一种运载火箭贮箱圆筒段及贮箱的制作方法

1.本实用新型涉及运载火箭结构设计领域，具体涉及一种运载火箭贮箱圆筒段及贮箱。


背景技术：

2.现有的液体运载火箭内压设计的贮箱，在生产过程中，需要对贮箱圆筒段与圆筒段之间，或者圆筒段与前后底之间的环焊缝进行焊接。由于焊接的热输入量较大，导致焊接完成后收缩变形较大且不均匀，同时内压设计贮箱不带加强筋的薄壁铝合金光板圆筒段的刚度较弱，因此在环焊缝旁的薄壁光板处很容易产生一定区域的凹陷变形，给贮箱产品带来缺陷和隐患。以往的内压设计贮箱，为了解决生产过程中薄壁铝合金光板圆筒段的焊接变形问题，采用加厚光板壁厚的方法，来减小或消除环焊缝旁的薄壁光板凹陷变形，但因此增加了贮箱圆筒段的重量，降低了结构效率。
3.鉴于此，亟需设计一种防止焊接变形且能保证薄壁光板减重效果的运载火箭贮箱圆筒段及贮箱。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种运载火箭贮箱圆筒段及贮箱。
5.本实用新型提供一种运载火箭贮箱圆筒段，包括：圆筒，所述圆筒为中空的筒体；筋条，所述筋条的长度方向与所述圆筒轴向方向一致，若干所述筋条均匀分布在所述圆筒内侧的上端口和/或下端口。
6.根据本实用新型的一个实施例，所述筋条的长度等于或大于环焊缝焊接加厚边的宽度。
7.根据本实用新型的一个实施例，所述圆筒是利用光板进行滚弯工艺成型。
8.根据本实用新型的一个实施例，所述光板采用不带加强筋的铝合金。
9.根据本实用新型的一个实施例，所述圆筒通过化铣工艺加工出上端口和/或下端口的加厚边，所述加厚边位于圆筒段上端口和/或下端口的环焊缝位置。
10.根据本实用新型的一个实施例，所述筋条由所述加厚边化铣出等距分布的短筋条。
11.根据本实用新型的一个实施例，所述筋条在其纵向上厚度不同。
12.根据本实用新型的一个实施例，所述筋条位于端口处的厚度大于远离端口处的厚度。
13.根据本实用新型的一个实施例，所述筋条宽度范围是6mm-10mm，所述筋条之间的间距范围为60mm-120mm，所述筋条长度范围是100mm-300mm。
14.另一方面，本实用新型提供一种运载火箭贮箱，包括所述的运载火箭贮箱圆筒段。
15.根据本实用新型的运载火箭贮箱圆筒段在圆筒内侧的上端口和/或下端口设置筋
条，能够提高圆筒段靠近环焊缝一侧光板结构的局部刚度，消除焊接后的薄壁光板凹陷变形，同时避免了现有内压贮箱为了控制焊接变形而进行的壁厚整体加厚带来的增重，提高了贮箱的结构效率。
16.应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本实用新型所欲主张的范围。
附图说明
17.下面的附图是本实用新型的说明书的一部分，其绘示了本实用新型的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明实用新型的原理。
18.图1是本实用新型一个实施例的运载火箭贮箱圆筒段的示意图；
19.图2是本实用新型一个实施例的运载火箭贮箱的示意图。
20.附图标记：
21.100-圆筒，200-筋条，300-光板，401-前底，402-第一圆筒段，403-第二圆筒段，404-后底，405-前短壳，406-后短壳。
具体实施方式
22.下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本实用新型，用于示例性的说明本实用新型的原理，并不被配置为限定本实用新型。另外，附图中的机构件不一定是按照比例绘制的。例如，可能对于其他结构件或区域而放大了附图中的一些结构件或区域的尺寸，以帮助对本实用新型实施例的理解。
23.下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本实用新型实施例的具体结构进行限定。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有说明，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
24.此外术语“包括”、“包含”“具有”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素结构件或组件不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出或固有的属于结构件、组件上的其他机构件。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
25.诸如“下面”、“下方”、“在
…
下”、“低”、“上方”、“在
…
上”、“高”等的空间关系术语用于使描述方便，以解释一个元件相对于第二元件的定位，表示除了与图中示出的那些取向不同的取向以外，这些术语旨在涵盖器件的不同取向。另外，例如“一个元件在另一个元件上/下”可以表示两个元件直接接触，也可以表示两个元件之间还具有其他元件。此外，诸如“第一”、“第二”等的术语也用于描述各个元件、区、部分等，并且不应被当作限制。类似的术语在描述通篇中表示类似的元件。
26.对于本领域技术人员来说，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实
用新型更好的理解。
27.图1是本实用新型一个实施例的运载火箭贮箱圆筒段的示意图；
28.图2是本实用新型一个实施例的运载火箭贮箱的示意图。
29.如图1所示，本实用新型提供一种运载火箭贮箱圆筒段，包括：圆筒100，圆筒100为中空的筒体；筋条200，筋条200的长度方向与圆筒100轴向方向一致，若干筋条200均匀分布在圆筒100内侧的上端口和/或下端口。
30.具体地，由于运载火箭贮箱中间段是由若干圆筒100焊接而成，圆筒100为中空的筒体，在圆筒100的环焊缝处进行焊接的过程中，环焊缝收缩不均匀极易导致焊缝侧光板300结构出现凹陷变形。为了抑制焊接过程中的变形，在圆筒100内侧的上端口和/或下端口设置筋条200，其中筋条200在其长度方向与圆筒100轴向方向一致，且设置的若干个筋条200均匀分布在圆筒100的内侧壁。
31.本实施例的运载火箭贮箱圆筒段能够大幅提高靠近环焊缝一侧光板300结构的局部刚度，消除焊接后的薄壁光板300凹陷变形，同时避免了现有内压贮箱为了控制焊接变形而进行的壁厚整体加厚带来的增重，提高了贮箱的结构效率。同时，该圆筒段极大改善了焊接生产的工艺性，保证贮箱的形位精度和产品质量。
32.根据本实用新型的一个实施例，筋条200的长度等于或大于环焊缝焊接加厚边的宽度。
33.根据本实用新型的一个实施例，圆筒100是利用光板300进行滚弯工艺成型。
34.根据本实用新型的一个实施例，光板300采用不带加强筋的铝合金。
35.根据本实用新型的一个实施例，圆筒100通过化铣工艺加工出上端口和/或下端口的加厚边，加厚边位于圆筒段上端口和/或下端口的环焊缝位置。
36.根据本实用新型的一个实施例，筋条200是由加厚边化铣出等距分布的短筋条200。
37.具体地，运载火箭对结构轻质化提出了越来越高的要求，尤其是入轨一级的贮箱基本都是内压设计的结构，减轻的重量可以转化为运载能力的提升。圆筒100利用光板300结构进行滚弯工艺成型，且圆筒100采用不带加强筋的薄壁铝合金光板300滚弯后拼焊而成，这种设计能够充分发挥内压设计贮箱的结构效率，利用贮箱内压抵消轴压载荷。在这种内压式贮箱结构中，圆筒100不需要承载轴压，只需要承载内压产生的拉载荷即可。在本实施例中，采用不带加强筋的光板300能够实现贮箱整体减重。
38.在加工圆筒的滚弯工艺结束后，还需要化铣出环焊缝焊接加厚边的加工工序。加厚边通常位于圆筒100内侧的上端口和/或下端口的环焊缝向着贮箱轴向方向延伸一定距离的位置，还可以同步化铣出沿加厚边等距分布的短筋条200，例如，筋条200方向沿箭体的轴向。筋条200的长度等于或大于环焊缝焊接加厚边的宽度，该筋条200的设置提高了光板300结构靠近环焊缝的局部抗弯刚度，因而在后续的环焊缝焊接过程中，能够大幅减小或消除焊缝侧光板300结构的凹陷变形。
39.根据本实用新型的一个实施例，筋条200在其纵向上厚度不同。
40.根据本实用新型的一个实施例，筋条200位于端口处的厚度大于远离端口处的厚度。
41.具体地，为了提高圆筒100焊接过程中环焊缝的平整度，筋条200在其纵向上的厚
度逐渐变化，作为一种实施例，筋条200位于端口处的厚度大于远离端口处的厚度，改善了焊接生产的工艺性，保证贮箱的形位精度和产品质量。
42.根据本实用新型的一个实施例，筋条200宽度范围是6mm-10mm，筋条200之间的间距范围为60mm-120mm，筋条200长度范围是100mm-300mm。
43.具体地，根据光板300壁厚情况，筋条200之间的间距可在60mm～120mm范围调整，筋条200长度可在100mm～300mm范围调整，筋条200宽度可在6mm～10mm范围调整，可以进一步提高靠近环焊缝一侧光板300结构的局部刚度。
44.根据不同内压设计贮箱的光板300壁厚，可以对光板300靠近环焊缝加厚边的筋条200参数进行调整。作为其中一种实施例，对于壁厚较薄的圆筒段，可以适当减小筋条200的间距来加密筋条200，可以加大单根筋条200的宽度和长度，进而增大圆筒段光板300结构靠近环焊缝侧的局部抗弯刚度，实现减小或消除焊缝侧光板300结构凹陷变形的目的。
45.另一方面，本实用新型提供一种运载火箭贮箱，包括上述的运载火箭贮箱圆筒段。
46.具体地，如图2所示，液体运载火箭内压设计的贮箱可以由前底401、第一圆筒段402、第二圆筒段403、后底404、前短壳405和后短壳406组成。其中第一圆筒段402和第二圆筒段403均采用不带加强筋的薄壁铝合金光板300滚弯后拼焊而成。在对第一圆筒段402和第二圆筒段403进行环焊缝焊接过程中，环焊缝旁的薄壁光板300容易产生凹陷变形。为了抑制焊接过程中的变形，在第一圆筒段402和第二圆筒段403内侧的上端口和下端口设置筋条200，其中筋条200在其长度方向与圆筒段轴向方向一致。例如，可以在第一圆筒段402和第二圆筒段403的内侧壁均匀设置若干个筋条200。
47.本实施例的运载火箭贮箱能够大幅提高圆筒段靠近环焊缝一侧光板300结构的局部刚度，消除焊接后的薄壁光板300凹陷变形，同时避免了现有内压贮箱为了控制焊接变形而进行的壁厚整体加厚带来的增重，提高了贮箱的结构效率。同时，第一圆筒段402和第二圆筒段403均改善了焊接生产的工艺性，保证运载火箭贮箱的形位精度和产品质量。
48.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。