專利名稱：火箭貯箱出流管理裝置的制作方法
技術領域：
本新型屬于管理裝置，具體涉及一種火箭貯箱出流管理裝置。
背景技術：
運載火箭貯箱內液體推進劑出流后期，出現的漩渦或液面塌陷會使進入管路的推進劑夾帶著氣體，而推進劑夾氣可能引起渦輪泵氣蝕，嚴重影響發動機正常工作。設計適當的消漩、防塌裝置來防止或推遲漩渦、塌陷的發生，減少貯箱不可用推進劑的質量，提高貯箱內推 進劑的利用率，是保證運載火箭動力系統正常工作且提高運載火箭運載能力的有效途徑。出流漩渦是造成推進劑大量剩余的主要原因，出流漩渦有整體漩渦和局部漩渦之分，貯箱出流管理中消漩是首要考慮的因素也是主要考慮的因素。也正是由于目前國內外消漩器主要考慮消漩而忽略了出流管理中消除低液面塌陷、減少流阻損失以及過濾雜質等特點也不能稱之為出流管理裝置。目前國內外常用的消漩器如下圖1、圖2所示。國內的消漩器組件主要有倒錐、蓋板和十字分隔板等，其中采用倒錐加小十字隔板的結構形式的消漩器最為普遍。圖1中，國內第一種消漩器(倒錐加小十字隔板)，國內第二種消漩器(大十字隔板加小圓形蓋板)，國內第三種消漩器(圓形蓋板加小十字隔板)三中消旋器都具有較好的消除整體漩渦的能力，但是消除局部漩渦的能力較差。尤其是國內第三種消漩器結構形式的蓋板消漩器，性能不穩定，位置擺放的高低都會影響實際的消漩能力，因此可靠性和實用性略低。國內在出流管理中較少的使用多孔介質構件，國外第一種消漩器中的大十字隔板打孔目的也只要是為了減輕結構重量。但是從圖2中可以看到，國外的消漩器較多的使用多孔介質構件。尤其是國外第一種消漩器結構形式使用了致密的金屬網篩來提高貯箱內液體推進劑的利用率，而國外第二種消漩器則與國內第三種消漩器形式基本一致。貯箱液體推進劑在出流過程中出流出流漩渦之外，低液面塌陷也是影響利用率的重要因素。消除整體漩渦能夠提高貯箱內液體推進劑309^50%的利用率，而消除低局部漩渦和低液面塌陷能夠提高貯箱內59^10%的推進率利用率。以上國內外消旋器除了國外第一種消漩器結構形式之外，基本只具有整體漩渦消除能力。局部漩渦消除能力較弱，并且基本不具有防止低液面塌陷的能力，在消除整體漩渦之后不具備進一步提高液體推進劑利用的能力。國外第一種消漩器是國外第二種消漩器的改進型，具有出流管理裝置的特點，使用網篩增強的局部漩渦以及低液面的消除能力，但是在整體漩渦的消除能力上有所削弱，當中心整體漩渦很強時可以穿通頂部網篩，導致輸送管夾氣，并且在消漩器內氣體的自由排放存在一些問題，因此可靠性有所降低。
發明內容本新型的目的是針對現有技術缺陷，提供一種具有很強的整體漩渦、局部漩渦、低液面塌陷消除能力的火箭貯箱出流管理裝置。本新型是這樣實現的:一種火箭貯箱出流管理裝置，包括從下往上依次設置的是金屬網篩、錐形骨架、防漩隔板、排氣孔、消漩圓盤。如上所述的一種火箭貯箱出流管理裝置，其中，所述的金屬網篩為具有阻止局部漩渦及塌陷夾雜氣體進入輸送管內和雜質過濾功能的金屬方孔編織網。如上所述的一種火箭貯箱出流管理裝置，其中，所述的錐形骨架為具有支撐金屬網篩功能的多孔骨架錐型薄板結構。如上所述的一種火箭貯箱出流管理裝置，其中，所述的火箭貯箱出流管理裝置為招合金或是鈦合金。如上所述的一種火箭貯箱出流管理裝置，其中，防漩隔板為八片鋁合金或是鈦合金多孔薄板，呈輻射狀置于錐形骨架上面。如上所述的一種火箭貯箱出流管理裝置，其中，排氣孔為圓柱形帶孔零件，位于八塊防漩隔板的中心位置，也是錐形骨架的正上方。如上所述的一種火箭貯箱出流管理裝置，其中，消漩圓盤為圓錐形部件，該部件與排氣孔螺紋連接，其錐角與錐形骨架以及防漩隔板一樣皆為15°，安裝的時候圓盤的錐角朝上。本新型的效果是具有很強的整體漩渦、局部漩渦、低液面塌陷消除能力同時具有小流阻和雜質過濾等特點，能較大的提高火箭貯箱液體推進劑的利用率，同時使用方便，可
靠性高的出流管理裝置。
圖1a是國內常見的第一種消漩器；圖1b是國內常見的第二種消漩器；圖1c是國內常見的第三種消漩器；圖2a是國外常見的第一種消漩器；圖2b是國外常見的第二種消漩器；圖3是火箭貯箱出流管理裝置的結構示意圖；圖4是火箭貯箱出流管理裝置在貯箱中位置的示意圖；圖5是排氣孔結構的示意圖；圖6是防漩隔板與排氣孔連接的示意圖；圖7是排氣孔與錐形骨架連接的示意圖；圖8是消漩圓盤與排氣孔連接的示意圖。圖中1.金屬網篩、2.錐形骨架、3.防漩隔板、4.連接螺釘、5.排氣孔、6.消漩圓盤、7.倒椎體、8.十字隔板、9.圓蓋板。
具體實施方式
如附圖3和圖4所示，一種火箭貯箱出流管理裝置，包括從下往上依次設置的是金屬網篩1、錐形骨架2、防漩隔板3、排氣孔5、消漩圓盤6。其整體結構重量約為3kg，主要材質為鋁合金或是鈦合金。整體高度0. 11m，最大直徑0.6m。金屬網篩I為金屬方孔編織網，是雜質過濾、防止低液面塌陷夾氣以及消除局部出流漩渦的主要功能部件。金屬網篩的空隙處的表面張力具有氣泡攔截的能力，因此能夠阻止局部漩渦及塌陷夾雜氣體進入輸送管內。同時致密的金屬網篩還具有雜質過濾功能。錐形骨架2為鋁合金或是鈦合金多孔薄板結構，主要功能是支撐金屬網篩I。錐形的骨架結構能夠將推進劑加注過程中的氣體全部聚集在骨架錐頂，有利于在推進劑加注時將氣體順利排盡。防漩隔板3為八片鋁合金或是鈦合金多孔薄板，呈輻射狀置于錐形骨架2上面。該結構主要功能是為了消除出流過程中液體推進劑的旋轉勢能和流動導向，從而可以避免出流過程中整體漩渦的出現。排氣孔5結構位于八塊防漩隔板3的中心位置，也是錐形骨架2的正上方。在加注過程中錐形骨架2將氣體聚集在錐頂在液體靜壓的驅動下將從該孔中排放到貯箱當中。上部與排氣孔5結構螺紋連接的是消漩圓盤6。其錐角與錐形骨架2以及防漩隔板3 —樣皆為15°。安裝的時候圓盤的錐角朝上。消漩圓盤6具有改變流動路徑，消除整體漩渦的作用。當在貯箱底部出口安裝出流管理裝置，液體推進劑繞過帶有錐角的消旋圓盤，在防漩隔板3的導流作用下，從消漩圓盤6與錐形骨架2之間流通虹吸式的穿過金屬網篩進入到發動機輸送管中，在整個流動過程當中，消旋圓盤和十字隔板8能夠很好的消處整體出流漩渦，而金屬網篩則起到了消除局部漩渦和低液面塌陷夾氣以及過濾雜質的作用。從而保證了在火箭貯箱整個出流過程當中輸送管中不夾雜這氣體和其它雜質，大幅度的調高了貯箱內液體推進劑的利用率，同時改善了為發動機的供液質量。該裝置使用時安裝在火箭貯箱的出流口處，具有消漩、防塌、過濾等能力。為了驗證本出流管理裝置的實際性能，設計了地面出流試驗對其性能進行驗證。將該裝置安裝在有機玻璃模型貯箱底部，并通過泵抽的方法將貯箱內的水抽出模擬液體推進劑出流過程，在出口處設立有機玻璃觀察窗，監視整個過程中貯箱內起漩以及出流管中的夾氣情況。通過對貯箱內液面和出流管處有機玻璃觀察窗口的觀察，在測試的流速范圍之內，沒有出現整體和局部漩渦出現，液體表面漂浮氣泡不旋轉，沒有低液面塌陷夾氣情況，直到貯箱內水流盡。有效利用率高達99%。加注過程采用從模型貯箱頂部加注和底部出流管加注兩種方法，在加注過程出流管理裝置內部氣體均被排出。
權利要求1.一種火箭貯箱出流管理裝置，其特征在于:包括從下往上依次設置的是金屬網篩(I)、錐形骨架(2)、防漩隔板(3)、排氣孔(5)、消漩圓盤(6)。
2.如權利要求1所述的一種火箭貯箱出流管理裝置，其特征在于:所述的金屬網篩(I)為具有阻止局部漩渦及塌陷夾雜氣體進入輸送管內和雜質過濾功能的金屬方孔編織網。
3.如權利要求1所述的一種火箭貯箱出流管理裝置，其特征在于:所述的錐形骨架(2)為具有支撐金屬網篩(I)功能的多孔骨架錐型薄板結構。
4.如權利要求3所述的一種火箭貯箱出流管理裝置，其特征在于:所述的火箭貯箱出流管理裝置為招合金或是鈦合金。
5.如權利要求1所述的一種火箭貯箱出流管理裝置，其特征在于:防漩隔板(3)為八片鋁合金或是鈦合金多孔薄 板，呈輻射狀置于錐形骨架(2)上面。
6.如權利要求5所述的一種火箭貯箱出流管理裝置，其特征在于:排氣孔(5)為圓柱形帶孔零件，位于八塊防漩隔板(3)的中心位置，也是錐形骨架(2)的正上方。
7.如權利要求6所述的一種火箭貯箱出流管理裝置，其特征在于:消漩圓盤(6)為圓錐形部件，該部件與排氣孔(5)螺紋連接，其錐角與錐形骨架(2)以及防漩隔板(3) —樣皆為15°，安裝的時候圓盤的錐角朝上。
專利摘要本實用新型屬于管理裝置，具體涉及一種火箭貯箱出流管理裝置。一種火箭貯箱出流管理裝置，包括從下往上依次設置的是金屬網篩、錐形骨架、防漩隔板、排氣孔、消漩圓盤。本實用新型的效果是具有很強的整體漩渦、局部漩渦、低液面塌陷消除能力同時具有小流阻和雜質過濾等特點，能較大的提高火箭貯箱液體推進劑的利用率，同時使用方便，可靠性高的出流管理裝置。
文檔編號F02K9/60GK202914201SQ20122053046
公開日2013年5月1日 申請日期2012年10月17日 優先權日2012年10月17日
發明者劉楨, 王麗霞, 張冬梅, 王帥, 崔高偉 申請人:北京強度環境研究所, 中國運載火箭技術研究院