一種表面張力貯箱液體收集器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種表面張力貯箱液體收集器，能夠收集貯箱內的液體，阻止增壓氣體進入管路通道，用于空間微重力環境下的推進劑【技術領域】。該收集器包括兩個以上支撐小圓柱、收集器網片、兩塊收集器支壓板、收集器腔體支架和接管。收集器網片置于兩塊收集器支壓板之間，下面的收集器支壓板位于收集器腔體支架的上面且下面的收集器支壓板與收集器腔體支架圍成的空間作為收集腔體；支撐小圓柱的一端與上面的收集器支壓板焊接固定連接在一起，貯箱放置在支撐小圓柱的另一端上；收集器網片和兩塊收集器支壓板通過焊接連接；下面的收集器支壓板和收集器腔體支架通過焊接連接；收集器腔體支架的側壁上焊接有接管，且接管與收集腔體相通。
【專利說明】一種表面張力貯箱液體收集器
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種表面張力貯箱液體收集器，能夠收集貯箱內的液體，阻止增壓氣 體進入管路通道，用于空間微重力環境下的推進劑【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 推進劑貯箱是航天器上最重要的部件之一，它的作用是存儲和管理推進劑，在規 定的流量和加速度條件下，為發動機或推力器提供不夾氣的推進劑，其核心部件是推進劑 管理裝置（PMD)。表面張力貯箱是目前世界上使用最為廣泛的推進劑貯箱，它分為網式和板 式兩種。我國現有的表面張力貯箱都是網式的，它利用液體的表面張力通過篩網來收集推 進劑，同時阻止氣體進入管路通道，屬于第一代表面張力貯箱產品。
[0003] 國外表面張力貯箱的研制開始于70年代，到80年代末在軌道航天器上已 占據絕對的主導地位，目前除了俄羅斯沒有使用外，其它靜止軌道通信衛星都采用表 面張力貯箱。歐美國家均生產了大量表面張力貯箱，代表性的文章如下：W.H. Tam, W. D. Lay, M. S. Hersh, at all. Design, Development, Qualification, and Manufacture of the HS601Propellant Tank. AIAA96-2748 ；ff.H.Tam, D. E. Jaekle, Jr. Design and Manufacture of the HS601Block II Propellant Tank Assembly. AIAA98-3199 ；ffalter H. Tam, D. E. Jaekle Jr. Design and Manufacture of a Propellant Tank Assembly. AIM2000-3444 ； Gaston Netter, Ulrich Renner, Michael Dreyer. Design and Verification of a Standard Surface Tension Propellant Tank AIAA99-2178。其中，比較典型的《HS601 平臺》衛星表 面張力貯箱，其PMD包括導流板、蓄液器、陷阱、管狀收集器和毛細網窗口，但蓄液器較小， 結構為板式；ETS-VIII貯箱是PSI公司2001年為勞拉公司研制的，其PMD由四條導流板和 一個蓄液器/氣泡陷阱組建構成，導流板從底部延伸到柱段的頂部。PMD采用了陷阱-導流 板-蓄液器式的結構是目前最流行的形式。盡管國外在公開貢獻上發表了一些文章，這些 文獻都是關于貯箱的一些整體結構和裝置的原理及功能介紹，沒有關于針對實際貯箱詳細 結構設計的描述，不能作為我國貯箱設計的依據，因此必須根據我國衛星實際需求，開展適 合于表面張力貯箱的小型腔體收集器的詳細結構設計工作。
[0004] 它由兩部分組成：上部的盒式過濾器和下部的板式過濾器，兩部分通過中空管連 接，盒式過濾器主要收集位于氣泡陷阱頂部的推進劑,而板式過濾器過濾氣泡陷阱底部的 推進劑。它們共同作用確保貯存在氣泡陷阱內的氣體不能排出貯箱而進入推力器，能夠對 大容量貯箱內的推進劑進行有效管理。
[0005] -種表面張力貯箱小型腔體收集器的作用是確保貯箱內的液體能夠被收集到液 體通道內，同時高壓氣體不能進入管路而進入推力器，能夠對貯箱內的推進劑進行有效管 理。該小型腔體收集器為我國第一個表面張力貯箱推進劑管理裝置的收集器，其工作方式 和結構均是全新的，國內沒有相關的文獻和資料可以借鑒，整個部件的研制是在國外極少 公開文獻資料的基礎上做了大量的創新工作而完成的。為了實現推進劑的收集和全管理， 在收集器形狀、結構設計以及收集器的安裝固定方式等方面進行了開創性的工作，最終完 成了適用于我國表面張力貯箱的小型腔體收集器的設計。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是為了提供一種表面張力貯箱液體收集器，能夠在微重力環境下收 集貯箱內的液體，阻止增壓氣體進入管路通道，用于空間微重力環境下的推進劑管理，確保 貯箱在微重力環境下為航天器提供不夾氣的推進劑。
[0007] 本發明的目的是通過以下技術方案實現的。
[0008] 本發明的一種表面張力貯箱液體收集器，其作用是收集貯箱內的推進劑，阻止增 壓氣體流出貯箱。該收集器包括兩個以上支撐小圓柱、收集器網片、兩塊收集器支壓板、收 集器腔體支架和接管。收集器網片置于兩塊收集器支壓板之間，下面的收集器支壓板位于 收集器腔體支架的上面且下面的收集器支壓板與收集器腔體支架圍成的空間作為收集腔 體；支撐小圓柱的一端與上面的收集器支壓板焊接固定連接在一起，貯箱放置在支撐小圓 柱的另一端上；收集器網片和兩塊收集器支壓板通過焊接連接；下面的收集器支壓板和收 集器腔體支架通過焊接連接；收集器腔體支架的側壁上焊接有接管，且接管與收集腔體相 通；
[0009] 上述的焊接均為電子束焊接；
[0010] 上述的收集器腔體支架為帶有帽檐的開口圓柱；
[0011] 收集器支壓板中間部位加工有一定數量的圓形通孔，確保推進劑能夠通過通孔進 入收集腔體內；收集器網片為小直徑（小直徑為10-50微米）不銹鋼或鈦金屬網片，網片孔 徑可根據任務調整；在收集器支壓板的外側固定有一定數量的支撐小圓柱，用于確保小型 腔體收集器與貯箱內壁保持一定間隙。在微重力環境下，表面張力起主要作用，因此在收集 器網片表面形成的液體薄膜具有較強的阻氣作用，而分布在收集腔體外側的推進劑則在表 面張力的作用下通過收集器網片傳輸到小型腔體收集器內部，最終進入貯箱出口，實現向 推力器提供無夾氣的推進劑的目的。
[0012] 有益效果
[0013] (1)該小型腔體收集器器采用細網過濾氣泡，夠有效地保證位于收集器外側的推 進劑進入收集器內，從而進入貯箱PMD液體通道，保證了貯箱內的氣體不能排出貯箱而進 入推力器。
[0014] (2)采用小型腔體收集器，并將其與貯箱PMD焊接，加強了 PMD的整體結構強度。 采用該小型腔體收集器的衛星平臺推進劑貯箱的PMD可靠性得到提高，使得貯箱整體可靠 度達到0. 9997。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發明的收集器的結構示意圖；
[0016] 圖2為收集器支壓板結構示意圖；
[0017] 圖3為收集器網片結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。
[0019] 該收集器包括兩個以上支撐小圓柱、收集器網片、上收集器支壓板A、下收集器支 壓板B、收集器腔體支架和接管；
[0020] 收集器網片置于上收集器支壓板A和下收集器支壓板B之間，下收集器支壓板B 位于收集器腔體支架4的上面且下收集器支壓板B與收集器腔體支架圍成的空間作為收集 腔體；支撐小圓柱的一端與上收集器支壓板A固定連接在一起；收集器網片、上收集器支壓 板A和下收集器支壓板B通過焊接連接；收集器支壓板和收集器腔體支架通過焊接連接； 收集器腔體支架和接管為焊接連接，且接管與收集腔體相通。
[0021] 焊接均為電子束焊接。
[0022] 收集器支壓板中間部位有圓形通孔。
[0023] 收集器網片為不銹鋼或鈦金屬網片，直徑為10-50微米。
[0024] 收集器腔體支架為帶有帽檐的開口圓柱。
[0025] 實施例
[0026] 如圖1所示的表面張力貯箱小型腔體收集器，用于收集貯箱內的液體，阻止增壓 氣體進入貯箱PMD管路通道，確保貯箱在微重力環境下為航天器提供不夾氣的推進劑。該 裝置包括以下部件：支撐小圓柱1、收集器網片2、收集器支壓板3、收集器腔體支架4和接 管5。其中，收集器網片2置于兩塊收集器支壓板3之間，采用電子束將三個部件焊接；再與 收集器腔體支架4焊接，形成一個小型的液體收集腔；支撐小圓柱5的數量為4?8個，固 定于收集器支壓板3頂端，朝向外側，用于確保小型腔體收集器與貯箱內壁保持一定間隙； 接管5對稱布置于收集器腔體支架4的兩側，這樣便形成了一個封閉式小型蓄液槽，即小型 腔體收集器。
[0027] 收集器支壓板3采用孔板結構，俯視圖見圖2所示。孔板厚度0. 5?1. 5_，孔板 布置一定6?12組不同大小的通孔，確保推進劑能夠通過通孔進入收集器。
[0028] 如圖3所示，收集器網片為具有一定孔密度的金屬網片，收集器網片上均有分布 有網孔；網孔的目數在200X1400?325X2300之間。在微重力環境下，表面張力起主要作 用，因此在網片表面形成的液體薄膜具有較強的阻氣作用，而分布在氣泡過濾器外側的推 進劑則在表面張力的作用下通過網片傳輸到小型腔體收集器內部，最終進入貯箱出口，而 阻止氣體流入，實現向推力器提供無夾氣的推進劑的目的。
[0029] 本發明未公開技術屬本領域技術人員公知常識。
【權利要求】
1. 一種表面張力貯箱液體收集器，其特征在于：該收集器包括兩個以上支撐小圓柱、 收集器網片、上收集器支壓板A、下收集器支壓板B、收集器腔體支架和接管； 收集器網片置于上收集器支壓板A和下收集器支壓板B之間，下收集器支壓板B位于 收集器腔體支架4的上面且下收集器支壓板B與收集器腔體支架圍成的空間作為收集腔 體；支撐小圓柱的一端與上收集器支壓板A固定連接在一起；收集器網片、上收集器支壓板 A和下收集器支壓板B通過焊接連接；收集器支壓板和收集器腔體支架通過焊接連接；收集 器腔體支架和接管為焊接連接，且接管與收集腔體相通。
2. 根據權利要求1所述的一種表面張力貯箱液體收集器，其特征在于：焊接均為電子 束焊接。
3. 根據權利要求1所述的一種表面張力貯箱液體收集器，其特征在于：收集器支壓板 中間部位有圓形通孔。
4. 根據權利要求1所述的一種表面張力貯箱液體收集器，其特征在于：收集器網片為 不銹鋼或鈦金屬網片，直徑為10-50微米。
5. 根據權利要求1所述的一種表面張力貯箱液體收集器，其特征在于：收集器腔體支 架為帶有帽檐的開口圓柱。
【文檔編號】F02K9/44GK104088722SQ201410287450
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月24日 優先權日:2014年6月24日
【發明者】魏延明, 李永, 莊保堂, 潘海林, 白建軍, 姚燦 申請人:北京控制工程研究所