動力燃料貯箱的製作方法

2023-05-24 05:50:26 4

專利名稱：動力燃料貯箱的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種動力燃料貯箱、尤其是用於貯存用於空間飛行器的運行的侵蝕性液體的貯箱，該動力燃料貯箱具有一種作為輸送介質使用的驅動氣體及至少一個動力燃料取出裝置，所述動力燃料取出裝置由至少各一個收集容器和一個貯箱出口組成，在該動力燃料取出裝置中在利用表面張力的情況下引起動力燃料與驅動氣體的分離，其中，所述取出裝置以可再填充的儲存器的形式被設置在該動力燃料貯箱的底部上並且通過輸送管道與該動力燃料貯箱的內部相連接。
背景技術：
在空間飛行器如人造衛星或軌道站中，無論對於在宇宙中用於姿態調節的驅動機構還是對於用來執行遠地點動作的驅動機構，通常使用液態的動力燃料，所述動力燃料在合適的容器中被攜帶並且通常在使用驅動氣體的情況下從所述容器輸送到相應驅動機構的燃燒室或反應室中。作為驅動氣體通常使用惰性氣體如氦(He)或氮(N2)，所述惰性氣體在壓力下被壓到動力燃料容器中並且由此將動力燃料壓到通到對應驅動機構的管道系統中。在此重要的是，作為輸送介質使用的輸送氣體與到達驅動機構中的動力燃料之間完全且可靠地分離，因為動力燃料在點火時必須絕對地不夾帶雜質氣體。由DE 100 40755C2已公開一種開始所述類型的、基於這種原理的貯箱。
此外由US 5 293 895公開了一種動力燃料貯箱，其中在出口處排出管藉助多個孔與一個收集容器相連接。
一種使液體與氣體相互分離的標準措施是使用一些濾篩，這些濾篩阻斷氣體的通過，直至達到一個確定的壓力差。但在具有小的動力燃料輸送流的較小人造衛星中，在一定情況下可不使用這種相對昂貴的濾篩。此外，對這種貯箱的一個特殊且常見的要求是已被填充的動力燃料貯箱能夠被組合在人造衛星中水平運輸到發射場地，尤其當在貯箱填充度方面不期望任何限制時。在運輸期間出現的力由於動力學效應可超過由地球引力產生的力的多倍。因此在這種類型的迄今公知的貯箱中，或者向著較小填充度的方向來限制貯箱填充度，使得貯箱出口始終被液體包圍，或者貯箱出口通過很窄的通道來限制，但該通道在取出動力燃料時產生相對高的壓力損失。通常預先規定在此情況下最大允許的壓力損失。
對這種貯箱的另一個要求是這樣的可能性包含這種貯箱的人造衛星應以垂直於貯箱出口的取向被運送到軌道中。尤其在運送在側面水平安裝在一個中央的承載結構上的多個小人造衛星的情況下產生這種可能性。在火箭發射時出現的高的動負載產生這樣的後果露出的濾篩及開口通常不再具有保持能力，即不能抑制驅動氣體進入到出口中。當動力燃料貯箱未被完全填充及敏感部件如濾篩及開口從液體伸出時，這導致失靈。驅動氣體則可在負荷高時通過濾篩及開口到達貯箱出口，這也可導致驅動機構的失靈。因此，以貯箱的水平取向發射火箭時不可採用開始所述類型的迄今公知的貯箱。

發明內容
本發明的任務在於，這樣構造一種根據前序部分的貯箱，使得即使在經過暫時的水平定向後以及在貯箱填充度低的情況下動力燃料也穩定地保持在動力燃料管道中，並且由此始終保證位於貯箱中的收集容器被無氣泡地填充或重新填充。
本發明這樣來解決該任務貯箱出口設置有孔，這些孔使排出管與收集容器相連接，並且，位於這些孔對面的區域設置有一些槽。
根據本發明的貯箱的製造成本在此比傳統的貯箱實際上沒有提高，由此在成本保持相同的情況下可獲得在底部上的處理方面及在火箭發射期間的靈活性的顯著提高。這裡根據本發明的動力燃料貯箱同時被證實該動力燃料貯箱無需濾篩即可實現可靠的且無氣泡的輸送。
為了改善在毛細的泵作用下的填充而提出相對於一個與貯箱的對稱軸線垂直的平面成銳角地構造收集容器的內腔。


下面藉助於附圖中所示的實施例來詳細描述根據本發明的動力燃料貯箱。附圖表示圖1一個動力燃料貯箱的立體圖，圖2根據圖1的動力燃料貯箱在貯箱出口的區域中的一個細節圖，圖3沿圖2中的剖線的一個截面圖，及圖4在縱軸線的區域中剖切根據圖1的動力燃料貯箱的一個垂直截面圖，該動力燃料貯箱在該情況中被設置用於在水平位置中發射。
具體實施例方式
圖1中所示的動力燃料貯箱是一種表面張力貯箱，用於容納及貯存侵蝕性的、可貯存的動力燃料，如MMH、N2O4及肼，該表面張力貯箱具有一個設置在貯箱底部上的動力燃料取出裝置，在該動力燃料取出裝置中在利用表面張力的情況下引起動力燃料與驅動氣體分離。在該貯箱中，四個導向板1沿著貯箱壁2被導向並且通到動力燃料貯箱的底部上的收集容器3中。動力燃料可被驅動氣體從容器3經過排出管4排出到圖中未示出的燃燒室或反應室中。作為驅動氣體在此通常使用惰性氣體氦(He)或氮(N2)，惰性氣體將動力燃料壓到圖中未示出的、通到相應驅動機構的管道系統中。
如圖2及圖3中所示，貯箱出口4上的收集容器3的下部分9被構造成車削件，由此尤其可使製造成本保持很低。從一個設置在中央的排出管10起，三個各具有約2mm直徑的通道11在一側使所述收集容器的內部12與排出管10相連接。在此情況下即使當連接通道11逆著重力加速度向上指向時，也可實現在水平狀態中填充。貯箱出口中的連接或打開通道11在此被這樣傾斜地設置，使得在用動力燃料首次填充貯箱期間沒有驅動氣體氣泡被封入。
收集容器的內腔12在其幾何結構上相對於一個與貯箱的對稱軸線或縱向軸線13垂直的平面成一個銳角15地這樣構造，使得該內腔無論當貯箱從水平位置轉動到垂直位置中——例如在以小的貯箱填充度水平運輸後，還是在失重狀態中，都由於毛細作用而重新自動地、完全地且無氣泡地填充。該快速的填充附加地通過在一側開出的槽14來支持，由此，該內腔在失重下由於起作用的毛細力而非常快速地填充。由於該收集容器內腔12構造有銳角15，在毛細的泵作用下顯著地改善了填充過程。
用動力燃料填充貯箱通常在貯箱垂直取向的情況下進行，即貯箱的縱向軸線13在此情況下平行於地球引力的方向延伸，其中整個貯箱出口4及收集容器3完全被動力燃料填充。如果動力燃料貯箱接著這樣繞貯箱橫向軸線傾翻，使得所述三個開口11逆著起作用的加速度取向，則即使在貯箱填充度小的情況下也可水平地運輸該貯箱。在圖4所示的布置中，根據圖1的被填充的動力燃料貯箱為了接著例如被組合在一個人造衛星中地運輸到發射場地被水平地安置。被填充的貯箱的貯箱出口4在此情況下與在該圖中用箭頭表示的重力加速度g的方向垂直地取向，由此，動力燃料5尤其在填充度小的情況下不再浸潤出口4，而是它的液面以一個距離h位於這個出口4的下方。
在出口中使用多個通道11附加地導致了與迄今公知的這種類型的貯箱相比在動力燃料排出期間貯箱出口4上壓力損失顯著地減小。出口的改型除了允許就水平運輸及水平發射而言擴大了應用領域外，還允許在可容許的最大壓力損失方面具有較大的裕量並且貯箱在底部更快速填充和排空。
權利要求
1.動力燃料貯箱、尤其是用於貯存用於空間飛行器的運行的侵蝕性液體的貯箱，該動力燃料貯箱具有一種作為輸送介質使用的驅動氣體及至少一個動力燃料取出裝置，所述動力燃料取出裝置由至少各一個收集容器和一個貯箱出口組成，在所述動力燃料取出裝置中在利用表面張力的情況下引起動力燃料與驅動氣體的分離，其中，所述取出裝置以可再填充的儲存器的形式被設置在該動力燃料貯箱的底部上並且通過輸送管道與該動力燃料貯箱的內部相連接，其特徵在於所述貯箱出口設置有孔(11)，這些孔使排出管(10)與該收集容器(3)相連接，並且，位於這些孔(11)對面的區域設置有一些槽(14)。
2.根據權利要求1的動力燃料貯箱，其特徵在於相對於一個與該貯箱的對稱軸線(13)垂直的平面成銳角(15)地構造該收集容器的內腔(12)。
全文摘要
本發明涉及一種表面張力貯箱，它用於貯存在空間飛行器中可貯存的動力燃料，如MMH、N
文檔編號B64G1/66GK1903660SQ20061009265
公開日2007年1月31日 申請日期2006年6月13日 優先權日2005年7月28日
發明者凱·菲利普·貝赫魯齊, 馬克·米夏埃利斯, 加斯東·內特 申請人:Eads空間運輸有限公司