一种航天器用的变厚度大流量金属隔膜式贮箱膜片制造技术

本实用新型专利技术提供了一种航天器用的变厚度大流量金属隔膜式贮箱膜片；包括过渡锥角、球冠段、圆弧段、锥柱段和预弯边段，所述预弯边段通过过渡锥角与锥柱段平滑连接，锥柱段上端还依次与圆弧段和球冠段平滑过渡连接；贮箱膜片底端的直径为444mm，贮箱膜片的厚度t随球冠段的顶端向下的高度h而变化，变厚度膜片预翻时所需的压力小于等厚膜片，且翻转过程更稳定，即变厚度设计可降低膜片的翻转压差，既可以保证翻转压差的稳定性，又可以满足大流量工作要求。本实用新型专利技术可以在保证膜片实现有效翻转的前提下，满足大流量工作要求，提高了其排放效率，且降低了制造成本及实验成本适于推广使用。

A variable thickness and large flow metal diaphragm type diaphragm for spacecraft

The utility model provides a spacecraft with variable thickness and large flow of metal diaphragm tank diaphragm; including transition cone angle, spherical segment, arc, cone column and pre bending section, the pre bending section is connected through the transition cone and cone column section smooth cone column top in turn connected with the circular arc segment and spherical smooth transition; tank bottom diaphragm diameter is 444mm, the top tank diaphragm thickness T with spherical segment downward h height changes, variable pressure is less than the required thickness and thick film diaphragm pre turned, and the turning process is more stable, namely variable thickness design can lower the turnover pressure, can not only guarantee the stability of the turning pressure difference, and can meet the requirements of large flow. The utility model can meet the requirements of large flow operation under the premise of ensuring the effective reversal of the diaphragm, improves the discharge efficiency, and reduces the manufacturing cost and the experimental cost, which is suitable for popularization and application.

【技术实现步骤摘要】
一种航天器用的变厚度大流量金属隔膜式贮箱膜片
本技术属于飞行装备制造
，具体涉及一种航天器用的变厚度大流量金属隔膜式贮箱膜片。
技术介绍
隔膜式贮箱是目前空间系统应用较为先进的液体燃料推进剂贮箱，特别是金属隔膜贮箱可以实现推进剂特别是氧化剂的长期加注贮存，具有适应性广、加注贮存期长、密封性好、质心稳定、抑制液体燃料晃动、能够采用热燃气增压、排放效率高和在失重状态几乎不受干扰加速度影响等特点，是解决液体燃料预先加注、精确控制和长期贮存的关键，并显著提高了航天器寿命、精度和发射机动性，因此广泛地应用于经常变轨、姿态调整频繁、机动性强的航天器中。金属隔膜贮箱的关键技术是隔膜本身的特性，金属隔膜具有强度高、耐腐蚀性强、抗渗透性好、较轻的质量、简单的制造工艺和多次变形过程可控等优点，是隔膜式贮箱的主要隔膜材料。目前金属隔膜一般分为铝制与钛制两种，铝制隔膜在高温下的机械性能比较低，薄壁铝材焊接较为困难，与铝制隔膜相比，钛制隔膜不仅具有良好的抗氧化性及耐腐蚀性，而且在燃气增压条件下高温性能优势明显，薄壁焊接较为容易。金属隔膜的变形受到很大的限制，特别是金属隔膜试验一般只能一次变形，难以重复试验，这使得金属隔膜贮箱在设计、计算、工艺和试验上难度和费用较高。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供了一种航天器用的变厚度大流量金属隔膜式贮箱膜片，该航天器用的变厚度大流量金属隔膜式贮箱膜片不仅能提高翻转的效率，满足系统大流量的工作要求，且能有效的降低失效的可能性，并且降低了制造成本，以克服现有的技术不足。本技术通过以下技术方案得以实现。本技术提供的一种航天器用的变厚度大流量金属隔膜式贮箱膜片；包括过渡锥角、球冠段、圆弧段、锥柱段和预弯边段，所述预弯边段通过过渡锥角与锥柱段平滑连接，锥柱段上端还依次与圆弧段和球冠段平滑过渡连接；贮箱膜片底端的直径为444mm，贮箱膜片的厚度t随球冠段的顶端向下的高度h而变化，具体为当：h=0～45mm时，ｔ=1.2mm，45mm＜h≤63mm时，t=1.15mm，63mm＜h≤81mm时，t=1.10mm，81mm＜h≤99mm时，t=1.05mm，99mm＜h≤117mm时，t=1.00mm，117mm＜h≤135mm时，t=0.95mm，135mm＜h≤153mm时，t=0.90mm，153mm＜h≤171mm时，t=0.85mm，h＞171mm时，t=0.80mm。所述过渡锥角为3°-8°。所述球冠段、圆弧段和锥柱段为内表面半径一致、外表面变厚度结构。本技术的有益效果在于：预弯边的存在可明显降低此处膜片的刚度，使膜片先沿此处翻转而不是在其他区域局部失稳。锥柱段倾角可减小局部失稳对整体结构的影响。变厚度的设计显著减小了膜片在翻转后期的偏心，保证了贮箱的质心稳定，膜片顶点的纵向位移变化更加接近于线性，保证推进剂的排放在可控的范围内。变厚度膜片预翻时所需的压力小于等厚膜片，且翻转过程更稳定，即变厚度设计可降低膜片的翻转压差，既可以保证翻转压差的稳定性，又可以满足大流量工作要求。本技术可以在保证膜片实现有效翻转的前提下，满足大流量工作要求，既增大了贮箱的容积，又提高了其排放效率，且降低了制造成本及实验成本，相比现行的设计具有十分明显的优势，适于推广使用。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是具体实施例的结构示意图；图3是本技术的过渡锥角处放大示意图；图中：1-过渡锥角，2-球冠段，3-圆弧段，4-锥柱段，5-预弯边段。具体实施方式下面进一步描述本技术的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。如图1和2所示的一种航天器用的变厚度大流量金属隔膜式贮箱膜片；包括过渡锥角1、球冠段2、圆弧段3、锥柱段4和预弯边段5，所述预弯边段5通过过渡锥角1与锥柱段4平滑连接，锥柱段4上端还依次与圆弧段3和球冠段2平滑过渡连接；贮箱膜片底端的直径为444mm，贮箱膜片的厚度t随球冠段2的顶端向下的高度h而变化，具体为当：h=0～45mm时，ｔ=1.2mm，45mm＜h≤63mm时，t=1.15mm，63mm＜h≤81mm时，t=1.10mm，81mm＜h≤99mm时，t=1.05mm，99mm＜h≤117mm时，t=1.00mm，117mm＜h≤135mm时，t=0.95mm，135mm＜h≤153mm时，t=0.90mm，153mm＜h≤171mm时，t=0.85mm，h＞171mm时，t=0.80mm。所述过渡锥角1为3°-8°。所述球冠段2、圆弧段3和锥柱段4为内表面半径一致、外表面变厚度结构。本技术的贮箱膜片的结构、材料、型面参数、厚度分布和加载方式等均会影响其翻转性能，其中膜片的结构是影响翻转性能的主要因素之一。金属膜片贮箱是在贮箱金属壳体内设计与壳体型面相匹配的金属膜片，系统工作时通过高压气体挤压膜片，致使膜片按照特定的规律发生变形、翻转，将推进剂排出，为发动机提供工作时所需的燃料和氧化剂，并实现推进剂与氧化剂的管理和供应。此种膜片主要由预弯边5、锥柱段4、圆弧段3、球冠段2四部分组成，且锥柱段4与预弯边5以过渡锥角1，整个金属膜片呈近半球形结构。为了减轻膜片整体重量，并满足贮箱的容积需求，在保证顺利翻转的前提下，故对整个膜片进行变厚度设计，且厚度变化有一定规律。即从球冠段2至锥柱段4厚度是逐渐减小的，可以减轻偏心现象导致的翻转失效。发生偏心翻转的部位在金属膜片的圆弧段3，故需要在膜片的圆弧段3处采用变厚度设计。采用表面波纹构型膜片，其膜片结构具有灵敏度高、线性度等优点。预弯边5半径过小会导致翻转应力过大，膜片结构强度可能无法保证平稳翻转，导致无法满足其大流量的工作需求；预弯边半径过大则会减少贮箱的容积，导致无法满足设计要求，故需设计出符合要求的预弯边半径。本技术的金属隔膜式贮箱膜片中变厚度膜片在预翻所需的压力小于等厚膜片，且翻转过程更稳定，即变厚度设计可降低膜片的翻转压差，既可以保证翻转压差的稳定性，又可以满足大流量工作要求。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种航天器用的变厚度大流量金属隔膜式贮箱膜片，其特征在于：包括过渡锥角（1）、球冠段（2）、圆弧段（3）、锥柱段（4）和预弯边段（5），所述预弯边段（5）通过过渡锥角（1）与锥柱段（4）平滑连接，锥柱段（4）上端还依次与圆弧段（3）和球冠段（2）平滑过渡连接；贮箱膜片底端的直径为444mm，贮箱膜片的厚度t随球冠段（2）的顶端向下的高度h而变化，具体为当：h=0～45mm时，ｔ=1.2mm，45 mm＜h≤63 mm时，t=1.15 mm，63 mm＜h≤81 mm时，t=1.10 mm，81 mm＜h≤99 mm时，t=1.05 mm，99 mm＜h≤117 mm时，t=1.00 mm，117 mm＜h≤135 mm时，t=0.95 mm，135 mm＜h≤153 mm时，t=0.90 mm，153 mm＜h≤171 mm时，t=0.85 mm，h＞171 mm时，t=0.80 mm。

【技术特征摘要】
1.一种航天器用的变厚度大流量金属隔膜式贮箱膜片，其特征在于：包括过渡锥角（1）、球冠段（2）、圆弧段（3）、锥柱段（4）和预弯边段（5），所述预弯边段（5）通过过渡锥角（1）与锥柱段（4）平滑连接，锥柱段（4）上端还依次与圆弧段（3）和球冠段（2）平滑过渡连接；贮箱膜片底端的直径为444mm，贮箱膜片的厚度t随球冠段（2）的顶端向下的高度h而变化，具体为当：h=0～45mm时，ｔ=1.2mm，45mm＜h≤63mm时，t=1.15mm，63mm＜h≤81mm时，t=1.10mm，81mm＜h≤99mm时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周晓兰，程桐，黄放，刘忠，黄华平，何勇，张鹏，马志仓，朱先权，
申请(专利权)人：贵州航天朝阳科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：贵州,52