动力燃料罐 |
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申请号 | CN200610164100.3 | 申请日 | 2006-12-07 | 公开(公告)号 | CN100564991C | 公开(公告)日 | 2009-12-02 |
申请人 | EADS空间运输有限公司; | 发明人 | 凯·菲利普·贝鲁茨; 马克·米夏埃利斯; | ||||
摘要 | 本 发明 涉及一种表面张 力 罐,它用于储存能储存的动力 燃料 如 宇宙 飞行器 中的MMH、N2O4和肼并且借助于一种用作为输送介质的动力燃气运行,在一个动力燃料取出装置中,借助于毛细的上升帮助和一个处在罐出口上的收集容器实现动力燃料与动力燃气的分离。其中所述罐出口这样构成,使得液体在罐 水 平取向和低的罐填充度时稳定地保持于动力燃料管道中,即通过罐出口设有一个螺旋形构成的通道以及一些连接或开孔通道,它们将收集容器与一个排出管连接。并且所述收集容器的内腔这样构成,以致它通过利用表面 张力 完全用液体充满。 | ||||||
权利要求 | 1.动力燃料罐,用于储存为宇宙飞行器的运行用的腐蚀性的液体, 具有一种用作输送介质的动力燃气以及至少一个动力燃料取出装置, 包括至少一个收集容器和一个罐出口,其中通过利用表面张力引起动 力燃料与动力燃气的分离,其中取出装置以一种可重复填充的贮池的 形式设置在动力燃料罐的底部并且经由一些输送管道与动力燃料罐的 内部连接,其特征在于,所述罐出口设有一些连接或开孔通道(11) 以及一个螺旋形构成的通道(15),它们将收集容器(3)与罐出口(4) 的一个排出管(10)连接。 |
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说明书全文 | 技术领域本发明涉及一种动力燃料罐,特别是一种用于储存为宇宙飞行器 的运行用的腐蚀性的液体的罐,具有一种用作为输送介质的动力燃气 以及至少一个动力燃料取出装置,包括至少各一个收集容器和一个罐 出口,其中通过利用表面张力引起动力燃料与动力燃气的分离,其中 取出装置以一种可重复填充的贮池的形式设置在动力燃料罐的底部并 且经由一些输送管道与动力燃料罐的内部连接。 背景技术在宇宙飞行器中,例如卫星或轨道空间站,在相当大程度上将液 体动力燃料不仅用于那些用于在宇宙定位调节的驱动装置而且还用于 那些用于实施远地点飞行的驱动装置,这些液 体动力燃料被夹带于为此适用的容器中并且在使用一种动力燃气的情 况下从所述容器输送到相当的驱动装置的燃烧或反应室中。作为动力 燃气通常使用惰性气体例如氦(He)或氮(N2),它们通过压力被压 入到动力燃料容器中并且其因此将动力燃料压入到通向相应的驱动装 置的管道系统中。此时重要的是,在作为输送介质的动力燃气与进入 到驱动装置中的动力燃料之间的完全而可靠的分离,因为后者在点火 时必须绝对没有外来气体掺入。由DE 100 40 755 C2已知一种基于该 原理的开头所述类型的罐。 一种将液体和气体彼此分离的标准方法在于滤器的应用,这些滤 器在一个规定的压力差内违抗气体的渗透。但在具有小的动力燃料排 送流量的较小的卫星中,在一定的情况下可以放弃这些比较昂贵的滤 器。并且对这样的罐的一种特别的和经常的要求是,已填充的动力燃 料罐结合于卫星中向发射场水平输送的可能性,在关于罐填充度要求 没有限制时尤其如此。在输送期间产生的力由于动力效应可以超过由 地心引力引起的力多倍。因此在至今已知的这种类型的罐中,或将罐 填充度限制到较小的填充度,从而始终以液体围绕罐出口,或者通过 一个很窄的通道限制罐出口,但该通道在动力燃料排放时产生较高的 压力损失。通常预先给定在此最大允许的压力损失。 对一种这样的罐的另一要求是要以横向于罐出口的定位将包括这 种类型的罐的卫星运送到轨道中的可能性。特别在运送多个小型卫星 时产生这样的可能性,它们侧向水平地安装在一个中心的支承结构上。 在火箭发射时产生的高的动力负载导致游离的滤器和开孔通常不再具 有保持能力,也就是不可能阻止动力燃气进入到出口中。这在动力燃 料罐未被完全充满并且敏感的构件如滤器和开孔从液体中凸出时导致 失灵。于是动力燃气在高的负载下可以通过滤器和开孔进入罐出口, 这又可以导致驱动装置的失灵。因此以水平定位的罐的火箭发射带有 至今已知的开头所述类型的罐是不可能的。 此外由EP 0 367 001 B1和DE 37 50 727 T2已知一些动力燃料罐, 其中各收集容器和罐出口通过利用表面张力引起动力燃料和动力燃气 的分离并且一个取出装置设置在动力燃料罐的底部。其中的缺点是, 在罐内小的动力燃料液位时和在输送和/或发射时在不同的转角下水 平定位时,在排出孔上不能保证动力燃料量,以阻止气体流入排出孔 中。 发明内容本发明的目的是,进一步构成一种按照前序部分所述的罐,使得 即使在罐的不同定位中以水平定位的卫星罐和在同时小的液体液位的 情况下也能实施发射。同时应该可以以水平的位置输送该罐而对其取 向和其填充度没有限制,此时仍应确保在紧接着发射的轨道运行中向 驱动装置无气泡地输送动力燃料。 本发明这样达到该目的,即在一个这种类型的罐中,罐出口设有 一些连接或开孔通道以及一个螺旋形的通道,该螺旋形的通道将收集 容器与出口的一个排出管连接。 通过本发明的动力燃料罐的构成确保,即使在罐内小的动力燃料 液位时和罐在不同的取向即绕纵轴线的转角下水平定位时,在输送和/ 或发射时,也总是在排出孔处保持一定的动力燃料量继而没有气体能 侵入到排出孔中。这通过本发明设置的动力燃料出口的内部的迷宫状 构型得到保证。动力燃料的无气泡输送在紧接着的轨道运行中这样确 保,动力燃料出口的内部通过利用在发射阶段以后的失重状态下的毛 细力在极短的时间内即在几秒钟内总是完全充满的。在该填充过程以 后,罐被准备好。 与传统的罐相比,用于本发明的罐的制造成本实际上并没有提高, 因此在保持相同的成本情况下,可达到一种关于在地面上和在火箭发 射期间的操纵性方面的明显提高的灵活性。其中按照本发明的动力燃 料罐同时设计成使其能够在没有滤器情况下实现一种可靠的和无气泡 的输送。 附图说明 以下将借助于一个在附图中示出的实施例更详细地说明本发明的 动力燃料罐。其中: 图1一个动力燃料罐的透视图; 图2图1的动力燃料罐在罐出口的区域内的详图; 图3沿图2中III-III截取的剖面图; 图4图1的动力燃料罐在纵轴线的区域内的垂直剖面图,在 这种用于发射的情况下,该动力燃料罐设置于水平位 置;以及 图5至8根据那些在图3中的不同的取向时的视图,其中分别同 时示出了包含的残余液体。 具体实施方式图1所示的动力燃料罐涉及一种表面张力罐,用于容纳和储存腐 蚀性的能储存的动力燃料,例如MMH、N2O4和肼,具有一个设置在 罐底部的动力燃料取出装置,其中通过利用表面张力引起动力燃料与 动力燃气的分离,在罐中,四个导向板1沿罐壁2被引导并且通到一 个由一个盖板16覆盖的在动力燃料罐底部的收集容器3。经由一个罐 出口4,动力燃料可以从该容器3中通过一种动力燃气排向一个图中 未示出的燃烧或反应室。作为动力燃气在这里通常使用惰性气体氦 (He)或氮(N2),它们将动力燃料压入到通向相应的驱动装置的、 图中未示出的管道系统中。 如图2的剖视图所示,收集容器3的下部9在罐出口4处构成为 旋转件,由此特别可以保持低的制造成本。按照图2和3,一个螺旋 形盘绕的通道15以及多个,在所示实施例情况下是三个,直径分别约 为2mm的连接或开孔通道11将由一环形通道12构成的收集容器3 的内部与一个中心设置的排出管10连接。在此这些连接或开孔通道 11在罐出口内倾斜设置,使得在初次向罐填充以动力燃料过程中不包 含动力燃气气泡。 收集容器的内腔在其几何形状上这样构成,使其不仅在罐从水平 位置旋转到垂直位置时,例如在以小的罐填充度水平输送以后,而且 在失重状态下,由于毛细作用重新自动完全和无气泡地充满。螺旋形 盘绕的通道15的填充通过一个附加居中制出的槽14给予支持。螺旋 形盘绕的通道15朝环形通道12的方向越来越宽,从而将气泡朝环形 通道12的方向排出。切入的槽14支持螺旋形盘绕的通道15的填充。 通常在罐垂直定位时向罐填充以动力燃料,就是说,在这种情况 下,罐的纵轴线13平行于地心引力的方向延伸,此时整个罐出口4以 及收集容器3完全被动力燃料充满。如果紧接着将动力燃料罐绕罐轴 线倾倒,使动力燃料罐处于水平位置,在该位置,动力燃料5在小的 填充度情况下,如图4中所示,不再浸湿罐出口4,而其液位位于该 罐出口4以下距离h处,螺旋形盘绕的通道15导致液体既不能在水平 输送时又不能在水平发射时从排出管10返回到动力燃料罐中。在图5 至8中示出了在罐的不同的取向时收集容器的下部,无上面的盖板16。 开孔通道11和螺旋形盘绕的通道15的组合在任何情况下保证排出管 10可以不排空。罐从垂直位置到水平位置的倾倒在任何方向都是可以 的。 在出口内多个连接或开孔通道11的应用还导致与至今已知的这 种类型的罐相比在排出动力燃料的过程中在罐出口4处大大减小的压 力损失。按照本发明,出口的构型除关于水平输送和水平发射的扩展 应用领域外还具有关于最大可允许压力损失以及在地面上较快速的填 充和排空罐方面的较大的潜力。 |