[发明专利]一种低温贮箱的承力式绝热支撑结构

说明书

本发明公开了一种低温贮箱的承力式绝热支撑结构，包括：防护层、绝热承载层和缓冲层；其中，所述防护层与所述绝热承载层相连接；所述绝热承载层与所述缓冲层相连接；所述缓冲层与低温贮箱的一端相连接。本发明能承受较大的法向载荷，同时具备较好的绝热能力。

技术领域

本发明属于重复使用天地往返技术领域，尤其涉及一种低温贮箱的承力式绝热支撑结构。

背景技术

天地往返重复使用运载器一般采用内外双层结构，内层结构为贮箱、外层为飞行器结构。与传统火箭贮箱主要承受轴向载荷不同，天地往返重复使用运载器贮箱不仅要承受轴向载荷，还要经历飞行过程中的法向过载，这对贮箱特别是贮箱连接部位的法向承载能力提出了较高的要求。目前贮箱连接多采用法兰或拉杆方式连接，需要在贮箱上设置连接法兰或连接耳片等结构，使贮箱连接部位结构复杂且增加重量。

新一代火箭发动机多采用液氢、液氧、甲烷等低温推进剂，为保证贮箱内的低温推进剂在允许的使用温度范围内，对贮箱及其连接部位也提出较高的绝热要求。传统贮箱上多采用发泡材料进行绝热，虽然绝热效果较好，但没有承载能力。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种低温贮箱的承力式绝热支撑结构，能承受较大的法向载荷，同时具备较好的绝热能力，制造方案简单可靠、通用性强，十分适用于采用低温动力的需要法向支撑的贮箱连接形式。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种低温贮箱的承力式绝热支撑结构，包括：防护层、绝热承载层和缓冲层；其中，所述防护层与所述绝热承载层相连接；所述绝热承载层与所述缓冲层相连接；所述缓冲层与低温贮箱的一端相连接。

上述低温贮箱的承力式绝热支撑结构中，所述防护层为玻璃纤维布，厚度h1＝0.2mm，所述防护层通过低温硅橡胶涂覆在所述绝热承载层。

上述低温贮箱的承力式绝热支撑结构中，所述防护层的外表面设置有防水涂层及高反射率涂层。

上述低温贮箱的承力式绝热支撑结构中，所述绝热承载层包括蜂窝夹芯、T300复合材料面板和聚氨酯泡沫塑料；其中，所述蜂窝夹芯的外表面设置有T300复合材料面板；所述聚氨酯泡沫塑料(充于所述蜂窝夹芯的内部；所述蜂窝夹芯为由多个蜂窝连接，其中，每个蜂窝的横截面为等边六角形。

上述低温贮箱的承力式绝热支撑结构中，所述承力式绝热支撑结构的厚度通过如下公式得到：

其中，h为承力式绝热支撑结构厚度，T1为承力式绝热支撑结构的外层温度，T2为承力式绝热支撑结构的内层温度，S为蜂窝的边长，t为蜂窝的壁厚，D为贮箱直径，L为绝热层宽度，C为常数。

上述低温贮箱的承力式绝热支撑结构中，所述蜂窝夹芯的等效密度通过如下公式得到：

其中，ρ_c为蜂窝夹芯的等效密度，ρ_s为蜂窝夹芯的密度，S为蜂窝边长，t为蜂窝壁厚。

上述低温贮箱的承力式绝热支撑结构中，所述蜂窝夹芯的抗压强度通过如下公式得到：

其中，σ_c为蜂窝夹芯的抗压强度，σ_S为蜂窝夹芯的压缩强度，E_S为蜂窝夹芯的压缩弹性模量，S为蜂窝边长，t为蜂窝壁厚，K为常数。

上述低温贮箱的承力式绝热支撑结构中，所述缓冲层的厚度为2-3mm。

上述低温贮箱的承力式绝热支撑结构中，蜂窝边长为5-10mm。

上述低温贮箱的承力式绝热支撑结构中，蜂窝壁厚为0.1-0.3mm。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：