[发明专利]一种组成贮箱箱底的焊缝应力均匀化瓜瓣

说明书

技术领域

本发明涉及承受轴压内压的液体推进剂贮箱技术领域，具体涉及一种组成贮箱箱底的焊缝应力均匀化瓜瓣。

背景技术

推进剂贮箱是液体导弹火箭中重要的部件之一，存贮推进剂，承受内压轴压等多种载荷。随着航天技术的发展，对结构设计提出的轻质高可靠的要求越来越高，要求结构具有较高的结构效率，在满足承载能力的前提下尽量降低结构重量。

瓜瓣是组成推进剂贮箱箱底的零件，箱底由多个瓜瓣拼焊组成。由于焊缝的强度比瓜瓣原材料低，及为了满足减重的要求，瓜瓣中包括薄区和厚区，传统的瓜瓣结构薄区的内表面与厚区的内表面齐平，这种结构在运载火箭中沿用了多年。在内压作用下，该结构导致了焊缝的内表面应力远远高于外表面，在焊缝附近形成了附加弯矩及应力分布不均匀，严重影响了焊缝区域的承载能力，导致贮箱承载能力降低。工程上需要一种新型的瓜瓣结构，以期使得焊缝区域内外表面的应力分布均匀，提高承载能力。

发明内容

本发明的要解决的技术问题是提供一种焊缝应力均匀化瓜瓣，消除现有瓜瓣结构所导致的瓜瓣焊缝附近附加弯矩及应力分布不均匀的状态，实现瓜瓣焊缝附近应力基本接近膜应力状态。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为，一种组成贮箱箱底的焊缝应力均匀化瓜瓣，所述焊缝应力均匀化瓜瓣为球壳或者椭球壳的若干分之一形状，整体呈等腰三角形弧面，

还包括薄区、厚区、大端环槽、小端环槽、过渡区；

薄区位于瓜瓣的中间，瓜瓣大部分区域为薄区；

过渡区包围在所述薄区的四周；厚区包围在所述过渡区的四周；

所述厚区、过渡区、薄区的厚度依次减小；

所述大端环槽为沿联通所述两个大端顶角之间的厚区外缘弧线延伸且在所述厚区中部内外表面开设的矩形槽；

所述小端环槽为沿联通所述两个小端顶角之间的厚区外缘弧线延伸且在所述厚区中部内外表面开设的矩形槽。

所述薄区的内、外表面与对应的厚区的内、外表面非齐平，极限状态为薄区的外表面或内表面与对应的厚区的外表面或内表面齐平。

所述过渡区的厚度介于薄区厚度与厚区厚度之间，所述过渡区的内、外表面与对应的厚区的内、外表面非齐平，极限状态为过渡区的外表面或内表面与对应的厚区的外表面或内表面齐平。

所述小端环槽的厚度介于薄区厚度与厚区厚度之间，小端环槽的内、外表面与对应的厚区的内、外表面非齐平，极限状态为小端环槽的外表面或内表面与对应的厚区的外表面或内表面齐平，小端环槽延伸的两端分别与临近的瓜瓣纵边的距离均为瓜瓣纵边处厚区宽度的0.5～4倍。

大端环槽的厚度介于薄区厚度与厚区厚度之间，大端环槽的内、外表面与对应的厚区的内、外表面非齐平，极限状态为大端环槽的外表面或内表面与对应的厚区的外表面或内表面齐平，大端环槽延伸的两端分别与其临近的瓜瓣纵边的距离均为瓜瓣纵边处厚区宽度的0.5～4倍。

小端顶角形状可为近似三角形，也可为近似矩形或者品字形。

大端顶角形状可为近似三角形，也可为近似矩形或者品字形。

本发明的有益效果：

（1）瓜瓣纵缝内外表面应力均匀化；

（2）小端环缝、大端环缝内外表面应力均匀化；

（3）瓜瓣小端顶角、大端顶角附近的应力显著降低；

（4）由改进后的瓜瓣组成的箱底，承载能力提高30%。

附图说明

图1为本发明焊缝应力均匀化瓜瓣示意图；

图2为推进剂贮箱箱底示意图；

图3图1中A-A剖面图；

图4图1中B-B剖面图；

图5图1中C-C剖面图；

图6为本发明焊缝应力均匀化瓜瓣的大端环槽法向极限位置示意图。

图中：1-薄区，2-厚区，3-大端环槽，4-小端环槽，5-小端顶角，6-过渡区，7-大端顶角，8-顶盖，9-过渡环，10-瓜瓣，11-瓜瓣纵边，12-小端环边，13-大端环边，14-小端环缝，15-瓜瓣纵缝，16-大端环缝。

具体实施方式

以下结合图1、图2和实施例对本发明做进一步描述。

如图2所示，为贮箱底结构示意图，贮箱底包括顶盖8、过渡环9以及瓜瓣10，其中瓜瓣10有8块，沿轴线均匀分布，通过小端环缝14、瓜瓣纵缝15以及大端环缝16通过焊接组成贮箱底。