一种可排气式表面张力贮箱制造技术

本发明专利技术公开了一种可在微重力条件下实现稳定蓄液排气的可排气式表面张力贮箱，包括壳体、设于壳体顶部的气嘴、设于壳体底部的液嘴、设于壳体内且一端与气嘴相连接的排气装置、设于壳体的蓄液器上压板、顶端通过压紧螺母与蓄液器上压板中心处相连接的蓄液器芯轴、安装在蓄液器芯轴中部位置的蓄液器大支撑板、安装在蓄液器芯轴底部位置的蓄液器下压板、设于壳体内且从下往上与液嘴呈一体结构连接的毛细元件和蓄液器小支撑板，所述蓄液器芯轴底端与蓄液器小支撑板中心处相连接，所述蓄液器大支撑板与蓄液器下压板之间设有若干蓄液器大叶片，所述蓄液器下压板与壳体内壁之间设有若干蓄液器小叶片。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航空航天
，尤其涉及一种可在微重力条件下实现稳定蓄液排气的可排气式表面张力贮箱。
技术介绍
在轨补加技术对于延长航天器寿命和降低成本具有重要意义。世界各主要航天大国都已经掌握了在轨加注技术或开展了相关研究工作。早在上世纪七十年代，俄罗斯(前苏联)的进步号飞船向其空间站成功执行了液体推进剂(N2O4和UDMH)的传输任务，随后俄罗斯完成了和平号空间站和国际空间站的“星辰号”和“曙光号”的补加任务。美国NASA也对推进剂直接传输加注技术展开了大量的相关研究工作，并进行了飞行试验，包括：1984年STS-41G飞行任务，对在轨推进剂补加系统进行了在轨试演，进行了6次共计142kg的肼推进剂传输；1992年STS-53飞行任务，进行了液体推进剂获取与传输加注试验的第一次在轨试验(FARE-I)，研究筛网通道式表面张力贮箱的补加性能；1993年STS-57飞行任务，进行了液体推进剂获取与传输加注试验的第二次在轨试验(FARE-II)试验，研究板式表面张力贮箱的补加性能；1996年STS-77飞行任务，进行了排气式加注试验，并对其在航天器加速条件下的液体位置恢复能力进行测试；2007年3月美国轨道快车项目(OrbitalExpress,OE)发射在轨服务卫星ASTRO和客户星NextSat，演示了两星之间推进剂(肼)的往返传输。流体传输过程验证了单组元推进剂肼从ASTRO传输到NextSat，及从NextSat传输到ASTRO，采用了气垫交换补加和气垫压缩补加两种补加方法。日本于1997年发射ETS-7工程实验卫星，演示了燃料贮箱在轨可替换单元ORU(OrbitalReplaceableUnit)模块的在轨更换。欧洲为国际空间站研制的自动转移飞行器(简称ATV)，于2008年3月发射，为国际空间站补加了280千克的UDMH(偏二甲肼)推进剂燃料和530千克的四氧化二氮(N2O4)。常用的在轨补加技术主要有气垫压缩补加、气垫交换补加、气垫降压补加和贮箱防空补加等型式。对应气垫降压补加方案，需要设计一种可以一方面满足降低贮箱压力，另一方面又避免贮箱内推进剂逸出的贮箱方案。目前的表面张力贮箱无论是通道式还是板式都是以通过增压气体挤压液体排出贮箱，进而供应给推进系统下游发动机为工作要求，不涉及蓄留液体排放气体的要求。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供了一种可排气式表面张力贮箱，能够在微重力环境下稳定蓄留液体、实现稳定蓄液排气。本专利技术公开了一种可排气式表面张力贮箱，包括壳体、设于壳体顶部的气嘴、设于壳体底部的液嘴、设于壳体内且一端与气嘴相连接的排气装置、设于壳体的蓄液器上压板、顶端通过压紧螺母与蓄液器上压板中心处相连接的蓄液器芯轴、安装在蓄液器芯轴中部位置的蓄液器大支撑板、安装在蓄液器芯轴底部位置的蓄液器下压板、设于壳体内且从下往上与液嘴呈一体结构连接的毛细元件和蓄液器小支撑板，所述蓄液器芯轴底端与蓄液器小支撑板中心处相连接，所述蓄液器大支撑板与蓄液器下压板之间设有若干蓄液器大叶片，所述蓄液器下压板与壳体内壁之间设有若干蓄液器小叶片。其中，所述排气装置包括内金属支撑骨架、氟塑料微孔滤膜和外氟塑料支撑骨架，所述氟塑料微孔滤膜通过内金属支撑骨架和外氟塑料支撑骨架夹持，所述内金属支撑骨架和外氟塑料支撑骨架夹持部的顶端与气嘴相连接，其中氟塑料微孔滤膜具有低表面能、超疏水性能，与常规推进剂如(N2H4、N2O4等)不相容。其中，所述内金属支撑骨架和外氟塑料支撑骨架均为薄壁圆筒结构，所述内金属支撑骨架和外氟塑料支撑骨架外表面均呈锥面结构；所述内金属支撑骨架和外氟塑料支撑骨架上均有分布有若干直径为4mm的圆孔，所述内金属支撑骨架上的圆孔面积至少为内金属支撑骨架面积的20％，所述外氟塑料支撑骨架上的圆孔面积至少为外氟塑料支撑骨架面积的20％，所述内金属支撑骨架上的圆孔与外氟塑料支撑骨架上的圆孔一一对应。其中，所述毛细元件(14)泡破点至少为1000Pa，其加工型式可以为电火花打孔、化学腐蚀微孔、粉末冶金等。其中，所述蓄液器下压板、蓄液器大支撑板、蓄液器上压板分别与蓄液器芯轴螺纹连接。其中，所述蓄液器小支撑板周边均匀设有宽度为0.625mm至0.7mm的卡槽，所述卡槽数量为16个和24个中一种，所述蓄液器下压板上设有8个宽度为0.625mm至0.7mm的辐射卡槽和若干支脚卡槽。其中，蓄液器小叶片插入至蓄液器小支撑板卡槽内，所述蓄液器小叶片底侧设有与支脚卡槽相适配的支脚，蓄液器小叶片底侧的支脚插入至蓄液器下压板上的支脚卡槽，所述支脚卡槽的数量和位置与蓄液器小叶片底侧的支脚相对应，所述蓄液器下压板上还均有分布有若干直径为4mm的圆孔，保证蓄液器下压板前后的液体畅通。其中，所述蓄液器大支撑板上侧面周向均匀分布有8个宽度为0.625mm至0.7mm的卡槽，所述蓄液器上压板下侧面周向均匀分布有8个宽度为0.625mm至0.7mm的卡槽。其中，所述蓄液器大叶片上下两端分别插入蓄液器上压板和蓄液器大支撑板卡槽，所述蓄液器芯轴顶端穿过蓄液器上压板并通过压紧螺母固定，所述蓄液器上压板和蓄液器大支撑板上还均有分布有若干直径为4mm的圆孔，保证蓄液器上压板和蓄液器大支撑板前后的液体畅通。其中，所述蓄液器小叶片厚度为0.45mm至0.55mm，所述蓄液器大叶片厚度为0.45mm至0.55mm，其中蓄液器小叶片和蓄液器大叶片均采用线切割成型。本专利技术与现有技术相比的有益效果在于：(1)本专利技术的可排气式表面张力贮箱，首次将氟塑料微孔滤膜作为作为排气的关键元件，常重力下性能可以考核；(2)本专利技术的可排气式表面张力贮箱，将蓄液器做成大小蓄液器相结合的方式，小蓄液器保证出液口稳定地蓄留推进剂，大蓄液器辅助限制贮箱内气泡的位置，大小蓄液器组合既满足功能需求，又使贮箱轻质化。(3)本专利技术的可排气式表面张力贮箱，对毛细元件的泡破点要求进一步降低，毛细元件的加工方式可以选用电火花打孔、化学腐蚀微孔、粉末冶金等，易成型、性能稳定。附图说明图1为一种可排气表面张力贮箱实施例的结构示意图。图2为图1在微重力环境下气液分布及排气原理图。具体实施方式本专利技术结合说明书附图进行进一步说明，一种可排气式表面张力贮箱，如图1所示，包括壳体5、设于壳体5顶部的气嘴1、设于壳体5底部的液嘴15、设于壳体5内且一端与气嘴1相连接的排气装置、设于壳体5的蓄液器上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可排气式表面张力贮箱，其特征在于：包括壳体(5)、设于壳体(5)顶部的气嘴(1)、设于壳体(5)底部的液嘴(15)、设于壳体(5)内且一端与气嘴(1)相连接的排气装置、设于壳体(5)的蓄液器上压板(7)、顶端通过压紧螺母(6)与蓄液器上压板(7)中心处相连接的蓄液器芯轴(8)、安装在蓄液器芯轴(8)中部位置的蓄液器大支撑板(9)、安装在蓄液器芯轴(8)底部位置的蓄液器下压板(11)、设于壳体(5)内且从下往上与液嘴(15)呈一体结构连接的毛细元件(14)和蓄液器小支撑板(13)，所述蓄液器芯轴(8)底端与蓄液器小支撑板(13)中心处相连接，所述蓄液器大支撑板(9)与蓄液器下压板(11)之间设有若干蓄液器大叶片(10)，所述蓄液器下压板(11)与壳体(5)内壁之间设有若干蓄液器小叶片(12)。

【技术特征摘要】
1.一种可排气式表面张力贮箱，其特征在于：包括壳体(5)、设于壳体(5)顶部
的气嘴(1)、设于壳体(5)底部的液嘴(15)、设于壳体(5)内且一端与气嘴(1)相
连接的排气装置、设于壳体(5)的蓄液器上压板(7)、顶端通过压紧螺母(6)与蓄液
器上压板(7)中心处相连接的蓄液器芯轴(8)、安装在蓄液器芯轴(8)中部位置的蓄
液器大支撑板(9)、安装在蓄液器芯轴(8)底部位置的蓄液器下压板(11)、设于壳体
(5)内且从下往上与液嘴(15)呈一体结构连接的毛细元件(14)和蓄液器小支撑板
(13)，所述蓄液器芯轴(8)底端与蓄液器小支撑板(13)中心处相连接，所述蓄液器
大支撑板(9)与蓄液器下压板(11)之间设有若干蓄液器大叶片(10)，所述蓄液器下
压板(11)与壳体(5)内壁之间设有若干蓄液器小叶片(12)。
2.根据权利要求1所述的一种可排气式表面张力贮箱，其特征在于：所述排气装
置包括内金属支撑骨架(2)、氟塑料微孔滤膜(3)和外氟塑料支撑骨架(4)，所述氟
塑料微孔滤膜(3)通过内金属支撑骨架(2)和外氟塑料支撑骨架(4)夹持，所述内
金属支撑骨架(2)和外氟塑料支撑骨架(4)夹持部的顶端与气嘴(1)相连接。
3.根据权利要求2所述的一种可排气式表面张力贮箱，其特征在于：所述内金属
支撑骨架(2)和外氟塑料支撑骨架(4)均为薄壁圆筒结构，所述内金属支撑骨架(2)
和外氟塑料支撑骨架(4)外表面均呈锥面结构；所述内金属支撑骨架(2)和外氟塑料
支撑骨架(4)上均有分布有若干直径为4mm的圆孔，所述内金属支撑骨架(2)上的圆
孔面积至少为内金属支撑骨架(2)面积的20％，所述外氟塑料支撑骨架(4)上的圆孔
面积至少为外氟塑料支撑骨架(4)面积的20％，所述内金属支撑骨架(2)上的圆孔与
外氟塑料支撑骨架(4)上的圆孔一一对应。
4.根据权利要求1所述的一种可排气式表面张力贮箱，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄立钠，景育，陈志坚，晏飞，庞海红，朱文杰，邱中华，施金箭，
申请(专利权)人：上海空间推进研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31