7、排氣組合閥8和增壓管9；所述絕熱結(jié)構(gòu)6均勻包覆在所述貯箱殼體1外側(cè)；所述貯箱殼體1一端的內(nèi)部設(shè)有所述葉片2、豎管3和收集器5；所述收集器5一端設(shè)于所述貯箱殼體1的內(nèi)壁上；所述收集器5另一端設(shè)有所述豎管3；所述豎管3周圍以輻射狀均勻分布有若干所述葉片2；所述收集器5下方設(shè)有穿出所述絕熱結(jié)構(gòu)6的出液管4；所述貯箱殼體1內(nèi)部的另一端設(shè)有貫穿所述貯箱殼體1和絕熱結(jié)構(gòu)6的排氣管7和增壓管9；所述排氣管7位于絕熱結(jié)構(gòu)6外側(cè)的端口上還設(shè)有所述排氣組合閥8，優(yōu)選的，所述排氣組合閥8通過(guò)螺紋連接在所述排氣管7上。所述葉片2為一種輪廓為多段圓弧和樣條曲線組成的金屬材料薄片。所述葉片2厚度為1mm，所述葉片2數(shù)量為24片。所述豎管3為一種上寬下窄的倒錐角形的金屬材料中空管；所述豎管3開(kāi)口較窄的一端與所述收集器5適配連接。所述豎管3的高度為貯箱殼體1高度的1/3～1/2；所述豎管3的錐角角度為15°。

如下所述為實(shí)施例2中一種空間用低溫推進(jìn)劑貯箱的運(yùn)行方式：

在貯箱殼體1外部安裝絕熱結(jié)構(gòu)6，用于阻止低溫推進(jìn)劑與外界的熱交換，使得貯箱內(nèi)的低溫推進(jìn)劑處于液體狀態(tài)。同時(shí)，為了避免由于低溫推進(jìn)劑蒸發(fā)導(dǎo)致貯箱壓力超過(guò)其設(shè)計(jì)壓力，在貯箱頂部設(shè)置了排氣管7和增壓管9，排氣管7出口連接了排氣組合閥8，排氣組合閥由一個(gè)膜片閥10和一個(gè)排氣閥11組合，隨著貯箱內(nèi)的低溫推進(jìn)劑蒸發(fā)，貯箱壓力逐漸升高，當(dāng)壓力升高到膜片閥10破裂壓力時(shí)，膜片閥10打開(kāi)，當(dāng)壓力不再上升時(shí)，排氣閥11關(guān)閉；當(dāng)壓力繼續(xù)上升時(shí)，排氣閥11打開(kāi)排氣；當(dāng)壓力下降到一定值后，排氣閥11自動(dòng)關(guān)閉。

通過(guò)在貯箱殼體1內(nèi)部安裝的葉片2、豎管3和收集器5，能實(shí)現(xiàn)以下功能：在微重力環(huán)境下，利用表面張力作用，低溫推進(jìn)劑由葉片2捕獲并由豎管3進(jìn)行收集，從豎管3下部通過(guò)收集器5供應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)。由于葉片2的捕獲作用，在飛行任務(wù)周期內(nèi)，貯箱內(nèi)的液體推進(jìn)劑始終存在于豎管3和葉片2周圍，貯箱內(nèi)的氣墊一直定位于豎管上方，可以避免貯箱排氣時(shí)將推進(jìn)劑排出。

所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：以上，所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。與發(fā)明等同的技術(shù)原理都在保護(hù)范圍之內(nèi)。