[實用新型]用于推進劑貯箱的叉形環

有效

• 申請號: 201420590910.5
• 申請日: 2014-10-13
• 公開（公告）號: CN204213628U
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 劉希敏;梁曉光;吳會強;鄢東洋;鄭衛東;常志龍;楊瑞生;潘楨;王曉博;張曉穎
• 申請（專利權）人: 北京宇航系統工程研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: F17C13/00
• 分類號: F17C13/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本實用新型涉及航天器的推進劑貯箱部分，具體地，涉及一種用于推進劑貯箱的叉形環。

背景技術

叉形環在液體火箭推進劑貯箱中是一個很重要的零件，它的作用是將貯箱的筒段與底連接而組成推進劑貯箱。推進劑貯箱是箭體結構的重要部件之一，貯箱既是貯存火箭推進劑的容器，同時也是箭體的承力部件，受到內壓、軸壓、彎矩、剪力等載荷作用。在使用中，叉形環受力很復雜。叉形環的大端與貯箱的筒段焊接，叉形環的小端與底的圓環焊接，叉形環小端的外側還要與短殼連接，以便叉形環在火箭豎立狀態與飛行狀態均具有良好的軸壓傳力路線。為滿足這些功能，叉形環的厚度變化較大，需采用型材。

傳統火箭推進劑貯箱采用退火狀態的叉形環，采用兩件退火狀態的半環對接焊接成一個整環后再進行機械加工而成。現在新型火箭的推進劑貯箱使用工況的載荷大，用傳統的焊接組合的退火態叉形環的強度已不能滿足使用載荷要求。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題為傳統的退火狀態叉形環難以滿足新型火箭推進劑貯箱的載荷要求。

本實用新型的技術方案為：一種用于推進劑貯箱的叉形環，叉形環具有經整體淬火處理形成的淬火層。

進一步地，叉形環為經整體鍛造制成的一體結構。

進一步地，叉形環的材料為2219鋁合金。

進一步地，叉形環的材料為2A14鋁合金。

進一步地，淬火層淬透叉形環。

本實用新型與現有技術相比的優點在于：

(1)現有技術中尚無對類似叉形環的大型結構進行整體淬火的先例，傳統設計也沒有此類需求。而本實用新型的叉形環具有整體淬火形成的淬火層，加強了自身強度，克服了傳統設計中退火態的叉形環不能承受大的使用載荷的技術缺陷。

(2)本實用新型經淬火強化的叉形環采用整體鍛環淬火后再機械加工的方法成形，省去了現有技術中需要對兩件一半叉形環進行對接焊接的過程，消除了自身的焊接變形，同時也更好地適應與貯箱筒段、貯箱底圓環與貯箱短殼焊接的需要，很好地克服了焊后錯縫、焊接變形，減少與減輕了焊接缺陷。

(3)本實用新型的叉形環提高了同等結構材料重量下的推進劑貯箱結構強度，提高了可靠性，也便于實現輕量化設計。

(4)本實用新型的叉形環可以選用焊接性能較好并且其它綜合性能也較好的2219鋁合金；對使用性質相似的高強度鋁合金2A14也具有可借鑒性。

附圖說明

圖1為本實用新型經淬火強化的叉形環在推進劑貯箱結構中的位置圖；

圖2為本實用新型經淬火強化的叉形環的立體圖；

圖3為本實用新型經淬火強化的叉形環的截面剖面圖。

具體實施方式

本實用新型的叉形環作為推進劑貯箱的底的大型零件，采用整體鍛環經淬火后機械加工而成。

參見圖1所示的本實用新型的經淬火強化的叉形環的應用在推進劑貯箱結構中的位置圖，前叉形環(4)在推進劑貯箱中，起到連接貯箱前短殼(3)、前底圓環(2)、貯箱筒段(5)的作用。一組推進劑貯箱具有兩個叉形環，另一個經淬火強化的后叉形環(6)在推進劑貯箱中，起到連接貯箱筒段(5)、貯箱后短殼(7)、貯箱后底圓環(8)的作用。圖中可以看出經淬火強化的叉形環在推進劑貯箱結構中的位置。

圖2所示為本實用新型經淬火強化的叉形環的立體圖。原有叉形環為兩塊分離結構焊接而成。而本發明采取整體鍛造。很好地克服了焊后錯縫、焊接變形，減少與減輕了焊接缺陷。

圖3所示為本實用新型經淬火強化的叉形環的軸截面局部剖面圖。圖上示出了與貯箱筒段(5)、貯箱后短殼(7)、貯箱后底圓環(8)的連接面。

因少有需求，現有技術之前尚無采用鍛造和淬火來加工類似叉形環的大型中空部件。而本實用新型中采用經淬火強化的叉形環比傳統的退火狀態叉形環強度提高，相同叉形環結構重量情況下，基體材料抗拉強度提高約90％，焊縫抗拉強度提高約19％。輕量化效益明顯，較好地解決了我國現階段材料基礎工業儲備不足的制約，實現推進劑貯箱結構在大的使用載荷下整體結構變形協調，滿足大載荷下的使用要求。

本實用新型經淬火強化的叉形環的應用，解決了新型號液氧試驗貯箱采用傳統的退火態叉形環不能滿足強度要求的難題，取得良好效果，未來可推廣應用到所有的液體火箭型號。