[发明专利]抑制热声振荡的地面试验用可拆式超临界氦贮存容器

说明书

本发明涉及一种考虑抑制热声振荡的用可拆式超临界氦贮存容器，用于超临界氦贮存增压技术地面试验研究，属于航天推进剂增压技术领域。本发明提出的超临界氦贮存容器，具备主动抑制热声振荡的功能，通过阻尼气库、变密度多层绝热材料、低漏热吊杆和高真空环境可使容器具备极佳的绝热性能，满足超临界氦长时间贮存及增压排放需求。同时，采用可拆式结构，可对超临界氦贮存容器内各零部件进行可逆性拆装及更换，可以满足超临界氦贮存增压技术在地面阶段的多项研究需要。

技术领域

本发明涉及一种超临界氦贮存容器，特别是一种考虑热声振荡抑制措施的可拆式超临界氦贮存容器，用于运载火箭及空间飞行器的超临界氦增压系统地面试验研究，属于航天推进剂增压技术领域。

技术背景

由于超临界氦贮存增压技术具有高效、可靠、安全，系统结构质量轻，剩余氦气不可用量小等优点，该项技术在航天推进剂增压技术领域极具发展前景。然而，该技术仍处于探索性研究阶段，在应用于液体火箭或航天器增压系统之前，还需进行大量的地面试验验证。因此，其中的关键部件超临界氦贮存容器需要具备良好的可拆装性，以便实现容器内各部件的更换对比、测点布置更换、绝热材料配置方式优化，以及考察连接管路几何参数对管内热声振荡的影响规律等多项试验研究目的。

对现有技术进行检索发现，授权公告号为CN103470946的中国专利“一种高压超临界氦贮罐”提出了一种超临界氦贮存容器方案，该容器能够实现超临界氦的贮存及增压排放功能，但其不足在于：

(1)该容器缺乏考虑主动抑制热声振荡的措施，而热声振荡在超临界氦容器中极易发生，会给容器带来远高于绝热设计预期的漏热量，缩短超临界氦贮存时间，同时，热声振荡也会造成容器内部温度、压力剧烈波动，给测量带来误差；

(2)该容器通过焊接一体成型，一旦加工封装完成，容器内部结构无法进行任何形式的更改，如果连接管路或测量传感器等零部件出现问题，抑或是需要改变内部结构以便进行不同工况下的试验研究，这种结构的超临界氦贮存容器将无能为力。

专利号为US9341315的美国专利“Pressurizing device and method”提出了一种新的超临界氦增压系统工作流程，但对超临界氦贮存容器具体结构未曾涉及。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种考虑抑制热声振荡的地面试验用可拆式超临界氦贮存容器方案与结构，在满足超临界氦长时间贮存及增压排放功能的前提下，可根据研究需要，对容器进行完全可逆性拆装，将内胆、连接管路、测量传感器等零部件完全暴露在人工可操作的环境下。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种抑制热声振荡的地面试验用可拆式超临界氦贮存容器，包括下半外壳体、上半外壳体、内胆、内胆支撑板、支撑板固定法兰、传感器安装法兰、加注/排液管、增压/ 排气管、真空阀、低温排气阀、吊杆、温度测点阵列、加注/排液管压力传感器、增压/ 排气管压力传感器、阻尼气库，变密度多层绝热材料、抽空管等，其特点在于，下半外壳体与上半外壳体之间通过法兰进行连接，法兰可以是螺栓紧固型，也可以是卡箍式快装型，在拆开法兰后，可将上半外壳体与下半外壳体进行分离，从而实现下半外壳体的移出，进而对上半外壳体及剩余零部件进行可逆性拆卸。

所述的超临界氦贮存容器中，内胆、加注/排液管、增压/排气管、真空阀、低温排气阀、吊杆、温度测点阵列悬挂连接在内胆支撑板上，内胆支撑板固定在上半外壳体上，在分离上半外壳体与下半外壳体时，上述部件均随上半外壳体一同移动。

所述的超临界氦贮存容器上半外壳体与内胆支撑板间采用法兰进行连接，该法兰为反装法兰，即，可在保持内胆支撑板及其连接的部件不动的条件下，将上半外壳体沿着竖直方向向上移出，用于实现上半外壳体与内胆支撑板间的分离，从而将超临界氦容器的上、下外壳体完全拆除，进而将内胆支撑板所连接的内胆及各管路暴露出来。