具有液體驅動系統的火箭級技術方案

本發明專利技術涉及一種運行空間飛行器的火箭級，其具有相應至少一個用于分隔地儲存推進劑和氧化劑的儲罐、至少一個推進裝置、至少一個推進裝置支架以及具有一個初級結構，所述初級結構使不同的部件相互連接，所述推進裝置支架至少部分地設置在所述儲罐的內部。此外，在儲罐內部設置推進劑管理裝置。所述推進裝置支架的分隔壁完全閉合地構造在所述儲罐的內部并且由此將所述儲罐分成相互分隔開的區域，所述推進劑的單個組分儲存在所述區域中。所述儲罐基本上球形地構成，但是其也可以配備有橢圓形或截球形的穹頂以及配備有圓柱形的中間段。

【技術實現步驟摘要】
具有液體驅動系統的火箭級
本專利技術涉及一種運行空間飛行器的火箭級，其具有相應至少一個用于分隔地儲存推進劑和氧化劑的儲罐、至少一個推進裝置、至少一個推進裝置支架以及具有一個初級結構，所述初級結構使不同的部件相互連接。
技術介紹
目前使用的具有液體驅動系統的承載火箭級包含一系列部件，這些部件滿足不同的功能。屬于此的有用于儲存推進劑和氧化劑的儲罐以及所謂的推進裝置支架（在英語中被稱為：EngieneThrustFrame(ETF)），其中，推進劑和氧化劑要么儲存在單獨的儲罐中要么儲存在具有推進劑與氧化劑之間的分隔壁的儲罐中。推進裝置支架一方面將推進裝置的載荷導入到儲罐和初級結構中并且另一方面將承載件的載荷通過初級結構導入到儲罐和推進裝置中。此外，這種火箭級包括推進劑管理裝置，在英語中被稱為：Propellantmanagementdevice(PMD)，其特別是用于即使在剩留的推進劑剩余量最小或制動液體渦旋時也確保給推進裝置供應無氣體和無顆粒的推進劑。
技術實現思路
本專利技術的任務在于，這樣地構造本文開頭所述類型的火箭級，使得其具有盡可能低的重量和緊湊的設計并且此外具有盡可能低的成本。本專利技術通過以下方式解決所述任務，即，在這種火箭級中設置了：將推進裝置支架的至少一部分設置在儲罐的內部，其中，所述推進裝置支架的所述部分這樣完全閉合地構造在所述儲罐的內部，使得在儲罐中形成相互分隔開的、用于儲存所述推進劑的各組分的區域。通過按照本專利技術設置的將在其他情況下單獨的部件即儲罐和推進裝置支架集成為一個單元，得到一種極其緊湊的布置結構并且同時得到顯著的重量降低，此外通過這種方式相應地降低了相鄰結構的重量。通過所述緊湊的設計使得本專利技術的火箭級的總長度大大小于傳統構型的總長度，這又持續地降低了機械載荷、例如風載荷和通過工作載荷引起的載荷。此外，按照本專利技術，通過所述火箭級的根據本專利技術設置的構造，將不同的功能最佳地分配到各個部件上。例如將基本上錐形的推進裝置支架同時用來分隔儲罐中的推進劑和氧化劑，此外所述推進裝置支架降低了幾何結構方面的后遺癥。通過在本專利技術的有利的進一步方案中此外設置的將推進劑管理裝置也集成在內的做法，進一步改善了該布置結構的緊湊性。同時，推進劑管理裝置的各部件例如導板和可再填充的液體容器也被用來導入載荷。最后，本專利技術的火箭級具有在特殊情況下所需的再點火能力。附圖說明下面應借助于附圖詳細闡述本專利技術，其中：圖1是火箭級的一部分的剖視圖；圖2是圖1中的布置結構的一個部分區域的放大圖；圖3是圖1中的布置結構的一個放大的部分區域的其他視圖；圖4是圖3中的布置結構的一個部分區域的再次放大圖；圖5-7是用于火箭級的儲罐的不同形狀的視圖；圖8和9是儲罐中的推進裝置推進支架的替換布置的視圖；圖10和11是用于火箭級的替換推進裝置推進支架形狀的兩個另外的視圖。具體實施方式在附圖中，相同的或彼此相應的構件設有相同的附圖標記。圖1中的視圖以示意圖示出了一個火箭級的豎直剖視圖，其中，在初級結構1上連接一個錐形的推進裝置支架2，所述推進裝置支架本身絕大部分集成到一個在這里所示的布置結構的情況下球形的儲罐3中，其中，所述推進裝置支架2的部分2b設置在儲罐內部，而外環2a處于所述儲罐3的外部。此外，在圖1中示出的布置結構包括一個推進裝置4以及一些具有一些導板5a和至少一個可再填充的液體容器5b的推進劑管理裝置5。如從該圖中可看出的那樣，在傳統火箭級中通常彼此分隔地設置的部件即儲罐3和推進裝置支架2在該布置結構的情況下彼此連接，而沒有限制或損害它們的相應功能。通過將錐形的推進裝置支架2集成到球形的儲罐3中使得所述錐形的推進裝置支架2被賦予兩個另外的功能。由此，該推進裝置支架通過其設置在儲罐3中的、用作分隔壁2b的部分將儲罐3分為兩個區域I和II，例如特別是在圖1中可看到的那樣。在儲存期間，由所述兩個區域I和II中的一個區域容納推進劑并且由另一個區域容納氧化劑，由此既不需要設置多個儲罐也不需要安裝單獨的分隔壁。此外，兩個儲罐區域I與II之間的智能壓力控制致使所述錐形的分隔壁2b的結構質量可降低到最小。如果僅僅考慮壓力載荷的出現，則圖1中示出的儲罐3的球形在此是用于儲存推進劑和氧化劑的壓力儲罐的最佳形狀。因為推進裝置4——如同樣在圖1中示出的那樣——僅僅在一個部位上與剩余的火箭級連接并且所述初級結構1具有基本上圓柱形的形狀，所以同時所述錐形的推進裝置支架2構成用于將載荷從初級結構1的圓柱導入到用于推進裝置4的連接點中并且從該連接點導回的最佳形狀。導板5a垂直于所述火箭級的對稱軸并且將所述儲罐3的最寬部分與儲罐出口連接，以便改善液體的渦旋并且以便將所述液體引導至儲罐出口。可再填充的液體容器5b固定在儲罐出口上方并且在儲罐出口處保持足夠的液體量，以便一方面由于表面張力確保推進劑無氣體并且以便另一方面確保在推進裝置4重新點火時在加速將推進劑的剩余部分引導至儲罐出口之前立即提供推進劑。所述導板5a和所述可再填充的液體容器5b在此設置在所述儲罐3的兩個區域I和II中。圖2中的前面描述的布置結構的一個部分區域的放大圖示出的是，在火箭級的最后一個燃燒階段結束時推進劑6和氧化劑7的可能的剩余量是如何以最大允許的角度在推進劑管理裝置5的區域中匯聚的。由于儲罐3和錐形的推進裝置支架2的集成的幾何結構內部的單個角度或角，在驅動階段中，剩余推進劑量6和7比傳統儲罐中的剩余推進劑量少。通過縱向加速，液體6和7被朝著儲罐底部的方向壓，在那里設置推進裝置4并且在那里具有通往輸送管路的儲罐出口接管。總體上，集成的儲罐形狀導致剩余推進劑量6、7比傳統儲罐中的剩余推進劑量降低約50%。通過存在的角激勵的表面張力還進一步降低所述剩余推進劑量，而且也不需要為此安裝另外的推進劑管理裝置。圖3和4中的按照圖1的布置結構的一個部分區域的再次放大的視圖示出具有導板5a以及具有可再填充的儲罐3的液體容器5b的區域II中的結構，由穿口8a組成，所述穿口通過盤形的加強裝置8b支持，所述加強裝置本身通過篩網8c遮蓋。通過將推進劑管理裝置5集成在所述布置結構中，在所述儲罐3的出口區域中在所述錐形的推進裝置支架的用于將推進裝置載荷導入到所述初級結構1中的載荷承載功能方面支持所述推進裝置支架2。載荷路徑在此主要穿過所述錐形的推進裝置支架2，從而使得不需要附加的支撐。在其他方面，所述導板具有其毛細功能，以便連接液體、將液體引導到儲罐3的下部分中并且將所述液體保持在那里。需指出的是，在圖1和2中可看到的區域I也設有這種導板4a和可再填充的液體容器5b。因為火箭級的直徑和高度的優化也與整個承載件構型有關，因此對于火箭級的承載件能力的優化重要的是，儲罐的直徑和長度可變化。因此通過純粹球形的儲罐穹頂可能會產生相對大的空體積，其結果是會使得承載件級沒有必要地大，所以這種儲罐的純粹的球形狀不是在任何情況下都是最佳的。因此在圖4至7中示出儲罐的可能的變型方案，其在一些情況下是更好的匹配方案。其可以是如圖5中所示的具有圓柱形中間段9的儲罐、圖6中的具有基本上橢圓形的穹頂10的儲罐或者如圖7中所示的具有截球形穹頂11的儲罐11。在基本上錐形的推進裝置支架2的情況下，分隔壁2b一方面利用錐形的環2a（所謂的錐形儲罐連接環（英語本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種運行空間飛行器的火箭級，其具有相應至少一個用于分隔地儲存推進劑和氧化劑的儲罐、至少一個推進裝置、至少一個推進裝置支架以及具有一個初級結構，所述初級結構使不同的部件相互連接，其特征在于，所述推進裝置支架（2）的至少一部分設置在所述儲罐（3）的內部，其中，所述推進裝置支架（2）的部分（2b）這樣完全閉合地構造在所述儲罐（3）的內部，使得在所述儲罐（3）中形成相互分隔開的、用于儲存所述推進劑的組分的區域（I，II）。

【技術特征摘要】
2011.11.25 DE 102011119921.01.一種運行空間飛行器的火箭級，其具有相應至少一個用于分隔地儲存推進劑和氧化劑的儲罐、至少一個推進裝置、至少一個推進裝置支架以及具有一個初級結構，所述初級結構使不同的部件相互連接，其特征在于，所述推進裝置支架(2)的至少一部分設置在所述儲罐(3)的內部，其中，所述推進裝置支架(2)的部分(2b)這樣完全閉合地構造在所述儲罐(3)的內部，使得在所述儲罐(3)中形成相互分隔開的、用于儲存所述推進劑的組分的區域(I，II)，在所述儲罐(3)的內部設置有可再填充的液體容器(5b)，其中，所述可再填充的液體容器(5b)配備給推進劑管理裝置(5)，可再填充的液體容器(5b)在儲罐底部的區域相對于彼此同心設置，并附接到所述推進裝置(4)上，以及在所述儲罐(3)的出口區域中所述推進劑管理裝置(5)在載荷承載功能方面支持錐形的所述推進裝置支架(2)。2.根據權利要求1所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M·耶格爾，M·維塞，J·G·加西亞，
申請(專利權)人：阿斯特利烏姆有限公司，
類型：發明
國別省市：