基于形状记忆合金的金属膜盒贮箱的制作方法

本发明涉及空间推进系统中液体推进剂的贮存与管理领域，具体地，涉及基于形状记忆合金的金属膜盒贮箱及实现方法。

背景技术：

1、形状记忆合金(shape memory alloys,sma)是通过温度变化促使材料发生相变和逆变的而具有形状记忆效应(shape memory effect,sme)的由两种以上金属元素构成的材料。具备双程记忆效应的形状记忆合金，在冷却时可以恢复低温相形状，在加热时可以恢复高温相形状。

2、金属膜盒贮箱作为空间推进系统中的重要部组件，金属膜盒可以往复运动，有效调节贮箱内推进剂的容积。随着空间飞行器在轨飞行任务日益复杂，对液体推进剂管理的要求不断提高，对金属膜盒往复运动的压力损失要求逐渐严苛，即金属膜盒对压力变化的敏感性需求不断提高。常规的金属膜盒结构很难满足其既要保证往复运动的稳定性，又要保证对压力变化的敏感性。

3、本发明中，金属膜盒采用具备双程记忆效应的形状记忆合金制造。双程形状记忆效应，可使得金属膜盒在压力和温度的耦合作用下进行协同调节，避免了对单一驱动因素的强依赖性。金属膜盒在压力和温度的作用下，通过膜盒组件的收缩与伸展变形，对推进剂容积进行有序调节，形成高效反馈机制，有效避免贮箱内推进剂压力产生较大波动。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于形状记忆合金的金属膜盒贮箱。

2、根据本发明提供的一种基于形状记忆合金的金属膜盒贮箱，包括：贮箱壳体1、膜盒组件2、充放气接口3、推进剂加注排放接口4；

3、所述膜盒组件2装配于所述贮箱壳体1内部，由所述膜盒组件2在所述贮箱壳体1内部形成隔绝分别形成气腔5和液腔6；

4、所述充放气接口3和所述推进剂加注排放接口4分别位于所述贮箱壳体1的两端部；

5、所述充放气接口3，用于向所述气腔5内充气或排放所述气腔5内气体；

6、所述推进剂加注排放接口4，用于向所述液腔6加注液体推进剂或排放所述液腔6的液体推进剂；

7、所述膜盒组件2包括金属膜盒21、膜盒封头22、连接环23、导向环24；

8、所述连接环23用于连接所述金属膜盒21和所述膜盒封头22；所述导向环24与所述连接环23连接。

9、优选地，所述贮箱壳体1包括壁体和封头；所述贮箱壳体1由所述壁体和所述封头焊接而成；

10、所述壁体包括圆柱形筒体；

11、所述封头包括球形、椭球形、碟形或平底。

12、优选地，所述贮箱壳体1制备材料为钛合金、铝合金、不锈钢的其中任一种。

13、优选地，所述金属膜盒21由多个具有特殊型面的波纹环状膜片焊接形成；

14、所述具有特殊型面的波纹环状膜片的横截面成台阶状。

15、优选地，所述膜盒封头22与贮箱封头型面相近，以减少空腔容积占比。

16、优选地，所述导向环24材料为氟塑料，用于保证膜盒组件2沿着贮箱内壁伸缩运动。

17、优选地，所述金属膜盒21采用具备双程记忆效应的形状记忆合金制造；所述气腔5压力大于所述液腔6压力时，所述膜盒组件2收缩，所述液腔6容积减少；所述气腔5压力小于所述液腔6压力时，所述膜盒组件2伸展，所述液腔6容积增加。

18、优选地，所述金属膜盒21采用具备双程记忆效应的形状记忆合金制造；当贮箱温度降低时，所述膜盒组件2处于低温相形状，所述膜盒组件2收缩；当贮箱温度升高时，所述膜盒组件2处于高温相形状，所述膜盒组件2伸展。

19、优选地，所述膜盒组件2的变形程度和速度可以通过压力、温度进行协同调节。

20、优选地，将所述金属膜盒贮箱与金属膜片贮箱通过管路连接各自的液腔；在空间飞行过程中，周期温度交变环境导致的温度周期性加热和冷却；当温度升高时推进剂体积膨胀，温度降低时推进剂体积收缩，金属膜盒贮箱的膜盒组件随着温度和压力的变化伸展和收缩，确保金属膜片贮箱内的膜片不随温度变化而往复运动。

21、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

22、1、本发明通过利用具备双程记忆效应的形状记忆合金，使得金属膜盒在压力和温度的耦合作用下变形，避免了对单一驱动因素强依赖性，变形反馈机制更为高效；

23、2、本发明提出的金属膜盒贮箱与金属膜片贮箱连接，可有效解决空间飞行过程中周期温度交变环境导致的金属膜片贮箱内推进剂体积变化的问题，确保贮箱内金属膜片不随温度变化而往复运动，可应用于长期在轨的卫星、飞船、探测器等领域。

技术特征：

1.一种基于形状记忆合金的金属膜盒贮箱，其特征在于，包括：贮箱壳体(1)、膜盒组件(2)、充放气接口(3)、推进剂加注排放接口(4)；

2.根据权利要求1所述的基于形状记忆合金的金属膜盒贮箱，其特征在于，所述贮箱壳体(1)包括壁体和封头；所述贮箱壳体(1)由所述壁体和所述封头焊接而成；

3.根据权利要求1所述的基于形状记忆合金的金属膜盒贮箱，其特征在于，所述贮箱壳体(1)制备材料为钛合金、铝合金、不锈钢的其中任一种。

4.根据权利要求1所述的基于形状记忆合金的金属膜盒贮箱，其特征在于，所述金属膜盒(21)由多个具有特殊型面的波纹环状膜片焊接形成；

5.根据权利要求1所述的基于形状记忆合金的金属膜盒贮箱，其特征在于，所述膜盒封头(22)与贮箱封头型面相近，以减少空腔容积占比。

6.根据权利要求1所述的基于形状记忆合金的金属膜盒贮箱，其特征在于，所述导向环(24)材料为氟塑料，用于保证膜盒组件(2)沿着贮箱内壁伸缩运动。

7.根据权利要求1所述的基于形状记忆合金的金属膜盒贮箱，其特征在于，所述金属膜盒(21)采用具备双程记忆效应的形状记忆合金制造；所述气腔(5)压力大于所述液腔(6)压力时，所述膜盒组件(2)收缩，所述液腔(6)容积减少；所述气腔(5)压力小于所述液腔(6)压力时，所述膜盒组件(2)伸展，所述液腔(6)容积增加。

8.根据权利要求1所述的基于形状记忆合金的金属膜盒贮箱，其特征在于，所述金属膜盒(21)采用具备双程记忆效应的形状记忆合金制造；当贮箱温度降低时，所述膜盒组件(2)处于低温相形状，所述膜盒组件(2)收缩；当贮箱温度升高时，所述膜盒组件(2)处于高温相形状，所述膜盒组件(2)伸展。

9.根据权利要求1所述的基于形状记忆合金的金属膜盒贮箱，其特征在于，所述膜盒组件(2)的变形程度和速度可以通过压力、温度进行协同调节。

10.根据权利要求1所述的基于形状记忆合金的金属膜盒贮箱，其特征在于，将所述金属膜盒贮箱与金属膜片贮箱通过管路连接各自的液腔；在空间飞行过程中，周期温度交变环境导致的温度周期性加热和冷却；当温度升高时推进剂体积膨胀，温度降低时推进剂体积收缩，金属膜盒贮箱的膜盒组件随着温度和压力的变化伸展和收缩，确保金属膜片贮箱内的膜片不随温度变化而往复运动。

技术总结本发明提供了一种基于形状记忆合金的金属膜盒贮箱，包括：膜盒组件装配于贮箱壳体内部，由膜盒组件在贮箱壳体内部形成隔绝分别形成气腔和液腔；充放气接口和推进剂加注排放接口分别位于贮箱壳体的两端部；充放气接口，用于向气腔内充气或排放气腔内气体；推进剂加注排放接口，用于向液腔加注液体推进剂或排放液腔的液体推进剂。膜盒组件包括金属膜盒、膜盒封头、连接环、导向环；连接环用于连接金属膜盒和膜盒封头；导向环与连接环连接。本发明提出的金属膜盒贮箱与金属膜片贮箱相连，可有效解决空间飞行过程中周期温度交变环境导致的金属膜片贮箱内推进剂体积变化的问题，确保贮箱内金属膜片不随温度变化而往复运动。技术研发人员：路亚庆,葛宁,乔艳伟,赵和明,鲁思源,柳盈含,许海洋受保护的技术使用者：上海空间推进研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/18