[發明專利]用于儲存低溫液體和能儲存的動力燃料的容器

有效

• 申請號: 200910146589.5
• 申請日: 2009-06-03
• 公開（公告）號: CN101596939A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發明（設計）人: K·P·貝赫魯茨;G·內特
• 申請（專利權）人: 阿斯特利烏姆有限公司
• 主分類號: B64G1/40
• 分類號: B64G1/40
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 侯鳴慧

技術領域

本發明涉及一種容器，用于儲存空間飛行器工作所用的低溫液體或能 儲存的液態動力燃料，該容器具有一種作為輸送介質使用的驅動氣體以及 具有可重復填充的儲備器形式的至少一個氣體輸入和取出裝置，在所述氣 體輸入和取出裝置中借助于一些篩在利用表面張力的情況下引起驅動氣體 與所述液體的分離。

背景技術

在這種形式的容器中，驅動氣體用于將容納在其中的液態組分、即一 方面動力燃料和另一方面氧化劑輸送到燃燒或反應室中。作為驅動氣體通 常使用惰性氣體、如氦(He)或氮(N₂)，這種惰性氣體在壓力下被壓到動 力燃料罐或氧化劑罐中并且這種惰性氣體由此將動力燃料和氧化劑壓到通 到各自的發動機的管道系統中。在此重要的是作為輸送介質使用的驅動氣 體與到達發動機中的液態組分即動力燃料或氧化劑之間的完全且可靠的分 開，因為所述液態組分必須絕對不被摻入外界氣體。

在低溫液體中，尤其是在液態氫中，動力燃料的變熱由于蒸發效應而 在時間上通常導致容器中壓力升高。為了保護容器結構完好性，出現的過 壓必須在達到上限值時從容器導出。該問題尤其是在低溫的航天系統中出 現，這種航天系統必須在較長的時間上在失重狀態下的軌道中被操縱。處 于容器中的氣體在此通常也用于空間飛行器的姿態調節。這是與附加驅動 系統相比較成本低廉且對于姿態調節足夠的推力產生方案。冷氣體在此從 動力燃料容器通過一個或多個推進噴管定向地釋放到真空中。

如果在該過程中氣體-液體混合物從容器釋放到真空中，則液體和氣體 的不同密度視混合比例而定導致不恒定的推力剖面，并且航天器的調節算 法于是必須按照任務要求來校正推力的這些變化。此外，只要動力燃料于 是不再供航天器的主發動機使用，就不期望液體從氣體取出裝置輸出。

為了可靠地分開氣體相和液體相，迄今在航天方面采用下面的方法：

-通過動力燃料的變熱使從動力燃料容器排放出的液體蒸發。該方法 需要高的能量要求來蒸發液體。

-施加附加加速度，該附加加速度使得動力燃料在壓力卸載的時刻不 處于氣體出口處。這需要借助于附加驅動系統定向的加速度，這通 常相對昂貴。附加地需要在壓力卸載之前適配任務剖面。

此外，已由US?40?27?494?A公知了使用相分離器來使液態相與氣態相 分開，其中，在該公知的裝置中一個相分離器用于具有低加速度的工作狀 態并且該分開在使用超導磁體的情況下進行。此外，US?48?48?987?A描述了 一種相分離器，在該相分離器中設置有一些泵和一系列閥。最后，在US?70 77?885?B2中所述的相分離器中使用螺旋槳，該螺旋槳使液體-氣體混合物旋 轉，并且在該螺旋槳中，用聚乙烯或尼龍制成的膜片使液體——在此情況 下為水——分開。最后的公知的系統被設置用于與燃料電池一起使用并且 不適用于分開低溫液體。其它已由US?44?35?196?A和US?46?17?031?A公知 的裝置局限于在地球重力場中使用。

發明內容

本發明的任務在于，這樣構造開頭所述類型的容器，使得不僅對于低 溫的而且對于非低溫的動力燃料和液體，在加速度極為不同的情況下，即 從彈道飛行階段期間的低加速度直到主推進階段的高加速度——如在航天 系統中出現的那樣，保證可靠的相分開。

根據本發明，提出了一種容器，用于儲存空間飛行器工作所用的低溫 液體或能儲存的液態動力燃料，該容器具有一種作為輸送介質使用的驅動 氣體以及具有至少一個氣體輸入和取出裝置，所述氣體輸入和取出裝置呈 具有容器殼的可重復填充的儲備器的形式，在所述氣體輸入和取出裝置中 借助于一些篩在利用表面張力的情況下引起驅動氣體與液體的分離，其中， 氣體輸入和取出裝置在該容器的上部區域中直接設置在容器殼上，所述氣 體輸入和取出裝置直接與該容器殼相連接并且包括一個基本上圓柱形的殼 體，該殼體設置有一系列在殼體的上部區域中設置在圓周側的、喇叭狀擴 寬的并且被擋流板遮擋的開口以及設置有至少一個另外的、設置在殼體的 下部區域中的、喇叭狀擴寬的并且被擋流板遮擋的開口，并且該殼體具有 一個通到至少一個出口的取出管，其中，開口中的每一個設置有一些相互 間相繼地設置的、伸到開口中的板并且通過雙篩與殼體的內部相連接，其 中，在殼體的內壁上設置有一些相對于殼體的縱向軸線平行延伸的板，其 中，被設置用于遮擋下部的喇叭狀的開口的碟狀的水平的擋流板具有一個 或多個孔。