【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于低温贮箱性能验证，特别涉及一种空间低温性能综合验证贮箱及空间低温性能综合验证方法，适用于液氢、液氧和液态甲烷等低温贮箱绝热性能、抗力学性能和流体管理性能等单项和/或组合验证。
技术介绍
1、液氢/液氧等低温推进剂组合由于其比冲高、无毒无污染，是深空探测的首选推进剂。实际工程应用过程中，地面对流和空间辐射等复杂恶劣的热环境和力环境给低温贮箱应用带来很大困难。低温贮箱在绝热、强度、刚度的综合验证一直是困扰大型低温飞行器的关键问题之一，目前并无对低温贮箱进行综合验证的有效方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种空间低温性能综合验证贮箱及其间低温性能综合验证方法，解决了低温贮箱在绝热、强度、刚度的综合验证难以实现的技术问题。本专利技术中空间低温性能综合验证贮箱可以验证低温贮箱的绝热性能、贮箱壳体的抗力学性能和贮箱内部流体管理性能。综合验证贮箱接口齐全可应用于单相技术的功能与性能验证，也可应用于不低于-253℃的低温贮箱系统综合性能验证。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种空间低温性能综合验证贮箱，包括依次连接的上封头、柱段和下封头；
4、上封头包括上底壳和设于上底壳上的测量法兰、增压法兰、排气法兰和加注法兰；测量法兰用于安装温度测量装置或压力测量装置；增压法兰用于安装增压设备；排气法兰为贮箱内气体的排气口；加注法兰用于连接低温介质加注设备；
5、下封头包括下底壳和设于下
6、进一步的，上封头还包括设于上底壳上的人口法兰；
7、下封头还包括设于下底壳上的底部法兰，底部法兰为贮箱内低温介质的泄出口，底部法兰用于安装贮箱内低温介质装填量测量设备。
8、进一步的，上底壳和下底壳为椭球壳或蝶形壳，厚度不小于1.5倍工作压力下考虑焊接损失时的设计厚度；
9、上底壳采用板材旋压或超塑工艺成型。
10、进一步的，上底壳顶部开设人口法兰焊接孔；
11、分别在在上底壳的+x轴向、+y轴向、-x轴向、+y轴与-x轴角平分线方向，开测量法兰焊接孔、增压法兰焊接孔、排气法兰焊接孔和加注法兰焊接孔，法兰方位布局避免应用干涉，各法兰中心轴距上底壳的距离轴线不小于750mm；
12、热力排气法兰与排气法兰同轴，便于热力学排气装置安装与使用；
13、x轴与y轴相互垂直，x轴与y轴所在平面与贮箱轴线垂直。
14、进一步的，人口法兰的法兰颈与法兰盘采用圆弧过渡，人口法兰的法兰颈厚度由人口法兰厚度渐变为上底壳厚度。
15、进一步的，人口法兰采用双层密封，内层密封采用环形接面密封，外层密封采用刃口密封；
16、外层密封高于内层密封，设外层密封与内层密封的高度之差为d1，内层密封的厚度为d2，d1-d2≥5mm；
17、人口法兰厚度由上底壳厚度决定其最大厚度，防止人口法兰由重力作用产生相对上底壳轮廓的下凹变形，同时考虑双层密封法兰厚度与双层密封法兰间隙。
18、进一步的，测量法兰、增压法兰、排气法兰、加注法兰、热力排气法兰和底部法兰的轴向铅直。
19、进一步的，上封头和柱段之间通过上连接框连接，下封头和柱段之间通过下连接框连接；
20、上连接框与下连接框的结构相同；
21、连接框包括筒形部分和锥面部分，锥面部分的大端连接于筒形部分内壁且位于筒形部分的两端之间；
22、上连接框的锥面部分的小端向上与上底壳焊接，上连接框的筒形部分的下端与柱段焊接，筒形部分的上端与外部支撑连接；下连接框的锥面部分的小端向下与下底壳焊接，下连接框的筒形部分的上端与柱段焊接，筒形部分的下端与外部支撑连接；
23、锥面部分与筒形部分的连接位置采用圆弧过渡，过渡圆弧半径根据贮箱外载作用的拉力和弯矩通过有限元优化分析确定。
24、进一步的，柱段为采用多块弧形的加筋壁板组合而成的圆柱形；
25、加筋壁板通过机铣或化铣加工得到；
26、加筋壁板的中间区域为蒙皮加筋结构，四周区域为非加筋焊接区域。
27、加筋壁板的蒙皮厚度和加强筋的尺寸分别通过单元网格蒙皮的强度和加强筋网络的刚度在界面位移协调方法确定。
28、上述一种空间低温性能综合验证贮箱的应用方法，包括：
29、首先通过人口法兰将热力学排气装置对应贮箱内部设备，同时通过热力排气法兰安装热力学排气装置对应逐项贮箱外部设备，进而封闭人口；
30、然后通过测量法兰安装贮箱内部温度和压力分布测量验证设备，通过排气法兰安装泄压排气装置和排气流量测量装置；
31、接下来通过安装在加注法兰的加注设备向贮箱内加注规定量低温介质，伴随外部热载荷输入贮箱压力升高，同时由于重力作用产生热分层；
32、然后根据安装于测量法兰设备所采集数据进行热力学排气装置的运行，达到控制贮箱内部压力和抑制贮箱内部热分层。
33、上述一种空间低温性能综合验证贮箱的空间低温性能综合验证方法，包括：
34、低温贮箱的绝热性能的验证，具体步骤为：
35、首先在贮箱外壁进行抗对流泡沫喷涂、抗辐射多层绝热和低温隔热支撑将绝热后低温贮箱放入模拟使用环境的试验设施内部，同时在泡沫、多层和支撑上布置温度传感器，获得外部环境漏热参数；
36、然后通过安装于测量法兰上的测温耙和压力传感器等测量验证设备，获得模拟工作状态下低温贮箱内部温度和压力分布；
37、然后通过安装于排气法兰上的泄压排气装置，保证贮箱安全；通过安装于排气法兰上的排气流量测量装置用于测量受热蒸发液氢量；
38、然后其后通过盲板封闭除加注法兰其他法兰接口，封闭贮箱内部；
39、接下来通过安装在加注法兰的加注设备向贮箱内加注规定量低温介质；
40、最后按照试验要求开启试验设施内部模拟使用环境，通过排气法兰上排气流量测量装置测量受热蒸发液氢量，获取低温贮箱漏热蒸发量，验证低温贮箱绝热性能。
41、贮箱壳体的抗力学性能验证，具体步骤为：
42、首先通过下连接框面与力学试验台连接，上连接框面与模拟配重连接；
43、其次通过安装于贮箱上封头、柱段和下封头上的各种焊缝和蒙皮等特征位置的位移、应变和声发射传感器获取抗力学性能验证过程中力学参数，确定贮箱是否满足设计性能和试验控制指标；
44、然后通过安装于测量法兰上的温度测量装置和压力测量装置测量抗力学性能验证过程中低温贮箱内压力变化情况和低温贮箱内气体和液体分布情况；
45、接下来通过安装于增压法兰上的扩能器向贮箱内部增压至工作压力或者试验设定压力；
46、然后通过安装于排气法兰上的贮箱压力控制安全泄放装置，结合安装于测量法兰上的压力测量装置，确保贮箱抗力学性能本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种空间低温性能综合验证贮箱，其特征在于，包括依次连接的上封头、柱段和下封头；
2.根据权利要求1所述的一种空间低温性能综合验证贮箱，其特征在于，上封头还包括设于上底壳(1)上的人口法兰(5)；
3.根据权利要求1所述的一种空间低温性能综合验证贮箱，其特征在于，上底壳(1)和下底壳(4)为椭球壳或蝶形壳，厚度不小于1.5倍工作压力下考虑焊接损失时的设计厚度；
4.根据权利要求2所述的一种空间低温性能综合验证贮箱，其特征在于，上底壳(1)顶部开设人口法兰焊接孔；
5.根据权利要求2所述的一种空间低温性能综合验证贮箱，其特征在于，人口法兰(5)采用双层密封，内层密封采用环形接面密封，外层密封采用刃口密封；
6.根据权利要求1所述的一种空间低温性能综合验证贮箱，其特征在于，测量法兰(6)、增压法兰(7)、排气法兰(8)、加注法兰(9)、热力排气法兰(10)和底部法兰(11)的轴向铅直。
7.根据权利要求1所述的一种空间低温性能综合验证贮箱，其特征在于，上封头和柱段之间通过上连接框连接，下封头和柱段之间通过下连接
8.根据权利要求1所述的一种空间低温性能综合验证贮箱，其特征在于，柱段为采用多块弧形的加筋壁板组合而成的圆柱形；
9.根据权利要求1所述的一种空间低温性能综合验证贮箱，其特征在于，贮箱的使用方法包括：
10.如权利要求1-9任一项所述的一种空间低温性能综合验证贮箱的空间低温性能综合验证方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种空间低温性能综合验证贮箱，其特征在于，包括依次连接的上封头、柱段和下封头；
2.根据权利要求1所述的一种空间低温性能综合验证贮箱，其特征在于，上封头还包括设于上底壳(1)上的人口法兰(5)；
3.根据权利要求1所述的一种空间低温性能综合验证贮箱，其特征在于，上底壳(1)和下底壳(4)为椭球壳或蝶形壳，厚度不小于1.5倍工作压力下考虑焊接损失时的设计厚度；
4.根据权利要求2所述的一种空间低温性能综合验证贮箱，其特征在于，上底壳(1)顶部开设人口法兰焊接孔；
5.根据权利要求2所述的一种空间低温性能综合验证贮箱，其特征在于，人口法兰(5)采用双层密封，内层密封采用环形接面密封，外层密封采用刃口密封；
6...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱洪来，刘磊，汪旭东，刘旭辉，周成，万磊，赵立伟，张兆鑫，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。