一种基于活塞驱动的液体火箭发动机推进剂储箱制造技术

本发明专利技术公开了一种基于活塞驱动的液体火箭发动机推进剂储箱，包括：壳体，为封闭结构，其出口通过管路与液体火箭发动机推力室连通，驱动电机，活塞，位于壳体内腔，螺杆，其通过联轴器与驱动电机相连接，其走向与活塞的走向垂直，且贯穿活塞中心向壳体的出口处延伸，轴承座，位于壳体内腔，并固定在壳体的出口处，其与壳体内壁固定连接，其中心位置与螺杆的自由端固定连接，其安装轴线与螺杆的轴线重合，活塞用于在螺杆的带动下推动壳体内的液体推进剂向壳体出口运动，进而提高液体推进剂流经出口时的压力；本发明专利技术通过活塞的直线运动对液体推进剂进行挤压，从而实现推进剂的增压；通过控制活塞直线运动的速度，从而实现推进剂的按流量供应。量供应。量供应。

A propellant storage tank of liquid rocket engine based on piston drive

【技术实现步骤摘要】
一种基于活塞驱动的液体火箭发动机推进剂储箱


[0001]本专利技术属于液体推进剂储箱领域，尤其涉及一种基于活塞驱动的液体火箭发动机推进剂储箱。

技术介绍

[0002]液体推进剂贮箱主要用于液体火箭发动机推进剂的贮存和管理，属于推进剂供应系统的组成部分。推进剂供应系统主要包含挤压式和泵压式两种类型。挤压式供应系统一般用于小型发动机，泵压式供应系统可以实现较高的增压，但系统结构复杂，主要用于大、中型发动机。
[0003]随着发动机技术的发展，人们希望推进剂供应系统能够更轻、更小。挤压式供应系统中必须设有高压气瓶，为了保证能够满足系统要求的增压效果，气瓶中贮存的气体需达到很高的压力，这就使得气瓶壁厚需要设计得很厚，造成气瓶的质量较大，这对于发动机来说是消极质量；同时为了保证能够将推进剂完全挤压出贮箱，气瓶也占据了一定的空间，这是挤压式供应系统固有的缺陷。
[0004]泵压式供应系统采用涡轮泵对推进剂进行增压，虽然涡轮泵不会像气瓶那样笨重，但它的结构比较复杂，想要设计出来性能良好的涡轮泵存在一定的困难。对于一些简单的发动机来说，希望能够减轻供应系统的消极质量，同时又不希望系统过于复杂。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于活塞驱动的液体火箭发动机推进剂储箱，以解决现有储箱结构复杂、质量体积较大、不易于精准控制推进剂流出量的问题。
[0006]本专利技术采用以下技术方案：一种基于活塞驱动的液体火箭发动机推进剂储箱，包括：
[0007]壳体，为封闭结构，其内储存有液体推进剂，具有相对设置的入口和出口，其出口通过管路与液体火箭发动机推力室连通，
[0008]驱动电机，与壳体相对设置，且靠近壳体的入口处设置，
[0009]活塞，位于壳体内腔，
[0010]螺杆，位于壳体内腔，其通过联轴器与驱动电机相连接，其走向与活塞的走向垂直，且贯穿活塞中心向壳体的出口处延伸，
[0011]轴承座，位于壳体内腔，并固定在壳体的出口处，其与壳体内壁固定连接，其中心位置与螺杆的自由端固定连接，其安装轴线与螺杆的轴线重合，
[0012]其中，活塞用于在螺杆的带动下推动壳体内的液体推进剂向壳体出口运动，进而提高液体推进剂流经出口时的压力。
[0013]进一步地，还包括：固定支架，固定支架有多根水平设置的固定横杆组成，多根固定横杆相互平行，且环绕壳体入口设置，多根固定横杆的一端与壳体外壁固定连接，其另一端分别与驱动电机固定连接，用于对驱动电机进行支撑和固定。
[0014]进一步地，还包括：定位支架，位于壳体内腔，由多根定位支杆组成，各定位支杆绕壳体出口设置，各定位支杆的一端与壳体内壁固定连接，其另一端与轴承座靠近出口的一侧固定连接，用于对轴承座进行支撑和定位。
[0015]进一步地，壳体由壳本体和两个封头相互通过法兰连接而成。
[0016]进一步地，壳体上开设有抽气孔，抽气孔用于在推进剂加注完后，将壳体内抽真空并充入氮气，保证壳体内没有氧气。
[0017]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过活塞的直线运动对液体推进剂进行挤压，从而实现推进剂的增压；通过控制活塞直线运动的速度，从而实现推进剂的按流量供应；电机通过联轴器带动螺杆进行旋转，螺杆旋转可以带动连接的活塞进行直线运动，从而将旋转运动转化成直线运动，这样就大大减少了增压输送系统占据的空间，提高了发动机的空间利用率；本专利技术采用电机和活塞实现推进剂的供应，相比于气瓶挤压方式来说，系统质量更轻；仅通过电机控制活塞运动就能够实现推进剂的增压与按流量输送，系统组成简单、可控性强。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的结构示意图。
[0019]其中：1、壳体；2、驱动电机；3、活塞；4、螺杆；5、轴承座；6、固定支架；7、定位支架；8、抽气孔。
具体实施方式
[0020]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0021]本专利技术公开了一种基于活塞驱动的液体火箭发动机推进剂储箱，如图1所示，包括壳体1、驱动电机2、活塞3、螺杆4、轴承座5。
[0022]壳体1为封闭结构，壳体1内储存有液体推进剂，壳体1具有相对设置的入口和出口，壳体1出口通过管路与液体火箭发动机推力室连通，驱动电机2与壳体1相对设置，驱动电机2靠近壳体1的入口处设置。
[0023]活塞3位于壳体1内腔，螺杆4位于壳体1内腔，螺杆4通过联轴器与驱动电机2相连接，螺杆4的走向与活塞3的走向垂直，螺杆4贯穿活塞3中心向壳体1的出口处延伸，轴承座5位于壳体1内腔，轴承座5固定在壳体1的出口处，轴承座5与壳体1内壁固定连接，轴承座5的中心位置与螺杆4的自由端固定连接，轴承座5的安装轴线与螺杆4的轴线重合，其中，活塞3用于在螺杆4的带动下推动壳体1内的液体推进剂向出口运动，进而提高液体推进剂流经出口时的压力。
[0024]本专利技术还包括：固定支架6，固定支架6有多根水平设置的固定横杆组成，多根固定横杆相互平行且环绕壳体1入口设置，多根固定横杆的一端与壳体1外壁固定连接，多根固定横杆的另一端分别与驱动电机2固定连接，固定支架6用于对驱动电机2进行支撑和固定。
[0025]本专利技术还包括：定位支架7，定位支架7位于壳体1内腔，定位支架7由多根定位支杆组成，各定位支杆绕壳体1出口设置，各定位支杆的一端与壳体1内壁固定连接，各定位支杆的另一端与轴承座5靠近出口的一侧固定连接，定位支架7用于对轴承座5进行支撑和定位。
[0026]壳体1由壳本体和两个封头相互通过法兰连接而成。壳体1上开设有抽气孔8，抽气
孔8用于在推进剂加注完后，将壳体1内抽真空并充入氮气，保证壳体1内没有氧气。
[0027]系统工作时，电机输出的旋转轴通过联轴器带动螺杆4进行旋转，活塞3由于螺纹的连接作用可以沿着螺杆4向右移动，对液体推进剂进行挤压，提高推进剂流经壳体1出口时的压力；通过控制电机的输出功率可以改变螺杆4的转速，从而控制活塞3的运动速度，进而控制壳体1出口处推进剂的流量。
[0028]在推进剂加注完后，通过抽气孔8将壳体1内腔抽真空，然后充入氮气，保证壳体1内没有氧气，确保推进剂贮存安全。工作时，先启动电机，驱动活塞3挤压推进剂，从而提高推进剂的压强到预定值，而后打开推进剂供应阀门，通过控制活塞3的移动速度来改变推进剂的流量。
[0029]液体火箭发动机的推进剂供应系统占用了发动机较大的空间与质量，如果能够设计更小、更轻的供应系统，就能够提高发动机的性能。本专利技术采用电机伺服活塞驱动推进剂供应不仅能够实现供应压强的自适应调节，还能够通过调节电机转速，改变推进剂的供应流量，实现智能调节。此外，采用电机以及活塞代替传统的挤压式供应方式的气瓶及组件或泵压式供应系统的涡轮泵及组件，可以降低系统的复杂程度，减轻系统的质量，减少系统的体积。
[0030]现有技术为了提高贮箱空间利用率、减轻贮箱重量，可以在挤压式推进剂贮箱的气体与推进剂之间加装一柔性膜，柔性膜通过活塞与贮箱内壁连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于活塞驱动的液体火箭发动机推进剂储箱，其特征在于，包括：壳体(1)，为封闭结构，其内储存有液体推进剂，具有相对设置的入口和出口，其出口通过管路与液体火箭发动机推力室连通，驱动电机(2)，与所述壳体(1)相对设置，且靠近所述壳体(1)的入口处设置，活塞(3)，位于所述壳体(1)内腔，螺杆(4)，位于所述壳体(1)内腔，其通过联轴器与所述驱动电机(2)相连接，其走向与所述活塞(3)的走向垂直，且贯穿所述活塞(3)中心向壳体(1)的出口处延伸，轴承座(5)，位于所述壳体(1)内腔，并固定在壳体(1)的出口处，其与壳体(1)内壁固定连接，其中心位置与螺杆(4)的自由端固定连接，其安装轴线与螺杆(4)的轴线重合，其中，所述活塞(3)用于在螺杆(4)的带动下推动壳体(1)内的液体推进剂向壳体(1)出口运动，进而提高液体推进剂流经出口时的压力。2.根据权利要求1所述的一种基于活塞驱动的液体火箭发动机推进剂储箱，其特征在于，还包括：固定支架(6)，所述固定支架(6)有多根水平设置的固定横杆组成，多根所...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏祥庚，贺洋，朱韶华，秦飞，韩纪昆，宋泽林，何渊博，朱延超，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：