[发明专利]一种用于空间飞行器中推进剂贮箱的蓄液器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于空间流体管理的蓄液器，特别适用于空间飞行器中推进剂贮箱。

背景技术

推进剂贮箱以其在失重环境下的高可靠性和长寿命特点，被广泛应用于卫星、飞船、空间站、运载火箭等各种空间飞行器上。推进剂贮箱的核心技术是它内部的推进剂管理装置(简称PMD)。PMD的管理能力是贮箱性能的关键指标。PMD设计的目标是PMD在任何时候都能够可靠地、无气泡地输送液体。

目前，空间飞行器尤其是卫星上所使用的推进剂贮箱的PMD都是网式的，采用筛网为毛细元件来收集推进剂，并由管道将推进剂输送到推进剂贮箱的液口端。这种类型的推进剂管理装置的局限性也逐渐显露出来，成为制约卫星事业发展的一个不利因素。网式PMD具有如下的一些缺点：比如，毛细网结构强度低、易损伤、易污染、可靠性低，同时，需要设置复杂的流体传输通道，导致推进剂管理装置重量偏大、加注速度慢。

根据卫星在轨运行的实际情况来看，要求推进剂贮箱不但能够在正常工况下的各种微重力环境中蓄留推进剂，而且在各种非正常工况的极端情况下也能够蓄留充足的推进剂,如当Z向(轴向)旋转角速度较大、反向加速度较大时(卫星沿X、Y轴旋转时也会出现)，都可以保证足够的蓄液量。于是需要使用结构简单、可靠性高、蓄液量大、筛网使用少、以板式结构为主的全新蓄液器。

蓄液器已经被以不同的实施方式公开，由US4553565A、DE10040755A1和US4986398A公开了一些蓄液器，它们也适用于推进剂贮箱中。例如在US4553565A中描述了一种蓄液器，其中借助一些径向均匀放置的叶片实现液体蓄留和气相与液相的分离，其缺点在于：蓄液量小，在一些可能出现的极端工况下(如贮箱轴向旋转角速度较大、反向加速度较大或侧向加速度较大等)无法保证足够的不夹气的蓄液量。在DE10040755A1中也描述了一种类似球冠状的蓄液器，在蓄液器内设置一内锥形状板，并根据在轨工况需求在适当的区域设置了一些筛网收集器和若干个导流叶片，其缺点在于：结构偏复杂，使用筛网较多，蓄液量小。在US4986398A中也描述了一种蓄液器，其中借助锥形结构区域实现液体蓄留，其缺点在于：使用了大量的筛网，大量气泡易在蓄液器内筛网上聚集；蓄液器提供的液体流量较小，流量过大易导致蓄液器内断流，更易加快气泡在在蓄液器内筛网上聚集，更坏情况即气体被压迫穿过所述筛；同时在微重力情况下在表面张力驱动下蓄液器仍不易填充和蓄留足够的液体。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于空间飞行器中推进剂贮箱的蓄液器，其具有性能优良、结构简单、可靠性高、蓄液量大、微重力环境工作适用能力强、可以反复循环地给蓄液器内填充液体和从蓄液器内排挤液体、液体加注和排放速度大、可实现地面重复加注等特点。

本发明的技术解决方案是：

一种用于空间飞行器中推进剂贮箱的蓄液器，包括导气管、盖板、外壳、叶片、支柱、底座、通道窗口压板、通道窗口网片、蓄液器网片、固定块和蓄液器网片压板；

支柱包括中心柱、上支撑盘和下支撑盘；上支撑盘和下支撑盘之间通过中心柱同轴连接，上支撑盘位于中心柱顶端，下支撑盘位于中心柱的下部且中心柱的底端穿过下支撑盘；支柱的上支撑盘和下支撑盘上均径向分布有多条安装缝且上支撑盘的安装缝与下支撑盘上的安装缝一一对应，每组所述一一对应的安装缝上插有一个叶片，叶片与其所在安装缝固定连接；

底座为上下开口的圆筒状结构，其内部有带多个通孔的圆形隔板，底座位于所述圆形隔板下方的筒壁上留有多个通道窗口，通道窗口网片覆盖在所述底座位于圆形隔板下方筒壁的外侧，将所有通道窗口盖住，通道窗口压板将通道窗口网片固定在底座的筒壁上；

蓄液器网片和带有多个通孔的蓄液器网片压板依次置于底座内的圆形隔板上方，且蓄液器网片的边缘和蓄液器网片压板的边缘均与所述圆形隔板固定连接；

外壳为两端开口的圆台状薄壁结构，其直径小的开口端固定在底座的顶端，叶片和支柱形成的整体置于外壳内部，且支柱穿过下支撑板的底端与所述底座的圆形隔板固定连接；

盖板固定在外壳直径大的开口端上，将叶片和支柱组成的整体封闭在外壳内部，固定块将导气管固定在盖板上，用于所述蓄液器在地面加注液体时排放盖板和外壳形成的夹角空间内的气体。

所述叶片上分布有多个通孔，用于蓄液器内以及叶片之间的液体流通和捕捉气体，所述叶片之间形成多个夹角区域，用于液体导流与蓄留。