一种焊缝应力均匀化火箭推进剂贮箱筒段壁板的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及火箭推进剂贮箱结构技术领域，具体涉及一种焊缝应力均匀化火箭推进剂贮箱筒段壁板。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]筒段壁板是组成推进剂贮箱筒段的零件，贮箱筒段由多块筒段壁板拼焊组成，对于较长贮箱，可以包括多个筒段。由于焊缝的强度比筒段壁板原材料低，及为了满足减重的要求，筒段壁板中包括薄区和厚区，传统的筒段壁板结构薄区的外表面与厚区的外表面齐平，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外表面应力远远高于内表面，在焊缝附近形成了附加弯矩，严重影响了焊缝区域的承载能力，根据计算分析认为可导致贮箱承载能力降低35%。工程上需要一种新型的筒段壁板结构，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】
[0004]本发明的要解决的技术问题是提供了一种焊缝应力均匀化火箭推进剂贮箱筒段壁板，消除现有筒段壁板结构所导致的筒段壁板焊缝附近附加弯矩及应力分布不均匀的状态，实现筒段壁板焊缝附近应力基本接近膜应力状态，提高贮箱的承载能力。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为，一种焊缝应力均匀化火箭推进剂贮箱筒段壁板，所述筒段壁板为弧形状板，设所述弧形状板的弧延伸方向的两端为左右两端，与所述左右两端垂直的端面分别为上下两端；所述弧形状板的凹面为内壁，凸面为外壁；
[0006]所述筒段壁板包括在其左右两端的内壁加厚形成的壁板纵边、在其上下两端的内壁加厚形成的壁板环边、沿其从左向右方向和从上到下方向均未加厚的薄区；
[0007]还包括设置在所述相邻的壁板纵边和壁板环边的交汇区域的半品字形壁板顶角，所述壁板顶角与所述壁板纵边和壁板环边均一体式连接，且壁板顶角、壁板纵边和壁板环边的壁厚一致。
[0008]还包括自所述壁板纵边向所述薄区方向依次相邻设置的双面铣槽、纵边阶梯；所述双面铣槽的内壁直径小于所述壁板纵边的内壁直径，大于所述薄区内壁直径；所述双面铣槽的外壁直径小于所述壁板纵边的外壁直径；所述纵边阶梯包括若干个阶梯段，靠近所述双面铣槽的阶梯段内壁直径大于所述双面铣槽的内壁直径；所述若干个阶梯段的内壁直径向薄区方向依次增加；所述双面铣槽、纵边阶梯的上下两端分别与对应的上下壁板顶角一体式连接。
[0009]还包括自所述壁板环边向所述薄区延伸的环边阶梯，所述环比阶梯包括若干个阶梯段；所述若干个阶梯段的内壁直径向薄区方向依次增加；所述环边阶梯的左右两端分别与对应的左右壁板顶角一体式连接。
[0010]所述壁板纵边的左右宽度为30?200mm，双面铣槽的壁厚为壁板纵边壁厚的1/2?3/4，纵边阶梯的每个阶梯段的左右宽度为30?50mm。
[0011]所述纵边阶梯有三个阶梯段，依次壁厚为壁板纵边壁厚的15/16、7/8、3/4。
[0012]所述壁板环边的上下宽度为30?200mm ;环比阶梯包括一个阶梯段，其上下宽度为30_，环边阶梯的壁厚为壁板纵边I壁厚的7/8。
[0013]壁板顶角的上下长度尺寸L为壁板环边上下宽度的2?6倍，壁板顶角的左右长度尺寸W为壁板纵边左右宽度的2?6倍。
[0014]本发明的有益效果:
[0015](I)筒段纵缝内外表面应力近似均匀化；
[0016](2)筒段环缝内外表面应力近似均匀化；
[0017](3)在壁板顶角处的应力显著降低；
[0018](4)由焊缝应力均匀化筒段壁板组成的筒段，承载能力提高35%。
【附图说明】
[0019]图1火箭推进剂忙箱结构示意图；
[0020]图2火箭推进剂贮箱筒段示意图；
[0021]图3火箭推进剂贮箱多个贮箱筒段示意图；
[0022]图4本发明一种焊缝应力均匀化筒段壁板示意图
[0023]图5为图4中A-A剖面图；
[0024]图6为图4中B-B剖面图；
[0025]图中:1_壁板纵边，2-双面铣槽，3-纵边阶梯，4-壁板环边，5-环边阶梯，6-壁板顶角，7-薄区,8-筒段纵缝，9-筒段环缝，10-筒段壁板，11-筒段，12-1&箱箱底，13-过渡环。
【具体实施方式】
[0026]以下结合附图和实施例对本发明做进一步描述。
[0027]如图1、图2所示的火箭推进剂贮箱，其包括贮箱箱底12、过渡环13、筒段11 ;过渡环13为轴对称环状结构；筒段11包括依次相接的多块筒段壁板10，相邻两块筒段壁板10之间具有筒段纵缝8，经所述筒段纵缝8进行焊接工艺，从而形成一体的筒段11 ；
[0028]如图3所示，火箭推进剂贮箱可以包括多个筒段11，多个筒段11上下依次对接，并通过筒段11之间的筒段环缝9焊接而成；
[0029]火箭推进剂贮箱在工作过程中承受内压，由于焊缝强度较低，需要将靠近筒段纵缝8附近的筒段壁板10加厚形成壁板纵边1，需要将筒段环缝9附近的筒段壁板10加厚形成壁板环边4，而筒段壁板10大部分区域为薄区7，厚度的改变使得焊缝处的应力不再满足膜应力假设，现有的筒段壁板结构将导致筒段纵缝8、筒段环缝9内外表面的应力差距显著，严重影响箱底的承载能力。
[0030]如图4所示，本发明的一种焊缝应力均匀化火箭推进剂贮箱筒段壁板，所述筒段壁板为弧形状板，设所述弧形状板的弧延伸方向的两端为左右两端，与所述左右两端垂直的端面分别为上下两端；所述弧形状板的凹面为内壁，凸面为外壁；
[0031]所述筒段壁板包括在其左右两端的内壁加厚形成的壁板纵边1、在其上下两端的内壁加厚形成的壁板环边4、沿其从左向右方向和从上到下方向均未加厚的薄区7 ；
[0032]还包括设置在所述相邻的壁板纵边I和壁板环边4的交汇区域的半品字形壁板顶角6，所述壁板顶角6与所述壁板纵边I和壁板环边4均一体式连接，且壁板顶角6、壁板纵边I和壁板环边4的壁厚一致；
[0033]如图5、图6所示,还包括自所述壁板纵边I向所述薄区7方向依次相邻设置的双面铣槽2、纵边阶梯3;
[0034]所述双面铣槽2的内壁直径小于所述壁板纵边I的内壁直径，大于所述薄区7内壁直径；所述双面铣槽2的外壁直径小于所述壁板纵边I的外壁直径；
[0035]所述纵边阶梯3包括若干个阶梯段，靠近所述双面铣槽2的阶梯段内壁直径大于所述双面铣槽2的内壁直径；所述若干个阶梯段的内壁直径向薄