一種可排氣式表面張力貯箱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空航天技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可在微重力條件下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定蓄液排氣的可排氣式表面張力貯箱。
【背景技術(shù)】
[0002]在軌補(bǔ)加技術(shù)對(duì)于延長(zhǎng)航天器壽命和降低成本具有重要意義。世界各主要航天大國(guó)都已經(jīng)掌握了在軌加注技術(shù)或開(kāi)展了相關(guān)研究工作。
[0003]早在上世紀(jì)七十年代，俄羅斯(前蘇聯(lián))的進(jìn)步號(hào)飛船向其空間站成功執(zhí)行了液體推進(jìn)劑(N204和UDMH)的傳輸任務(wù)，隨后俄羅斯完成了和平號(hào)空間站和國(guó)際空間站的“星辰號(hào)”和“曙光號(hào)”的補(bǔ)加任務(wù)。
[0004]美國(guó)NASA也對(duì)推進(jìn)劑直接傳輸加注技術(shù)展開(kāi)了大量的相關(guān)研究工作，并進(jìn)行了飛行試驗(yàn)，包括:
[0005]1984年STS-41G飛行任務(wù)，對(duì)在軌推進(jìn)劑補(bǔ)加系統(tǒng)進(jìn)行了在軌試演，進(jìn)行了 6次共計(jì)142kg的肼推進(jìn)劑傳輸；
[0006]1992年STS-53飛行任務(wù)，進(jìn)行了液體推進(jìn)劑獲取與傳輸加注試驗(yàn)的第一次在軌試驗(yàn)(FARE-1)，研究篩網(wǎng)通道式表面張力貯箱的補(bǔ)加性能；
[0007]1993年STS-57飛行任務(wù)，進(jìn)行了液體推進(jìn)劑獲取與傳輸加注試驗(yàn)的第二次在軌試驗(yàn)(FARE-1I)試驗(yàn)，研究板式表面張力貯箱的補(bǔ)加性能；
[0008]1996年STS-77飛行任務(wù)，進(jìn)行了排氣式加注試驗(yàn)，并對(duì)其在航天器加速條件下的液體位置恢復(fù)能力進(jìn)行測(cè)試；
[0009]2007年3月美國(guó)軌道快車項(xiàng)目(Orbital Express, 0E)發(fā)射在軌服務(wù)衛(wèi)星ASTRO和客戶星NextSat，演示了兩星之間推進(jìn)劑(肼)的往返傳輸。流體傳輸過(guò)程驗(yàn)證了單組元推進(jìn)劑肼從ASTRO傳輸?shù)絅extSat，及從NextSat傳輸?shù)紸STR0，采用了氣墊交換補(bǔ)加和氣墊壓縮補(bǔ)加兩種補(bǔ)加方法。
[0010]日本于1997年發(fā)射ETS-7工程實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，演示了燃料貯箱在軌可替換單元ORU(Orbital Replaceable Unit)模塊的在軌更換。
[0011]歐洲為國(guó)際空間站研制的自動(dòng)轉(zhuǎn)移飛行器(簡(jiǎn)稱ATV)，于2008年3月發(fā)射，為國(guó)際空間站補(bǔ)加了 280千克的UDMH(偏二甲肼)推進(jìn)劑燃料和530千克的四氧化二氮(N204)。
[0012]常用的在軌補(bǔ)加技術(shù)主要有氣墊壓縮補(bǔ)加、氣墊交換補(bǔ)加、氣墊降壓補(bǔ)加和貯箱防空補(bǔ)加等型式。
[0013]對(duì)應(yīng)氣墊降壓補(bǔ)加方案，需要設(shè)計(jì)一種可以一方面滿足降低貯箱壓力，另一方面又避免貯箱內(nèi)推進(jìn)劑逸出的貯箱方案。目前的表面張力貯箱無(wú)論是通道式還是板式都是以通過(guò)增壓氣體擠壓液體排出貯箱，進(jìn)而供應(yīng)給推進(jìn)系統(tǒng)下游發(fā)動(dòng)機(jī)為工作要求，不涉及蓄留液體排放氣體的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種可排氣式表面張力貯箱，能夠在微重力環(huán)境下穩(wěn)定蓄留液體、實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定蓄液排氣。
[0015]本發(fā)明公開(kāi)了一種可排氣式表面張力貯箱，包括殼體、設(shè)于殼體頂部的氣嘴、設(shè)于殼體底部的液嘴、設(shè)于殼體內(nèi)且一端與氣嘴相連接的排氣裝置、設(shè)于殼體的蓄液器上壓板、頂端通過(guò)壓緊螺母與蓄液器上壓板中心處相連接的蓄液器芯軸、安裝在蓄液器芯軸中部位置的蓄液器大支撐板、安裝在蓄液器芯軸底部位置的蓄液器下壓板、設(shè)于殼體內(nèi)且從下往上與液嘴呈一體結(jié)構(gòu)連接的毛細(xì)元件和蓄液器小支撐板，所述蓄液器芯軸底端與蓄液器小支撐板中心處相連接，所述蓄液器大支撐板與蓄液器下壓板之間設(shè)有若干蓄液器大葉片，所述蓄液器下壓板與殼體內(nèi)壁之間設(shè)有若干蓄液器小葉片。
[0016]其中，所述排氣裝置包括內(nèi)金屬支撐骨架、氟塑料微孔濾膜和外氟塑料支撐骨架，所述氟塑料微孔濾膜通過(guò)內(nèi)金屬支撐骨架和外氟塑料支撐骨架夾持，所述內(nèi)金屬支撐骨架和外氟塑料支撐骨架夾持部的頂端與氣嘴相連接，其中氟塑料微孔濾膜具有低表面能、超疏水性能，與常規(guī)推進(jìn)劑如(Ν2Η4、Ν204等)不相容。
[0017]其中，所述內(nèi)金屬支撐骨架和外氟塑料支撐骨架均為薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)金屬支撐骨架和外氟塑料支撐骨架外表面均呈錐面結(jié)構(gòu)；所述內(nèi)金屬支撐骨架和外氟塑料支撐骨架上均有分布有若干直徑為4mm的圓孔，所述內(nèi)金屬支撐骨架上的圓孔面積至少為內(nèi)金屬支撐骨架面積的20%，所述外氟塑料支撐骨架上的圓孔面積至少為外氟塑料支撐骨架面積的20%，所述內(nèi)金屬支撐骨架上的圓孔與外氟塑料支撐骨架上的圓孔一一對(duì)應(yīng)。
[0018]其中，所述毛細(xì)元件(14)泡破點(diǎn)至少為lOOOPa，其加工型式可以為電火花打孔、化學(xué)腐蝕微孔、粉末冶金等。
[0019]其中，所述蓄液器下壓板、蓄液器大支撐板、蓄液器上壓板分別與蓄液器芯軸螺紋連接。
[0020]其中，所述蓄液器小支撐板周邊均勾設(shè)有寬度為0.625mm至0.7mm的卡槽，所述卡槽數(shù)量為16個(gè)和24個(gè)中一種，所述蓄液器下壓板上設(shè)有8個(gè)寬度為0.625mm至0.7mm的福射卡槽和若干支腳卡槽。
[0021]其中，蓄液器小葉片插入至蓄液器小支撐板卡槽內(nèi)，所述蓄液器小葉片底側(cè)設(shè)有與支腳卡槽相適配的支腳，蓄液器小葉片底側(cè)的支腳插入至蓄液器下壓板上的支腳卡槽，所述支腳卡槽的數(shù)量和位置與蓄液器小葉片底側(cè)的支腳相對(duì)應(yīng)，所述蓄液器下壓板上還均有分布有若干直徑為4_的圓孔，保證蓄液器下壓板前后的液體暢通。
[0022]其中，所述蓄液器大支撐板上側(cè)面周向均勾分布有8個(gè)寬度為0.625mm至0.7mm的卡槽，所述蓄液器上壓板下側(cè)面周向均勾分布有8個(gè)寬度為0.625mm至0.7mm的卡槽。
[0023]其中，所述蓄液器大葉片上下兩端分別插入蓄液器上壓板和蓄液器大支撐板卡槽，所述蓄液器芯軸頂端穿過(guò)蓄液器上壓板并通過(guò)壓緊螺母固定，所述蓄液器上壓板和蓄液器大支撐板上還均有分布有若干直徑為4mm的圓孔，保證蓄液器上壓板和蓄液器大支撐板前后的液體暢通。
[0024]其中，所述蓄液器小葉片厚度為0.45mm至0.55mm，所述蓄液器大葉片厚度為0.45mm至0.55mm，其中蓄液器小葉片和蓄液器大葉片均采用線切割成型。
[0025]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果在于:
[0026](1)本發(fā)明的可排氣式表面張力貯箱，首次將氟塑料微孔濾膜作為作為排氣的關(guān)鍵元件，常重力下性能可以考核；
[0027](2)本發(fā)明的可排氣式表面張力箱，將蓄液器做成大小蓄液器相結(jié)合的方式，小蓄液器保證出液口穩(wěn)定地蓄留推進(jìn)劑，大蓄液器輔助限制貯箱內(nèi)氣泡的位置，大小蓄液器組合既滿足功能需求，又使貯箱輕質(zhì)化。
[0028](3)本發(fā)明的可排氣式表面張力貯箱，對(duì)毛細(xì)元件的泡破點(diǎn)要求進(jìn)一步降低，毛細(xì)元件的加工方式可以選用電火花打孔、化學(xué)腐蝕微孔、粉末冶金等，易成型、性能穩(wěn)定。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1為一種可排氣表面張力箱實(shí)施例的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0030]圖2為圖1在微重力環(huán)境下氣液分布及排氣原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]本發(fā)明結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，一種可排氣式表面張力貯箱，如圖1所不，包括殼體5、設(shè)于殼體5頂部的氣嘴1、設(shè)于殼體5底部的液嘴15、設(shè)于殼體5內(nèi)且一端與氣嘴1相連接的排氣裝置、設(shè)于殼體5的蓄液器上壓板7、頂端通過(guò)壓緊螺母6與蓄液器上壓板7中心處相連接的蓄液器芯軸8、安裝在蓄液器芯軸8中部位置的蓄液器大支撐板
9、安裝在蓄液器芯軸8底部位置的蓄液器下壓板11、設(shè)于殼體5內(nèi)且從下往上與液嘴15呈一體結(jié)構(gòu)連接的毛細(xì)元件14和蓄液器小支撐板13，所述蓄液器芯軸8底端與蓄液器小支撐板13中心處相連接，所述蓄液器大支撐板9與蓄液器下壓板11之間設(shè)有若干蓄液器大葉片10，所述蓄液器下壓板11與殼體5內(nèi)壁之間設(shè)有若干蓄液器小葉片12。
[0032]所述排氣裝置包括內(nèi)金屬支撐骨架2、氟塑料微孔濾膜3和外氟塑