一种柱形复合材料贮箱

技术领域

本发明涉及宇航与推进技术领域，具体涉及一种柱形复合材料贮箱。

背景技术

目前液体火箭发动机用贮箱多为金属膜片(见图1所示)，外形多为球形或近球形，该类产品受到膜片翻转的限制，无法进行长柱形设计。且金属膜片制造成本较高；另一类常用贮箱结构为胶囊式柱形贮箱(见图2所示)，胶囊式对工作介质有要求，目前尚无类金属膜片式的柱形贮箱。

常用的这两类结构中，无论是金属膜片还是胶囊结构，均无法承受较高压力。因此，在空间推进系统在贮箱的前端需要设置高压气瓶和气路电爆阀，用来按需提供高压气体推动膜片翻转或挤压胶囊，实现贮箱内的推进剂排放功能。

发明内容

本发明为了避免传统贮箱金属膜片翻转不完全和无法实现长柱形设计的弊端，并实现高压气瓶和贮箱一体化设计。提供一种活塞挤压式柱形复合材料贮箱。

本发明所采用的技术方案是一种柱形复合材料贮箱，包括长柱形内胆，在所述的内胆外部缠绕复合材料层，活塞安装在内胆内并在其内部左右移动，所述的活塞将内胆分开成左贮箱和右贮箱，所述的左贮箱填充高压气体，所述的右贮箱填充液体介质，所述的活塞包括中间的椭球形段和两端的与内胆平行走形的导向段，所述的椭球形段外壁与液体介质接触，活塞两端贴近内胆壁的导向段上开有凹槽，凹槽内置胶圈和挡环。

进一步地，所述的活塞为金属材质。

进一步地，所述的内胆两端为椭球形，左侧开有高压气体出入口，右侧开有液体介质出入口。

本发明的有益效果是：(1)形状为柱形，不受轴向长度限制，可实现长柱形设计。(2)通过金属活塞密封贮箱内两种介质，通过活塞移动实现挤压功能，较胶囊式效果更好。(3)可进行复合缠绕形式设计，缠绕不受贮箱外形限制。(4)气体与液体同时贮存在贮箱内，打开液体端，即可工作，本发明可实现高压气瓶与贮箱的一体化设计，并且节省一个气体电爆阀。

附图说明

图1为现有技术金属膜片贮箱结构示意图。

图2为现有技术胶囊式柱形贮箱结构示意图。

图3为本发明柱形复合材料贮箱结构示意图。

图中标记：1-复合材料层、2-内胆、3-活塞、4-胶圈、5-挡环、6-上半球、7-膜片、8-下半球、9-液路端、10-胶囊、11-骨架、12-气路端、13-高压气体出入口、14-液体介质出入口。

具体实施方式

现结合附图对发明做进一步的说明，本发明设计了一种柱形复合材料贮箱，包括复合材料层1、内胆2、活塞3、胶圈4和挡环5，所述的复合材料层1缠绕在内胆2外部，内胆2的两端为椭球形，中间为长柱形，在两端椭球形的中心左侧开有高压气体出入口和右侧开有液体介质出入口，活塞3安装在内胆2内部，活塞3通过胶圈4和挡环5实现内胆2两端的密封，活塞3的两端为导向段，导向段与内胆2平行并贴近内胆2的内壁，在两导向段中间的是椭球形段，椭球形段的外壁与液体介质接触，内壁与高压气体接触，活塞3为金属材质，活塞3导向段上开有凹槽。将胶圈4和挡环5置于凹槽内，该贮箱靠活塞3移动实现贮箱挤压功能。

本发明工作原理：采用活塞3式挤压的设计思路，活塞3可在贮箱内左右移动，通过胶圈4和挡环5密封两端的气体和液体，使之不相通。活塞3利用作用在端面上的高压气体推力移动，活塞3设计成椭球形，可最大限度的将贮箱的液体挤出。贮箱先预填充需挤压液体介质，并存放在贮存右侧，并将右侧密封，然后向贮箱左侧填充高压气体，由于右侧的液体不能压缩，所以对贮箱右侧无影响，高压气体填充完成后将左侧密封。产品工作时打开贮箱右侧，贮箱内推进剂排出，右侧泄压，活塞3在左侧的高压气体的作用下，向右侧移动，并将右侧的液体持续挤出，最终完成产品功能，该设计实现高压气瓶和贮箱一体化设计，并可省去一个气体电爆阀。节约了质量和空间。