一種航天用赤道法蘭安裝球形復(fù)合材料壓力容器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種航天用赤道法蘭安裝球形壓力容器，具體地說，是一種航天用赤道法蘭安裝球形復(fù)合材料壓力容器。
【背景技術(shù)】
[0002]空間系統(tǒng)及其分系統(tǒng)需要各種壓力容器以貯存液體和氣體，壓力容器是航天運(yùn)載器的重要部件。隨著航天事業(yè)的發(fā)展，對(duì)航天產(chǎn)品的重量和安全要求越來越苛刻，輕質(zhì)、可靠、安全的球形復(fù)合材料壓力容器對(duì)于減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量、提高飛行器的性能、保障發(fā)射安全和降低發(fā)射成本等具有重要意義。
[0003]隨著T700、T1000、PB0等高性能碳纖維的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，目前大部分航天器姿控動(dòng)力系統(tǒng)用氣瓶均采用了復(fù)合材料氣瓶，航天器姿控動(dòng)力系統(tǒng)用貯箱亦有部分采用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。
[0004]由于球形壓力容器采用法蘭安裝后無法進(jìn)行復(fù)合材料的纏繞，因此復(fù)合材料球形壓力容器的安裝方式一般為箍帶固定和兩端固定，對(duì)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)空間布局有著特定要求，其使用范圍具有很大的局限性，不能廣泛的推廣至所有姿控動(dòng)力系統(tǒng)。中間赤道法蘭安裝方式對(duì)優(yōu)化系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)布局及提高壓力容器的抗過載能力具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)航天壓力容器重量要求越來越苛刻和現(xiàn)有球形復(fù)合材料壓力容器安裝方式局限于箍帶固定和兩端固定的現(xiàn)實(shí)，本發(fā)明提供了一種航天用赤道法蘭安裝球形復(fù)合材料壓力容器。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種航天用赤道法蘭安裝球形復(fù)合材料壓力容器，包括復(fù)合材料殼體、安裝在復(fù)合材料殼體赤道位置的安裝法蘭、填充于復(fù)合材料殼體和安裝法蘭之間間隙的粘接劑層、纏繞在安裝法蘭外表面的復(fù)合材料層。
[0007]優(yōu)選地，復(fù)合材料殼體為薄壁球形結(jié)構(gòu)，其厚度δ與直徑D的比值小于0.004，制備復(fù)合材料殼體的纖維為Τ700、Τ1000和ΡΒ0。
[0008]優(yōu)選地，安裝法蘭由下安裝法蘭和兩上安裝法蘭組成，下安裝法蘭為整環(huán)結(jié)構(gòu)，上安裝法蘭為半環(huán)結(jié)構(gòu)，下安裝法蘭套接在復(fù)合材料殼體的赤道位置，兩上安裝法蘭與下安裝法蘭扣合。
[0009]優(yōu)選地，所述下安裝法蘭與兩上安裝法蘭通過凹凸結(jié)構(gòu)相互咬合連接，凹凸結(jié)構(gòu)咬合處涂敷有結(jié)構(gòu)膠J133，固化后下安裝法蘭與上安裝法蘭緊密連接。
[0010]優(yōu)選地，所述下安裝法蘭與兩上安裝法蘭在環(huán)向纏繞前通過沉頭螺釘固定。
[0011 ]優(yōu)選地，所述下安裝法蘭為大直徑薄壁環(huán)形結(jié)構(gòu)，下安裝法蘭內(nèi)型面與復(fù)合材料殼體I間隙配合，下安裝法蘭與復(fù)合材料殼體I之間的間隙由粘接劑層填充；下安裝法蘭與復(fù)合材料殼體形成相互咬合的自鎖結(jié)構(gòu)，下安裝法蘭徑向自鎖楔入尺寸tl為2mm-10mm。
[0012]優(yōu)選地，所述上安裝法蘭為大直徑薄壁半環(huán)形結(jié)構(gòu)，上安裝法蘭內(nèi)型面與復(fù)合材料殼體間隙配合，上安裝法蘭與復(fù)合材料殼體之間的間隙由粘接劑層填充，上安裝法蘭與復(fù)合材料殼體形成相互咬合的自鎖結(jié)構(gòu)，上安裝法蘭徑向自鎖楔入尺寸t2為2mm-10mm。
[0013]優(yōu)選地，所述下安裝法蘭的材料為鋁合金2A14、5 AO 5、5A06、6061、7055中的一種，所述上安裝法蘭的材料為鋁合金2A14、5A05、5A06、6061、7055中的一種。
[0014]優(yōu)選地，復(fù)合材料層為碳纖維/環(huán)氧纏繞層，即將環(huán)氧樹脂與固化劑、促進(jìn)劑和增塑劑等按照一定比例混合成膠狀液體，然后將浸有膠液的纖維纏繞在安裝法蘭3之上經(jīng)固化而成。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]解決了現(xiàn)有球形復(fù)合材料壓力容器局限于箍帶固定和兩端固定形式，采用了組合式航天用赤道法蘭安裝的安裝形式，大大提高了球形復(fù)合材料壓力容器的使用范圍。使用本發(fā)明所述方法制造的航天用赤道法蘭安裝球形復(fù)合材料壓力容器可用于廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈武器動(dòng)力系統(tǒng)、運(yùn)載火箭輔助動(dòng)力系統(tǒng)和空間飛行器推進(jìn)系統(tǒng)等領(lǐng)域，可有效降低其結(jié)構(gòu)質(zhì)量，提高干重比，降低發(fā)射成本。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明實(shí)施例航天用赤道法蘭安裝球形復(fù)合材料壓力容器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中安裝法蘭局部放大示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中其中一個(gè)上安裝法蘭和下安裝法蘭連接方式示意圖。
[0020]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中另一個(gè)上安裝法蘭和下安裝法蘭連接方式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0022]如圖1-3所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種航天用赤道法蘭安裝球形復(fù)合材料壓力容器，包括復(fù)合材料殼體1、安裝在復(fù)合材料殼體I赤道位置的安裝法蘭3、填充于復(fù)合材料殼體I和安裝法蘭3之間間隙的粘接劑層2、纏繞在安裝法蘭3外表面的復(fù)合材料層4。復(fù)合材料殼體I為薄壁球形結(jié)構(gòu)，其厚度S與直徑D的比值小于0.004，制備復(fù)合材料殼體I的纖維為T700、T1000和ΡΒ0。安裝法蘭3由下安裝法蘭31和兩上安裝法蘭32組成，下安裝法蘭31為整環(huán)結(jié)構(gòu)，上安裝法蘭32為半環(huán)結(jié)構(gòu)，下安裝法蘭31套接在復(fù)合材料殼體I的赤道位置，兩上安裝法蘭32與下安裝法蘭31扣合。所述下安裝法蘭31與兩上安裝法蘭32通過凹凸結(jié)構(gòu)相互咬合連接，凹凸結(jié)構(gòu)咬合處涂敷有結(jié)構(gòu)膠J133，固化后下安裝法蘭31與上安裝法蘭32緊密連接。所述下安裝法蘭31與兩上安裝法蘭32在環(huán)向纏繞前通過沉頭螺釘固定。所述下安裝法蘭31為大直徑薄壁環(huán)形結(jié)構(gòu)，下安裝法蘭31內(nèi)型面與復(fù)合材料殼體I間隙配合，下安裝法蘭31與復(fù)合材料殼體I之間的間隙由粘接劑層2填充;下安裝法蘭31與復(fù)合材料殼體I形成相互咬合的自鎖結(jié)構(gòu)，下安裝法蘭31徑向自鎖楔入尺寸11為2mm-1Omm。所述上安裝法蘭32為大直徑薄壁半環(huán)形結(jié)構(gòu)，上安裝法蘭32內(nèi)型面與復(fù)合材料殼體I間隙配合，上安裝法蘭32與復(fù)合材料殼體I之間的間隙由粘接劑層2填充，