用于储存低温液体或能储存的动力燃料的容器制造技术

本发明专利技术涉及用于储存低温液体或能储存的动力燃料的容器，用于储存空间飞行器的低温液体或能储存的动力燃料并以用作输送介质的驱动气体工作，在容器中借助筛并在利用表面张力情况下在气体输入和取出装置中使驱动气体与液体分离。气体输入和取出装置具有可重复填充的储备器的形式，储备器在主推进阶段期间排空。气体输入和取出装置设在容器上部区域中并设有一系列设在圆周侧的、朝容器扩宽的、被挡流板遮挡的开口。开口中设有相互间相继设置的板。开口各通过双筛与气体输入和取出装置的壳体内部连接，壳体中设有相对壳体纵向轴线平行延伸的板。进入气体输入和取出装置中的液体在弹道阶段期间储存在储备器中，直到液体在接着的主推进阶段返回容器中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种容器，用于储存空间飞行器工作所用的低温液体 或能储存的动力燃料，所述容器具有一种作为输送介质使用的驱动气 体以及具有可重复填充的储备器形式的至少一个填充和取出装置，在 所述容器中借助于一些筛并且在利用表面张力的情况下引起驱动气 体与所述液体的分离。
技术介绍
在这种形式的容器中，驱动气体用于将容纳在其中的液态组分、 即一方面动力燃料和另一方面氧化剂输送到燃烧或反应室中。作为驱动气体通常使用惰性气体、如氦(He)或氮(N2)，这种惰性气体在 压力下被压到动力燃料罐或氧化剂罐中并且这种惰性气体由此将动 力燃料和氧化剂压到通到各自的发动机的管道系统中。在此重要的是 作为输送介质使用的驱动气体与到达发动机中的动力燃料或氧化剂 之间的完全且可靠的分开，因为在低温液体中，尤其是在液态氢中， 动力燃料的变热由于蒸发效应而在时间上通常导致容器中压力升高。 为了保护容器结构完好，出现的过压必须在达到上限值时从容器导 出。该问题尤其是在低温的宇航系统中出现，这种宇航系统必须在较 长的时间上在失重状态下的轨道中被操纵。处于容器中的气体在此通 常也用于空间飞行器的姿态调节。这是与附加驱动系统相比较成本低 廉且对于姿态调节足够的推力产生方案。冷气体在此从动力燃料容器 通过一个或多个推进喷管定向地释放到真空中。如果在该过程中气体-液体混合物从容器释放到真空中，则液体和 气体的不同密度视混合比例而定导致不恒定的推力剖面。航天器的调 节算法于是必须按照任务要求来校正推力的这些变化。此外，只要动 力燃料于是不再供航天器的主发动机使用，就不期望液体从气体取出 装置输出。为了可靠地分幵气体相和液体相，迄今在航天方面采用下面的方法-通过动力燃料的变热使从动力燃料容器排放出来的液体蒸发。该方法需要高的能量要求来蒸发液体。 -施加附加加速度，该附加加速度使得动力燃料在压力卸载的时刻不处于气体出口处。这需要借助于附加驱动系统定向的加速度，这通常相对昂贵。附加地需要在压力卸载之前适配任务剖面。此外，已由US-PS 4 027 494公知了使用相分离器来使液态相与 气态相分开，其中，在该公知的装置中一个相分离器用于低加速度的 阶段并且该分开在使用超导磁体的情况下进行。此外，US-PS 4 848 987描述了一种相分离器，在该相分离器中设置有一些泵和一系列阀。 最后，在US-PS 7 077 885 B2中所述的相分离器中使用螺旋桨，该螺 旋桨使液体-气体混合物旋转，并且在该螺旋桨中，用聚乙烯或尼龙制 成的膜片使液体——在此情况下为水——分开。该公知的系统被设置 用于与燃料电池一起使用并且不适用于分开低温液体。其它已由 US-PSen 4 435 196和4 617 031公知的装置局限于在地球重力场中使 用。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，这样构造开头所述类型的容器，使得不仅对于低温的而且对于非低温的动力燃料和液体，在加速度极为不同的情 况下，即从弹道飞行阶段的低加速度直到主推进阶段的高加速度—— 如在航天系统中出现的那样，保证可靠的相分开。根据本专利技术，提出了一种容器，用于储存空间飞行器工作所用的 低温液体或能储存的动力燃料，所述容器具有一种作为输送介质使用 的驱动气体以及具有可重复填充的储备器形式的至少一个气体输入和取出装置，在所述容器中借助于一些筛并且在利用表面张力的情况 下引起驱动气体与所述液体的分离，其中，所述气体输入和取出装置 设置在所述容器的上部区域中并且包括一个基本上圆柱状的壳体，该 壳体设置有一系列设置在圆周侧的、朝所述容器扩宽的、被挡流板遮 挡的开口以及设置有通到至少一个出口的取出管，其中，这些开口设 置有一些相互间相继地设置的、伸到这些开口中的板并且通过双筛与该壳体的内部相连接，其中，在该壳体的内壁上设置有一些相对于该 壳体的纵向轴线平行延伸的板。本专利技术这样解决该任务本专利技术提出，在这种容器中，填充或取 出装置设置在所述容器的上部区域中并且包括一个基本上圆柱状的 壳体，该壳体设置有一系列设置在圆周侧的、朝所述容器扩宽的开口 以及设置有通到至少一个发动机的取出管，其中，开口设置有一些相 互间相继地设置的、伸到开口中的板并且通过双筛与壳体的内部相连 接，其中，在壳体的内壁上设置有一些相对于壳体的纵向轴线平行延 伸的板。朝所述容器扩宽并且由此构造成大致喇叭状的开口在此通过装 入毛细板这样构造，使得液体的进入在最大程度上得到避免。如果例 如由于较大的液体运动而使液体进入到取出装置的内部，则该液体借 助于毛细板被导出到储备器的内部并且由此与气体分开。在根据本发 明的容器中设置的取出装置在此具有优点该取出装置与板仅由无源部件构成并且例如不具有阀。整个系统因此不需要例如在规定预加速 度或通过动力燃料蒸发来引起相分开的系统中所需的附加控制。因 此，根据本专利技术的容器的特征在于与有源系统相比显著简化的结构、 提高的耐用度和降低的成本，并且允许在加速度降低的阶段期间、即 弹道阶段期间以及在如在航天中在末级和转移航天器中出现的加速 的飞行阶段中无液体地输送气体。根据本专利技术的容器用简单的方式保证在通过排放压力气体降低 容器压力时不仅在加速的情况下而且在失重状态下仅驱动气体或处 于容器中的蒸汽在无剩余液体的情况下逸出。附加地通过本专利技术可输 入驱动气体。如果相对于容器温度引入热的惰性气体，则取出装置中 液体的受控制的蒸发一一只要存在的话一一导致在加压气体方面附 加的质量节约。有利的是，在壳体的端部区域中设置有一个分离室。有利的是，在分离室的内部设置有一个构造成螺旋状的筛，所述 板中至少一个与分离室处于连接。有利的是，这些喇叭状的开口大致切向地设置在壳体上。有利的是，壳体局部具有较大的直径。有利的是，所述容器被构造用于容纳低温液体、如液态氢和液态氧。有利的是，所述容器被构造用于容纳能储存的动力燃料、如一甲 基肼(MMH)和肼(N2H4)。有利的是，所述容器被构造用于容纳氧化剂、如四氧化二氮 (N204)。附图说明下面要借助于附图中所示的实施例来详细描述本专利技术。附图表示图1具有用于氢和氧的容器以及具有装入其中的取出装置的 末级容器装置的部分剖面，图2 在高加速度的阶段期间根据图1的容器中液体的位置的两 个视图，图3 在低加速度的阶段期间根据图1的容器中液体的位置的不 同视图，图4根据图1的装置的取出装置的不同的剖面视图，图5根据图4的装置的一个细节的分解视图，图6 在图4中所示装置中一个多级的液体分离的过程的视图，以及图7 在图4中所示装置中在加速的阶段期间液体排出的视图。具体实施方式图1中所示的容器1和2涉及如通常设置在具有主发动机12的 火箭末级3中的容器。在这两个容器1、 2中的每一个中分别具有一 个气体输入和取出装置4或5。装置4和5在此构造成相同形式的， 区别仅在于它们的与各自的容器几何结构相关的结构长度。喇叭状的 向外扩宽的开口6、 7、 8和9各表示容器1或2与气体输入和取出装 置4和5之间的连接。管路10或11使气体输入和取出装置4和5与 容器外部的管路系统相连接，该管路系统通到发动机12并且该管路 系统出于视图清楚起见而在这些图中未被示出。管路10或11在此视 结构形式而定可在任意部位上从容器1和2伸出。喇叭状本文档来自技高网...

【技术保护点】
容器，用于储存空间飞行器工作所用的低温液体或能储存的动力燃料，所述容器具有一种作为输送介质使用的驱动气体以及具有可重复填充的储备器形式的至少一个气体输入和取出装置，在所述容器中借助于一些筛并且在利用表面张力的情况下引起驱动气体与所述液体的分离，其特征在于：所述气体输入和取出装置（４，５）设置在所述容器（１，２）的上部区域中并且包括一个基本上圆柱状的壳体（２５），该壳体设置有一系列设置在圆周侧的、朝所述容器（１，２）扩宽的、被挡流板（３５）遮挡的开口（６，７，８，９）以及设置有通到至少一个出口的取出管（２９），其中，这些开口（６，７，８，９）设置有一些相互间相继地设置的、伸到这些开口（６，７，８，９）中的板（１４）并且通过双筛（１６）与该壳体（２５）的内部相连接，其中，在该壳体（２５）的内壁上设置有一些相对于该壳体（２５）的纵向轴线平行延伸的板（２４）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：KP贝赫鲁兹，G内特，
申请(专利权)人：阿斯特利乌姆有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]