[发明专利]一种异形贮箱出流装置

说明书

一种异形贮箱出流装置，属于液体火箭增压输送系统技术领域。本发明的消漩板和分隔板安装在共底贮箱的出流口上，通过在消漩板上设置孔减小消漩板的结构载荷同时降低了其结构重量，同时通过孔的合理布局提高消漩板的承载能力，消漩板采用120°V形结构，使流体过渡尽可能平滑，同时使液体有向中心填补的趋势，盖板安装在共底贮箱出流口(贮箱轴向)上部，使液体有向下流(加速)的趋势，破坏形成漩涡的切向力，通过上述设置抑制漩涡及塌陷的发生，从而减少贮箱内液体的不可用量。

技术领域

本发明涉及一种异形贮箱出流装置，属于液体火箭增压输送系统技术领域。

背景技术

共底贮箱具有缩短箭体结构的高度，减小运载火箭的长径比，能有效降低火箭自身重量，提高结构效率等优点，故国内外运载火箭末级模块较多采用共底结构。对于采用共底结构的贮箱，上箱的推进剂出口一般设置在贮箱筒端下端，出流形式为侧面出流。侧面出流末期，由于受出口型面、贮箱几何参数、流速及飞行中过载及晃动等因素对局部流动特性的影响，会在出流口上方出现液面塌陷、漩涡等现象。漩涡或液面塌陷的产生将导致推进剂夹气，可能引发发动机泵气蚀，进而影响发动机正常工作，引发飞行失利的重大危险。

漩涡和塌陷抑制措施常有两类：一是改进液体的流动边界，但受箭体总体结构布局限制，可采用的措施有限；二是增加额外的装置抑制漩涡和塌陷的产生。漩涡和塌陷的抑制通常同时进行，工程上一般称抑制漩涡和塌陷的设备为出流装置(即消漩防塌装置)。通常消漩和防塌是一起解决的，使用的结构组件要既能消漩又能防塌。鉴于贮箱内通常装有防晃挡板、液位传感器等附件，结构比较复杂，边界条件也非常复杂，甚至很难确定，在实际设计过程中，通常对边界条件和流体流动均进行一定的简化，在仿真后选择适当的方案进行试验，最终确定防漩防塌装置的结构形式及参数。采用合适的出流装置尽可能的降低液面的高度，减少火箭飞行中推进剂的不可用量，尤其对于末级模块能较大提高火箭运载效率。因此，急需一种适用于共底贮箱侧面出流的消漩防塌装置。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种异形贮箱出流装置，尽可能延缓共底贮箱液体出流塌陷时刻，从而减少贮箱推进剂不可用量，同时以较简单的结构实现消漩和塌陷，实现末级结构重量的轻质化，有利于运载效率的提高。

本发明的技术解决方案是：一种异形贮箱出流装置，包括盖板、消漩板、分隔板、出流口、共底贮箱和共底；

盖板、消漩板和分隔板均设置于共底贮箱内；

出流口与共底与共底贮箱为一体，出流口位于共底贮箱上箱的侧壁，共底用于将共底贮箱上箱和下箱分隔开；

盖板、消漩板和分隔板构成出流装置，出流装置位于出流口的沿共底贮箱轴向的上部；

盖板位于出流口的沿共底贮箱轴向的上部，一端与共底贮箱内壁面连接；

消漩板位于出流口的沿共底贮箱径向的上部，一侧与共底贮箱内壁面连接，另一侧与共底接触；

分隔板位于出流口的沿共底贮箱径向的上部，一端与消漩板相连接，一端固定在出流口上部。

进一步地，所述盖板直径D1＝1.5D～2.5D，其中，D为贮箱出流口安装输送管的直径。

进一步地，所述盖板与出流口中心的距离H，1D≤H≤1.2D，其中，D为贮箱出流口安装输送管的直径。

进一步地，所述消漩板为“V”形结构，角度为120°。

进一步地，所述消漩板的长度L1≥4D，其中，D为贮箱出流口安装输送管的直径。

进一步地，消漩板“V”形结构中心连接分隔板。

进一步地，所述消漩板设置有多个孔以保持流体流通，其中，孔按行排列。

进一步地，孔的直径d≤0.06L2，其中，L2为消漩板的宽度。