高温高压绝热复合气瓶及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高温高压复合气瓶及其制备方法。该高温高压复合气瓶，包括位于两端的接管嘴和位于中部的瓶体，所述瓶体从内到外依次由瓶体耐烧蚀层、瓶体隔热层和瓶体增强层构成；所述接嘴管从内到外依次由接嘴管耐烧蚀层、接嘴管隔热层和接嘴管金属件构成。其制造方法依次包括以下步骤：设计气瓶瓶体和接管嘴、制作接管嘴、制作气瓶木芯模、制作瓶体耐烧蚀层、在瓶体耐烧蚀层两端各粘接一个接管嘴后固化成型、制作瓶体隔热层、制作瓶体增强层，从而完成复合气瓶的制造。实践证明，该复合气瓶能耐长时间高温、耐高压而且质轻，其制备方法工艺条件简单，操作简便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于飞行器固体姿控动力系统设备
，具体指一种。
技术介绍
固体姿控动力系统用于飞行器的轨道转移、末速修正、姿态控制，主要有冷气系统、单/双组元液体系统以及固体姿控动力系统等。其中固体姿控系统是采用固体燃料为能源，当需要使用时，将高能固体燃料通过电点火器引燃，产生高温高压气体，作为能源进行姿态控制。一旦姿态需要修正，高温燃气可经电磁阀控制其通、断，从喷管排放，产生所需的推力。复合气瓶是固体姿控动力系统中在预定时间内存储高温、高压燃气的内压装置，由位于两端起连接作用的接管嘴与位于中间的瓶体构成。针对需要高总冲、大推力的飞行器，复合气瓶在承高压的同时还需解决长时间隔热难题，因此气瓶不仅是固体姿控动力系统的关键部件，同时也是技术难点之一。复合气瓶作为内压容器，其接管嘴结构、增强层缠绕厚度参照QJ 2284-92《固体火箭发动机燃烧室壳体强度计算方法》进行计算，耐烧蚀层和增强层厚度则根据加载温度采用有限元分析计算得出。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种高温高压复合气瓶及其制备方法，该复合气瓶能耐长时间高温、耐高压而且质轻，其制备方法工艺条件简单，操作简便。为实现上述目的，本专利技术的高温高压复合气瓶，包括位于两端的接管嘴和位于中部的瓶体，其特殊之处在于所述瓶体从内到外依次由瓶体耐烧蚀层、瓶体隔热层和瓶体增强层构成；所述接嘴管从内到外依次由接嘴管耐烧蚀层、接嘴管隔热层和接嘴管金属件构成。本专利技术的高温高压绝热复合气瓶的制造方法，其特殊之处在于它依次包括以下步骤I)根据复合气瓶工作温度、工作压强、重量和容积的要求，计算出瓶体的瓶体耐烧蚀层、瓶体隔热层、瓶体增强层的结构和厚度参数，以及计算出与所述瓶体相适配的接管嘴的接嘴管耐烧蚀层、接嘴管隔热层、接嘴管金属件的结构和尺寸参数；2)按照计算确定的要求制作接管嘴的各组成部件包括构成接嘴管耐烧蚀层的预成型体、构成接管嘴隔热层的裁剪胶片、以及加工好的接管嘴金属件，并按照从内向外依次布置的顺序将其整体加压硫化成型；3)按照计算确定的要求制作与瓶体内衬相适应的木芯模；4)用无机耐高温胶粘剂浸润碳布制成碳布预浸料，将所述碳布预浸料包覆在木芯模上至设计的厚度，再在碳布预浸料外面包裹脱模布后缠绕纤维加压，然后放入烘箱中固化成型，出炉后，去除纤维和脱模布，机加工脱掉木芯模，形成瓶体耐烧蚀层；5)在瓶体耐烧蚀层两端各粘接一个接管嘴，固化成型；6)在瓶体耐烧蚀层外部粘贴隔热胶片至设计的厚度，并在隔热胶片外缠绕纤维加压，然后放入烘箱中预硫化处理，出炉后清除外表面纤维，形成瓶体隔热层；7)在瓶体隔热层外缠绕碳纤维增强树脂基复合材料至设计的厚度，然后置于烘箱中进行共固化处理，形成瓶体增强层，从而完成复合气瓶的制造。优选地，所述步骤4)中，固化成型的条件依次为15 25°C保温I. 5^2. 5h，升温至35 45 °C保温I. 5 2. 5h，升温至55 65 °C保温I. 5 2. 5h，升温至75 85 °C保温I. 5 2. 5h，升温至90 95°C保温I. 5 2. 5h，升温至ll(Tl3(TC保温I. 5 2. 5h，升温至14(Tl6(TC保温I.5 2. 5h，最后升温至17(Tl90°C保温5 7h。 进一步地，所述步骤6)中，隔热胶片采用三元乙丙。再进一步地，所述步骤6)中，预硫化处理的条件为100°C保温lh。还进一步地，所述步骤4)和步骤6)中，缠绕纤维加压的压力为15 18N/股。更进一步地，所述步骤7)中，共固化处理的条件为95°C保持3h，接着升温至125°C保持2h，然后升温至150°C保持6h。又进一步地，所述步骤3)中，接管嘴耐烧蚀层(6)采用碳纤维增强酚醛丁腈树脂本专利技术通过将气瓶设置为多层复合结构，实现耐高温、耐高压、抗烧蚀、隔热、密封以及强度等要求，通过优化多层复合结构设计和成型工艺过程，满足气瓶高温、高压、长时间的工作需要。本专利技术工艺简单、成本低廉、质量轻并且可以直接成型附图说明图I是一种高温高压绝热复合气瓶的剖视结构示意图。图2是图I中接嘴管的放大结构示意图。具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。实施例I图I和图2所示的一种高温高压绝热复合气瓶，由位于两端的接管嘴I和位于中部的瓶体2构成，接管嘴I与瓶体2固定连接，瓶体2从内到外依次包括耐烧蚀层3、隔热层4、增强层5，接嘴管I从内到外依次包括接嘴管耐烧蚀层6、接嘴管隔热层7、接嘴管金属件8构成。该高温高压绝热复合气瓶用于某固体姿控动力系统，其工作温度、工作压强、重量和气瓶容积的要求见表I :表I 气瓶容积 I彡40L 最高工作压强 15MPa权利要求1.一种高温高压绝热复合气瓶，包括位于两端的接管嘴(I)和位于中部的瓶体(2)，其特征在于所述瓶体(2)从内到外依次由瓶体耐烧蚀层(3)、瓶体隔热层(4)和瓶体增强层(5)构成；所述接嘴管(I)从内到外依次由接嘴管耐烧蚀层(6)、接嘴管隔热层(7)和接嘴管金属件(8)构成。2.—种权利要求I所述高温高压绝热复合气瓶的制造方法，其特征在于它依次包括以下步骤 1)根据复合气瓶工作温度、工作压强、重量和容积的要求，计算出瓶体(2)的瓶体耐烧蚀层(3)、瓶体隔热层(4)、瓶体增强层(5)的结构和厚度参数，以及计算出与所述瓶体(2)相适配的接管嘴(I)的接嘴管耐烧蚀层(6)、接嘴管隔热层(7)、接嘴管金属件(8)的结构和尺寸参数； 2)按照计算确定的要求制作接管嘴(I)的各组成部件包括构成接嘴管耐烧蚀层(6)的预成型体、构成接管嘴隔热层(7)的裁剪胶片、以及加工好的接管嘴金属件(8)，并按照从内向外依次布置的顺序将其整体加压硫化成型； 3)按照计算确定的要求制作与瓶体(2)内衬相适应的木芯模； 4)用无机耐高温胶粘剂浸润碳布制成碳布预浸料，将所述碳布预浸料包覆在木芯模上至设计的厚度，再在碳布预浸料外面包裹脱模布后缠绕纤维加压，然后放入烘箱中固化成型，出炉后，去除纤维和脱模布，机加工脱掉木芯模，形成瓶体耐烧蚀层(3)； 5)在瓶体耐烧蚀层(3)两端各粘接一个接管嘴(I)，固化成型； 6)在瓶体耐烧蚀层(3)外部粘贴隔热胶片至设计的厚度，并在隔热胶片外缠绕纤维加压，然后放入烘箱中预硫化处理，出炉后清除外表面纤维，形成瓶体隔热层(4)； 7)在瓶体隔热层(4)外缠绕碳纤维增强树脂基复合材料至设计的厚度，然后置于烘箱中进行共固化处理，形成瓶体增强层(6)，从而完成复合气瓶的制造。3.根据权利要求2所述高温高压绝热复合气瓶的制造方法，其特征在于所述步骤4)中，固化成型的条件依次为15 25°C保温I. 5^2. 5h，升温至35 45°C保温I. 5^2. 5h，升温至55 65°C保温I. 5^2. 5h，升温至75 85°C保温I. 5^2. 5h，升温至90 95°C保温I. 5^2. 5h，升温至110 13(TC保温I. 5 2. 5h，升温至14(Tl60°C保温I. 5 2. 5h，最后升温至17(Tl90°C保温5 7h。4.根据权利要求2或3所述高温高压绝热复合气瓶的制造方法，其特征在于所述步骤6)中，隔热胶片采用三元乙丙。5.根据权利要求2或3所述高温高压绝热复合气瓶的制造方法，其特征在于所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温高压绝热复合气瓶，包括位于两端的接管嘴（1）和位于中部的瓶体（2），其特征在于：所述瓶体（2）从内到外依次由瓶体耐烧蚀层（3）、瓶体隔热层（4）和瓶体增强层（5）构成；所述接嘴管（1）从内到外依次由接嘴管耐烧蚀层（6）、接嘴管隔热层（7）和接嘴管金属件（8）构成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：霍文静，邓德凤，黄泽勇，谭云水，魏虹，
申请(专利权)人：湖北三江航天江北机械工程有限公司，
类型：发明
国别省市：