本文關(guān)鍵詞：運(yùn)載火箭芯一級(jí)貯箱浮板式防晃結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能分析

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【摘要】：隨著我國(guó)繞月、深空探測(cè)等新任務(wù)的提出,大型運(yùn)載火箭中所攜帶的液體燃料將會(huì)越來(lái)越多,燃料的晃動(dòng)直接會(huì)影響運(yùn)載火箭的姿態(tài)或軌道,甚至?xí)䦟?dǎo)致飛行任務(wù)的失敗。常見(jiàn)的液體防晃措施為在貯箱內(nèi)加各種類型的防晃擋板,這些擋板都與貯箱通過(guò)焊接固聯(lián)在一起的,貯箱內(nèi)液體晃動(dòng)對(duì)貯箱產(chǎn)生的晃動(dòng)力與晃動(dòng)力矩可以通過(guò)擋板直接作用于貯箱,磨損貯箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu),使得貯箱的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低或產(chǎn)生破壞。再者貯箱中繁多的擋板增大了運(yùn)載火箭的起飛質(zhì)量,使得運(yùn)載效率降低。因此如何通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減小液體的晃動(dòng)并減小貯箱的質(zhì)量對(duì)以后的航天任務(wù)有著重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文針對(duì)大型運(yùn)載火箭的芯一級(jí)Cassini貯箱,設(shè)計(jì)出一種新型的“浮板式”防晃結(jié)構(gòu)。液體晃動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)壓力作用在“浮板”上,帶動(dòng)浮板和傳動(dòng)浮環(huán)運(yùn)動(dòng),進(jìn)而改變貯箱壁附近流場(chǎng)的分布。液體通過(guò)與浮板表面的摩擦來(lái)減小晃動(dòng)動(dòng)能。對(duì)于浮板結(jié)構(gòu),本文首先研究了不同充液比浮板裝置在常重與微重環(huán)境下液體的晃動(dòng)頻率,并分析了浮板彈簧剛度及浮板面積對(duì)液體晃動(dòng)頻率的影響;最后針對(duì)液體的晃動(dòng)壓力,分別研究了在瞬時(shí)角速度激勵(lì)及“Bang-Bang”橫向加速度激勵(lì)作用下、不同充液比貯箱浮板防晃結(jié)構(gòu)、半隔板防晃結(jié)構(gòu)及全隔板防晃結(jié)構(gòu)液體晃動(dòng)抑制效果。經(jīng)過(guò)比較,浮板結(jié)構(gòu)可以有效吸收液體晃動(dòng)動(dòng)能并減小液體晃動(dòng)對(duì)貯箱壁的壓力。對(duì)于液體的大幅度晃動(dòng),液面的突然上升與下降過(guò)程可能會(huì)產(chǎn)生水躍現(xiàn)象,而浮板結(jié)構(gòu)可以通過(guò)兩次大的緩沖很快將晃動(dòng)能量消耗掉。此外,研究發(fā)現(xiàn)浮板結(jié)構(gòu)的防晃效果類似于全隔板的抑制效果,也即隔板要達(dá)到滿意的晃動(dòng)抑制效果,就必須增加隔板的數(shù)量。但增加隔板的數(shù)量就必定會(huì)增加貯箱的重量,而浮板結(jié)構(gòu)質(zhì)輕,可以很大程度上減輕火箭芯一級(jí)貯箱的重量。
【關(guān)鍵詞】：推進(jìn)劑晃動(dòng) 晃動(dòng)抑制 浮板結(jié)構(gòu) Cassini貯箱
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V421
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題的背景和意義9-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展11-15
• 1.2.1 國(guó)外對(duì)液體防晃技術(shù)的研究11-14
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)在液體防晃領(lǐng)域的研究14-15
• 1.3 論文主要研究的內(nèi)容15-16
• 第2章 Cassini貯箱防晃浮板設(shè)計(jì)16-22
• 2.1 引言16
• 2.2 長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭貯箱結(jié)構(gòu)及推進(jìn)劑分布16-18
• 2.3 新型浮板式防晃結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18-21
• 2.3.1 橡塑復(fù)合半膜防晃與泡沫防晃18-20
• 2.3.2 浮板防晃結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 第3章 浮板結(jié)構(gòu)的Cassini貯箱液體晃動(dòng)頻率分析22-36
• 3.1 引言22
• 3.2“半人馬座”液氧箱晃動(dòng)頻率驗(yàn)證22-25
• 3.3 不同重力環(huán)境下浮板結(jié)構(gòu)FLOW-3D仿真25-35
• 3.3.1 仿真模型的建立及參數(shù)設(shè)定25-29
• 3.3.2 不同重力環(huán)境下液體的晃動(dòng)頻率29-33
• 3.3.3 浮板結(jié)構(gòu)參數(shù)分析33-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第4章 浮板結(jié)構(gòu)對(duì)液體晃動(dòng)的抑制36-72
• 4.1 引言36
• 4.2 浮板模型壓力驗(yàn)證36-39
• 4.3 不同激勵(lì)下帶浮板裝置的Cassini貯箱晃動(dòng)壓力研究39-71
• 4.3.1 瞬時(shí)角速度激勵(lì)下的晃動(dòng)壓力39-50
• 4.3.2“Bang-Bang”加速度激勵(lì)下的晃動(dòng)壓力50-69
• 4.3.3 浮板彈簧剛度與浮板面積對(duì)晃動(dòng)的影響69-71
• 4.4 本章小結(jié)71-72
• 結(jié)論72-73
• 參考文獻(xiàn)73-80
• 致謝80-81
• 附件81

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