一种环形贮箱出流装置及环形贮箱

技术领域

本申请涉及贮箱技术领域，尤其涉及一种环形贮箱出流装置及环形贮箱。

背景技术

目前，推进剂贮箱为运载火箭动力系统重要组件，在整个飞行任务周期内为发动机提供不夹气的推进剂。相比于传统球(椭球)柱形双底式、共底式贮箱，环形贮箱在结构效率、空间利用率方面具有优势，能够缩短箭体结构的高度，减小火箭的长径比，提高火箭结构效率。为了减少环形贮箱推进剂不可用量，通常采用倾斜安装保证出液口处于最下方。在推进剂出流末期，由于受出口型面、贮箱几何参数、流速及飞行中过载及晃动等因素对局部流动特性的影响，会在出流口上方出现液面塌陷、漩涡等现象。漩涡或液面塌陷的产生将导致推进剂夹气，影响发动机正常工作。通常采用在贮箱出液口附近设置出流装置，实现防漩防塌效果。目前，尚未有专门针对环形贮箱的出流装置。

现有技术存在如下缺陷：

第一，环形贮箱倾斜安装增加了箭体质心控制、贮箱壳体及安装对接面设计、制造以及贮箱安装复杂程度。

第二，传统球(椭球)柱形、共底式贮箱出流方案无法完全适应环形贮箱结构，存在推进剂不可用量大，防漩防塌效果有限等缺点。

因此，目前亟需解决的技术问题是：如何提供一种环形贮箱出流装置，实现减少贮箱推进剂不可用量，实现环形贮箱的轻质化，提高运载效率。

发明内容

本申请的目的在于提供一种环形贮箱出流装置，采用集液器、导流槽和消漩装置组合方案，延缓环形贮箱推进剂出流塌陷时刻，抑制推进剂旋转运动，从而减少贮箱推进剂不可用量，同时以较简单的结构实现消漩和塌陷，实现环形贮箱的轻质化，有利于运载效率的提高。

为达到上述目的，作为本申请的第一方面，本申请提供一种环形贮箱出流装置，该装置包括集液器、导流槽和消漩装置；所述集液器设置在环形贮箱的下封头；所述集液器具有球形空腔结构，所述导流槽与所述集液器的空腔连通；所述集液器具有出液口，所述集液器半径SR＝1.5～2.0D，其中，D为所述出液口的直径；所述消漩装置设置在所述集液器的空腔内。

如上所述的环形贮箱出流装置，其中，所述导流槽从远离所述出液口的远端位置，沿1°～3°的坡度延伸至所述集液器内。

如上所述的环形贮箱出流装置，其中，所述导流槽包括第一导流槽和第二导流槽，所述第一导流槽和所述第二导流槽对称分布在所述集液器的两侧。

如上所述的环形贮箱出流装置，其中，所述第一导流槽和所述第二导流槽均为半圆环结构。

如上所述的环形贮箱出流装置，其中，所述消漩装置包括中心管和6～8块消漩板；6～8块所述消漩板呈辐射状均匀间隔开设置在所述中心管的外周侧；所述消漩板用于阻止所述集液器上方及所述导流槽内推进剂的旋转运动。

如上所述的环形贮箱出流装置，其中，所述消漩板上设置通流孔。

如上所述的环形贮箱出流装置，其中，所述通流孔包括多行，相邻两行所述通流孔错开设置，每一行所述通流孔包括多个通流孔；后一行所述通流孔位于前一行相邻两个所述通流孔之间中心线方向上。所述通流孔直径d≦0.07R，其中R为所述消漩板半径，径向孔间距L1≥1.5d，其中d为孔直径；轴向孔间距L2≥1.25d，其中d为孔直径。

如上所述的环形贮箱出流装置，其中，所述消漩板为扇形结构。所述消漩板为1/4圆形金属片，半径R＝0.6～0.8SR，其中SR为所述集液器球体半径。

如上所述的环形贮箱出流装置，其中，所述集液器为球形结构。

作为本申请的第二方面，本申请还提供一种环形贮箱，该环形贮箱包括所述的环形贮箱出流装置、上封头、柱段和下封头；所述上封头和所述下封头分别设置在所述柱段的两端；所述环形贮箱出流装置设置在所述下封头上

本申请实现的有益效果如下：

(1)本申请采用集液器、导流槽和消漩装置组合的出流装置延缓环形贮箱推进剂出流塌陷时刻，抑制推进剂旋转运动，从而减少贮箱推进剂不可用量，同时以较简单的结构实现消漩和塌陷，实现环形贮箱的轻质化，有利于运载效率的提高。

(2)本申请消漩装置采用中心管和消漩板一体化设计，消漩板为1/4圆形金属片，并设置了通流孔，结构简单，质量轻。

(3)本申请环形贮箱出流装置用途广泛，既可以用于四氧化二氮、偏二甲肼、煤油等常温液体推进剂，又可以用于液氢、液氧、甲烷等低温液体推进剂。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的一种环形贮箱的结构示意图。

图2为本申请实施例的一种环形贮箱出流装置结构正视图。

图3为本申请实施例的一种环形贮箱出流装置结构侧视图。

图4为本申请实施例的一种环形贮箱出流装置内部结构示意图。

图5为本申请实施例的消漩装置结构示意图。

图6为本申请实施例的消漩装置内部结构示意图。

图7为本申请实施例的消漩板结构示意图。

附图标记：1-上封头；2-柱段；3-下封头；4-集液器；5-出液口；6-导流槽；7-消漩装置；8-中心管；9-消漩板；91-通流孔。

具体实施方式

下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

如图1-4所示，本申请提供一种环形贮箱出流装置，该装置包括集液器4、导流槽6和消漩装置7；集液器4设置在环形贮箱的下封头3；集液器4具有球形空腔结构，集液器4与下封头3连通，集液器4的空腔与下封头3连通，导流槽6与集液器4连接；导流槽6与集液器4的内部空腔连通，消漩装置7设置在集液器4内部，即消漩装置7设置在集液器4的空腔内。

本申请集液器4、导流槽6和消漩装置7组成出流装置，通过上述设置抑制漩涡及塌陷的发生，从而减少贮箱内推进剂的不可用量。该出流装置以较简单的结构实现消漩和塌陷，实现环形贮箱的轻质化，有利于运载效率的提高。

如图1-3所示，集液器4具有出液口5，出液口5位于集液器4的底部，也即出液口5位于集液器4远离下封头3的一端，出液口5与集液器4内部空间连通，导流槽6从远离出液口5的远端位置，沿一定坡度延伸至集液器4内。优选的，导流槽6从远离出液口5的远端位置沿1°～3°的坡度延伸至集液器4。如图3中，a表示坡度。坡度a为导流槽6上表面与下封头3靠近导流槽6一侧表面之间的夹角。也就是说导流槽6是倾斜设置下封头3上的，从而使得从集液器4中引入导流槽6内的推进剂沿着导流槽6倾斜向下的方向流动，消除推进剂消耗不均匀性。

作为本发明的优选实施例，导流槽6包括第一导流槽和第二导流槽，第一导流槽和第二导流槽对称分布在集液器4的两侧。导流槽6用于推进剂引流，消除推进剂消耗不均匀性，进而便于减少下封头3推进剂不可用量。

作为本发明的优选实施例，第一导流槽和第二导流槽均为半圆环结构。从而实现推进剂的引流。

如图4-7所示，消漩装置7包括中心管8和多块消漩板9；多块消漩板9均匀间隔开设置在中心管8的外周侧；优选的，中心管8外周侧设置6-8块辐射状均布的消漩板9。消漩板9用于阻止集液器4上方及导流槽6内推进剂的旋转运动。

作为本发明的具体实施例，中心管8的结构为圆柱状。消漩板9的侧壁与中心管8的侧壁固定连接。多块所述消漩板呈辐射状均匀间隔开设置在所述中心管的外周侧。优选的，所述消漩板为6-8块，6-8块消漩板呈辐射状均匀间隔开设置在所述中心管的外周侧。

如图7所示，消漩板9上设置通流孔91,通流孔91保持推进剂流通。优选的，通流孔91直径d≦0.07R，其中R表示消漩板9半径，相邻两个通流孔91之间径向孔间距L1≥1.5d，其中，d表示通流孔91直径；相邻两个通流孔91之间轴向孔间距L2≥1.25d，其中，d表示通流孔91直径。可以理解的是，径向孔间距即径向方向上相邻两个通流孔91之间间距，轴向孔间距即轴向方向上相邻两个通流孔91之间间距。

作为本发明优选的实施例，通流孔91包括多行，相邻两行通流孔91错开设置，每一行通流孔91包括多个通流孔91；后一行通流孔91位于前一行相邻两个通流孔91之间中心线方向上。设置通流孔91的优点在于，一方面保证推进剂横向贯通，降低推进剂流动冲击，另一方面能降低结构重量。

作为本发明的具体实施例，如图7中所示，消漩板9为扇形结构。优选的，消漩板9为1/4圆形金属片，消漩板9的半径R＝0.6～0.8SR，其中SR表示集液器4球体的半径。优选的，消漩板9的直角边与中心管8的外壁固定连接。

作为本发明的具体实施例，消漩板9包括两个直角边和一个圆弧边，其中，一个直角边与中心管8的外壁固定连接，另一个直角边朝向下封头3设置，圆弧边朝向集液器4的球面设置。

作为本发明优选的实施例，集液器4为球形结构。集液器4为球体，集液器4半径，即集液器4球体半径SR＝1.5～2.0D，其中，D表示出液口5的直径。

作为本发明优选的实施例，集液器4、导流槽6、下封头3焊接而成，提高结构稳定性。

作为本发明的具体实施例，环形贮箱出流装置可以用于四氧化二氮、偏二甲肼、煤油等常温液体推进剂，又可以用于液氢、液氧、甲烷等低温液体推进剂，应用广泛。

实施例二

如图1所示，本申请还提供一种环形贮箱，该环形贮箱包括的环形贮箱出流装置、上封头1、柱段2和下封头3；上封头1和下封头3分别设置在柱段2的两端；环形贮箱出流装置设置在下封头3上。

本申请环形贮箱出流装置，延缓环形贮箱推进剂出流塌陷时刻，抑制推进剂旋转运动，从而减少贮箱推进剂不可用量，同时以较简单的结构实现消漩和塌陷，实现环形贮箱的轻质化，有利于运载效率的提高。

本申请实现的有益效果如下：

(1)本申请采用集液器、导流槽和消漩装置组合的出流装置延缓环形贮箱推进剂出流塌陷时刻，抑制推进剂旋转运动，从而减少贮箱推进剂不可用量，同时以较简单的结构实现消漩和塌陷，实现环形贮箱的轻质化，有利于运载效率的提高。

(2)本申请消漩装置采用中心管和消漩板一体化设计，消漩板为1/4圆形金属片，并设置了通流孔，结构简单，质量轻。

(3)本申请环形贮箱出流装置用途广泛，既可以用于四氧化二氮、偏二甲肼、煤油等常温液体推进剂，又可以用于液氢、液氧、甲烷等低温液体推进剂。

在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，“例如”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“例如”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本发明，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本发明。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本发明的描述变得晦涩。因此，本发明并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

以上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。