[发明专利]一种复合材料气瓶液氧隔绝保护层及安装方法

说明书

一种复合材料气瓶隔绝保护层设置于复合材料气瓶外部，隔绝保护层(3)将复合材料气瓶缠绕层(2)完全包覆，与外部介质隔绝；隔绝保护层(3)与液氧介质接触，材料为金属材料，且与液氧介质相容。本发明可将复合材料气瓶与液氧隔绝，保护复合材料气瓶不与液氧接触，避免了复合材料与液氧发生反应的风险。

技术领域

本发明涉及一种复合材料气瓶液氧隔绝保护层及安装方法。

背景技术

国内新一代无毒无污染低温运载火箭使用低温推进剂，后续新一代载人火箭及重型运载火箭也使用低温推进剂。新一代载人、重型运载火箭对运载能力提出了更高的要求，因此结构系统应具备更高的结构效率。气瓶是液体运载火箭增压系统关键部件，用于贮存高压气体介质为推进剂贮箱增压或补压。将气瓶放置在液氢、液氧推进剂贮箱内，利用推进剂低温环境，可以大幅提升气瓶内部气体密度，提高贮气能力，从而减少需求气瓶的数量，降低箭体结构重量。

国外Falcon 9火箭已成功应用了液氧低温复合材料气瓶。根据分析计算，对于35MPa氦气，90K时气体密度是常温的2.4倍，因此高压气瓶置于液氧环境中，贮气重量可提高1.4倍，气瓶结构重量大幅降低。

复合材料气瓶工作在液氧环境中最关键的问题是安全性问题，气瓶不允许与氧发生反应。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种复合材料气瓶液氧隔绝保护层及安装方法，可将复合材料气瓶与液氧隔绝，保护复合材料气瓶不与液氧接触，避免了复合材料与液氧发生反应的风险。

本发明所采用的技术方案是：一种复合材料气瓶隔绝保护层，设置于复合材料气瓶外部，隔绝保护层将复合材料气瓶缠绕层完全包覆，与外部介质隔绝；隔绝保护层与液氧介质接触，材料为金属材料，且与液氧介质相容。

隔绝保护层材料的常温和低温(77K～93K)拉伸断裂伸长率不小于10％，能够与复合材料气瓶金属内衬焊接。

隔绝保护层的厚度的取值范围为0.3～1mm。

隔绝保护层的封头段与复合材料气瓶封头间的空隙中填充填充材料，填充材料使用发泡材料。

将隔绝保护层封头段套合到复合材料气瓶上前，首先在复合材料气瓶封头段外表面进行发泡，发泡后将填充材料外型面修改为隔绝保护层封头段的形面。

隔绝保护层与复合材料气瓶金属内衬管嘴连接使用过渡环，过渡环内圈和复合材料气瓶金属内衬管嘴焊接，外圈和隔绝保护层焊接，过渡环材料与复合材料气瓶金属内衬管嘴材料相同或与隔绝保护层材料相同。

过渡环上设置检漏孔，通过检漏孔对隔绝保护层气密性进行检查，检查完毕后，检漏孔使用堵塞堵住。

一种复合材料气瓶隔绝保护层的安装方法，包括步骤如下：

根据复合材料气瓶的结构形式，对隔绝保护层进行分段，两端为封头段；

根据复合材料气瓶金属内衬的材料选定隔绝保护层的材料；

如果隔绝保护层分为筒身段和封头段，则在加工隔绝保护层筒身段时，筒身段采用铝板卷焊加工；

加工隔绝保护层两端封头段，保证封头段完全覆盖复合材料气瓶封头，隔绝保护层两端封头段采用旋压成型；

对复合材料气瓶封头外表面进行发泡，发泡后对外型面进行修型，使得外型面与隔绝保护层封头贴合；

加工过渡环，在过渡环上开设检漏孔；

将过渡环、隔绝保护层各段安装到复合材料气瓶上；

隔绝保护层完成焊接装配后，使用过渡环上的检漏孔对隔绝保护层的气密性进行检查，合格后使用塞子将检漏孔堵住，完成复合材料气瓶液氧隔绝保护层实施和气密性检查。