[發明專利]一種緊湊型高效絕熱超臨界氦貯罐

有效

• 申請號: 202011181283.6
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112483879B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 鄭茂琦;滿滿;邢力超;許光;張婷;王叢飛;羅盟;張立強;薛立鵬
• 申請（專利權）人: 北京宇航系統工程研究所
• 主分類號: F17C1/12
• 分類號: F17C1/12;F17C13/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 劉秀祥

一種緊湊型高效絕熱超臨界氦貯罐，屬于增壓輸送技術領域，該超臨界氦貯罐采用雙層真空多層絕熱的結構形式，包括內膽(1)、外殼(2)、加注及排液管(3)、溫度及液位計導管(4)、增壓及排氣管(5)、安全排氣管(6)、抽真空活門導管(7)、外殼體連接環(8)、絕熱層。貯罐采用兩端支撐的緊湊布局結構，有效縮小了貯罐體積，大大減小了貯罐對箭上安裝空間的需求。貯罐采用真空夾層、熱輻射隔絕材料、高熱阻設計等多種漏熱控制措施，大大減少了貯罐漏熱，確保貯罐絕熱性能滿足運載火箭超臨界氦的貯存、待發需求。

技術領域

本發明涉及一種緊湊型高效絕熱超臨界氦貯罐，屬于增壓輸送技術領域。

背景技術

未來運載器的大重型化、重復使用、長期在軌必然要求增壓系統攜帶的氣量越來越大，可靠性和安全性要求越來越高，同時自身結構重量要小。傳統的增壓方式已難以滿足這些新的需求；探索高效、安全、可靠的新型增壓技術對未來我國航天實力的發展及空間地位的穩固都尤為關鍵。

超臨界氦是將液態氦加溫、增壓后轉變為一種介于液態和氣態之間的特殊形態，其貯存密度大、流動性能好，且不存在氣液分層，作為增壓系統的介質源可以有效提高增壓效率，減小系統重量。超臨界氦貯罐是超臨界氦增壓系統的核心部件，實際應用過程中，超臨界氦貯罐必須具備輕量緊湊、高效絕熱、高效抗振等特點以適應運載火箭的苛刻空間、環境要求；而現有低溫氦貯罐不適用于超臨界氦的貯存。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種緊湊型高效絕熱超臨界氦貯罐，該超臨界氦貯罐采用雙層真空多層絕熱的結構形式，包括內膽、外殼、加注及排液管、溫度及液位計導管、增壓及排氣管、安全排氣管、抽真空活門導管、外殼體連接環、絕熱層。貯罐采用兩端支撐的緊湊布局結構，有效縮小了貯罐體積，大大減小了貯罐對箭上安裝空間的需求。貯罐采用真空夾層、熱輻射隔絕材料、高熱阻設計等多種漏熱控制措施，大大減少了貯罐漏熱，確保貯罐絕熱性能滿足運載火箭超臨界氦的貯存、待發需求。

本發明目的通過以下技術方案予以實現：

一種緊湊型高效絕熱超臨界氦貯罐，包括內膽、外殼、加注及排液管、溫度及液位計導管、增壓及排氣管、安全排氣管、抽真空活門導管、柱狀支撐結構、絕熱層；

所述內膽套裝在外殼內，且通過安裝于內膽兩端的兩個柱狀支撐結構與外殼連接，內膽和外殼之間設有夾層；所述絕熱層位于夾層內，且包覆內膽；兩個柱狀支撐結構分別為柱狀支撐結構A和柱狀支撐結構B，所述加注及排液管由柱狀支撐結構A進入夾層，并通過柱狀支撐結構B與內膽連通；所述增壓及排氣管由柱狀支撐結構B進入夾層，并通過柱狀支撐結構A與內膽連通；所述溫度及液位計導管通過柱狀支撐結構A與內膽連通；所述抽真空活門導管通過柱狀支撐結構B與夾層連通；所述安全排氣管通過柱狀支撐結構B與內膽連通。

上述緊湊型高效絕熱超臨界氦貯罐，優選的，所述絕熱層包括反射層和間隔層，反射層采用鋁箔制成，間隔層選用硅酸鹽絕熱材料制成。

上述緊湊型高效絕熱超臨界氦貯罐，優選的，所述內膽為球形結構，外殼為球錐結合體。

上述緊湊型高效絕熱超臨界氦貯罐，優選的，增壓氣體通過增壓及排氣管對內膽進行增壓，使液氦轉化為超臨界狀態。

上述緊湊型高效絕熱超臨界氦貯罐，優選的，通過抽真空活門導管對夾層進行抽真空，減小對流漏熱。

上述緊湊型高效絕熱超臨界氦貯罐，優選的，所述間隔層為多層纏繞結構，且間隔層設有開孔、印花、褶皺。

上述緊湊型高效絕熱超臨界氦貯罐，優選的，所述柱狀支撐結構包括支撐結構緊固螺栓、絕熱墊塊、外殼體連接環；所述絕熱墊塊通過支撐結構緊固螺栓固定套裝在柱狀支撐上，且絕熱墊塊緊貼內膽。

上述緊湊型高效絕熱超臨界氦貯罐，優選的，所述絕熱墊塊上設有通孔。