1.本发明涉及微重力液体管理技术领域，具体地，涉及一种板网复合式微重力流体全管理装置及装配方法。
背景技术：
2.微重力流体管理技术作为航天工程中的关键技术之一，广泛应用于空间飞行器的四大系统：推进系统、热控制系统、环境控制及生命保障系统、电源系统。其中气液分离和获取技术是微重力管理技术的核心。例如，推进系统中推进剂的贮存和供给要求输送至发动机的推进剂不夹气且具有足够的流量；环境控制及生命保障系统中饮用水的贮存和供给需保证水/气隔离和安全供水。基于表面张力原理的管理装置由于结构质量小、与液体介质相容性好、无活动部件、使用寿命长、可重复使用、排液效率高等特点，广泛应用于航天器各系统微重力流体管理。
3.随着航天器空间探索活动的快速发展，表面张力管理装置也面临新的挑战。比如更加严苛的减重要求、各向快速机动过载时的纯流体供给、在轨补加要求、高力学环境适应性等。目前，网式表面张力管理装置可在不事先进行液体沉底操作而实现各向快速机动过载时的纯流体供给，同时力学环境适应性较强，但该类装置结构质量较大，较难实现补加功能；板式表面张力管理装置虽结构质量较小，但其实现各向快速机动过载时的纯流体供给前必须进行液体沉底操作，力学环境适应性较差，同时其广泛采用的补加方式为气垫压缩，该方案仅适用于落压式系统，无法适用于恒压式系统。
4.综上，现有技术中的表面张力管理装置无法同时实现减重要求、各向机动过载下的流体供给、在轨补加要求、高力学环境适应性等。
技术实现要素：
5.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种板网复合式微重力流体全管理装置及装配方法。
6.根据本发明提供的一种板网复合式微重力流体全管理装置，包括液体收集与蓄留组件、液体导向组件、气体泄出组件以及固定连接组件；
7.所述液体收集与蓄留组件包括底部筛网收集器、夹角筛网收集器以及连通管，所述固定连接组件包括连接座、防晃板、自锁螺接组件；
8.所述液体收集与蓄留组件设置在所述板网复合式微重力流体全管理装置底端，所述连接座设置在所述板网复合式微重力流体全管理装置顶端，所述液体导向组件沿所述液体收集与蓄留组件和所述连接座的连接轴线周向均布设置；
9.所述板网复合式微重力流体全管理装置顶部、中下部和底部通过所述自锁螺接组件与所述连接座和所述防晃板相互固定连接；
10.所述液体导向组件连接在所述液体收集与蓄留组件上，所述气体泄出组件连接在所述连接座上；
11.所述液体收集与蓄留组件顶部设置所述夹角筛网收集器，所述液体收集与蓄留组件底部设置所述底部筛网收集器，所述夹角筛网收集器通过所述连通管连接所述底部筛网收集器。
12.一些实施方式中，所述底部筛网收集器、所述夹角筛网收集器以及所述连通管组成收集腔；
13.所述底部筛网收集器与所述夹角筛网收集器均采用三明治结构组件，所述三明治结构组件由带孔板和金属筛网组成，单层所述金属筛网夹在两层带孔板之间设置。
14.一些实施方式中，所述液体收集与蓄留组件还包括重力水槽、水槽放气管以及水槽叶片，所述重力水槽、所述水槽放气管以及所述水槽叶片构成蓄留腔；
15.所述重力水槽由倒锥形筒体、内凹形开口盖板和平底板组成，所述水槽放气管型面与所述内凹形开口盖板型面保持一致设置，所述水槽放气管内径小于等于4mm，多个所述水槽叶片采用薄板结构。
16.一些实施方式中，所述重力水槽筒体内壁上设置插槽凸台，所述水槽叶片通过所述插槽凸台固定在所述重力水槽筒体内壁上；
17.所述内凹形开口盖板上设置对接口，所述水槽放气管通过所述对接口固定在所述内凹形开口盖板上；
18.所述倒锥形筒体和所述平底板上均设置插槽，所述液体导向组件通过所述插槽固定在所述倒锥形筒体和所述平底板上。
19.一些实施方式中，所述液体导向组件包括整腔导流板和液端导流板，所述整腔导流板与所述液端导流板均采用多孔板结构，所述多孔板结构上孔隙率设置为40％～60％；
20.所述整腔导流板与所述液端导流板外侧型面均根据航天器液体储供容器内侧型面设计，且所述整腔导流板和所述液端导流板与所述航天器液体储供容器内壁之间均保持1～5mm间隙；
21.所述整腔导流板高度设置为所述航天器液体储供容器内腔高度的0.95～1倍，所述液端导流板高度设置为所述液体收集与蓄留组件高度的2～3倍。
22.一些实施方式中，所述整腔导流板与所述液端导流板上连接面均设置连接通孔，所述连接通孔孔径超过所述自锁螺接组件大径1～1.5mm。
23.一些实施方式中，所述气体泄出组件包括排气阻液管和堵头，所述排气阻液管长度设置为所述航天器液体储供容器内腔高度的0.3～0.5倍，所述堵头上周向阵列均布设置直径小于等于2mm的通孔。
24.一些实施方式中，所述连接座环向均布设置用于连接所述整腔导流板上耳片，所述防晃板采用扇环形结构，所述防晃板上夹角与相邻所述整腔导流板和所述液端导流板组成的夹角大小设置相同。
25.一些实施方式中，所述液体导向组件一端连接设置在所述液体收集与蓄留组件上，且所述液体导向组件另一端连接设置在所述连接座上，所述连接座中心位置上连接设置所述气体泄出组件。
26.一种应用于上述的板网复合式微重力流体全管理装置的装配方法，包括以下步骤：
27.步骤1：制造相关零件；
28.步骤2：装配构成所述收集与蓄留装置的各组件，包括：
29.步骤2-1：所述重力水槽上所述倒锥形筒体和所述平底板以及所述水槽叶片相互焊接构成水槽筒体组件；
30.步骤2-2：所述底部筛网收集器、所述夹角筛网收集器、所述连通管以及所述水槽筒体组件相互焊接；
31.步骤2-3：所述水槽放气管插入所述重力水槽上盖板插槽内，且所述水槽放气管与所述盖板插槽焊接构成水槽盖板组件；
32.步骤2-4：所述水槽筒体组件焊接所述水槽盖板组件构成所述液体收集与蓄留组件；
33.步骤3：所述排气阻液管焊接所述堵头构成所述气体泄出组件；
34.步骤4：装配所述板网复合式微重力液体全管理装置，包括：
35.步骤4-1：所述液体导向组件上各零件插入所述液体收集与蓄留组件上各插槽内，同时通过所述自锁螺接组件将各零件连接固定，同时在各零件连接处点焊构成焊接组合件；
36.步骤4-2：所述气体泄出组件焊接所述焊接组合件构成所述板网复合式微重力液体全管理装置。
37.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
38.1、本发明通过在液体收集与蓄留组件的顶部和底部分别设置夹角筛网收集器和底部筛网收集器，并通过连通管连接，有效解决了现有的板式管理装置在不事先进行液体沉底操作的各向机动过载工况下就无法进行液体供给的问题，同时比现有的可实现上述功能的网式表面张力管理装置结构重量更轻；
39.2、本方明通过在管理装置顶部设置气体泄出组件，可实现在航天器液体储供容器中液体剩余量较少时腔内气体泄出，以便后续气垫降压补加，有效解决了目前表面张力管理装置仅能采用气垫压缩补加方式的问题，拓展了该类管理装置的补加方案选择性；
40.3、本发明通过在液体收集与蓄留组件的相关零件上设置插槽凸台，对液体导向组件设置水平或竖直连接面实现管理装置间的螺纹连接或点焊连接，可以实现管理装置的快速安装，同时提高管理装置的力学环境适应性。
附图说明
41.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
42.图1为本发明板网复合式微重力液体全管理装置的结构示意图；
43.图2为本发明板网复合式微重力液体全管理装置的局部放大结构示意图。
44.附图标记：
45.液体收集与蓄留组件1液端导流板22
46.重力水槽11气体泄出组件3
47.水槽放气管12排气阻液管31
48.水槽叶片13堵头32
49.底部筛网收集器14固定连接组件4
50.夹角筛网收集器15连接座41
51.连通管16防晃板42
52.液体导向组件2自锁螺接组件43
53.整腔导流板21
具体实施方式
54.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
55.实施例1
56.如图1-2所示，本发明提供一种可在轨气垫降压补加、各向快速过载工况时纯液体供给、高力学环境适应性的板网复合式微重力液体全管理装置，包括液体收集与蓄留组件1、液体导向组件2、气体泄出组件3和固定连接组件4。
57.液体收集与蓄留组件1包括重力水槽11、水槽放气管12、水槽叶片13、底部筛网收集器14、夹角筛网收集器15和连通管16。液体导向组件2包括整腔导流板21和液端导流板22。气体泄出组件3包括排气阻液管31和堵头32。固定连接组件4包括连接座41、防晃板42和自锁螺接组件43。
58.液体收集与蓄留组件1和连接座41分别位于装置底端和顶端，液体导向组件2沿液体收集与蓄留组件1和连接座41连接轴线周向均布设置。所述板网复合式微重力流体全管理装置顶部、中下部和底部通过所述自锁螺接组件与所述连接座和所述防晃板相互固定连接。液体收集与蓄留组件1与液体导向组件2采用焊接连接，气体泄出组件3与连接座41采用焊接连接。
59.具体地，在本实施例中，液体收集与蓄留组件1中重力水槽11、水槽放气管12和水槽叶片13构成蓄留腔，其中：重力水槽11由倒锥形筒体、内凹形开口盖板和平底板构成，筒体锥角取40
°
。水槽放气管12型面与内凹形开口盖板型面保持一致设置，水槽放气管12的管内径取2mm。水槽叶片13为薄板结构，数量取4个。
60.具体地，在本实施例中，底部筛网收集器14、夹角筛网收集器15和连通管16构成不夹气的收集腔，其中：底部筛网收集器14和夹角筛网收集器15均为由带孔板和金属筛网构成的三明治结构组件，连通管16的管内径取10mm。
61.具体地，在本实施例中，重力水槽11筒体内壁上设置有用于固定水槽叶片13的插槽凸台，内凹形开口盖板上设置有用于固定水槽放气管12的对接口，倒锥形筒体和平底板上设置有用于固定液体导向组件2的插槽。
62.具体地，在本实施例中，整腔导流板21和液端导流板22为多孔板结构，孔隙率取50％，整腔导流板21和液端导流板22外侧型面根据航天器液体储供容器内侧型面设计，整腔导流板21和液端导流板22与航天器液体储供容器内壁之间均保持3mm间隙。
63.具体地，在本实施例中，整腔导流板21高度取航天器液体储供容器内腔高度的0.95倍，液端导流板22高度取液体收集与蓄留组件1高度的2倍。
64.具体地，在本实施例中，液体导向组件2各零件连接面均设置连接通孔，连接通孔
孔径超过自锁螺接组件43大径1mm。
65.具体地，在本实施例中，排气阻液管31长度取航天器液体储供容器内腔高度的0.5倍，堵头32上周向阵列均布直径为1mm的通孔。
66.具体地，在本实施例中，连接座41环向均布设置用于连接整腔导流板21上耳片。防晃板42呈扇环形结构，防晃板42夹角与相邻两个导流板所成夹角大小设置相同，角度取30度，此处导流板可以是整腔导流板21或液端导流板22。
67.本方明还提供了上述板网复合式微重力液体全管理装置的装配方法，包括以下步骤：
68.步骤1：制造相关零件。
69.步骤2：装配构成收集与蓄留装置1的各组件，包括：
70.步骤2-1：焊接连接重力水槽11的倒锥形筒体、平底板和水槽叶片13构成水槽筒体组件。
71.步骤2-2：焊接连接底部筛网收集器14、夹角筛网收集器15、连通管16与步骤2-1得到的水槽筒体组件。
72.步骤2-3：将水槽放气管12插入重力水槽11的盖板插槽内，同时焊接连接构成水槽盖板组件。
73.步骤2-4：焊接连接步骤2-2得到的水槽筒体组件和步骤2-3中得到的水槽盖板组件，构成收集与蓄留装置1。
74.步骤3：高能束焊接排气阻液管31和堵头32构成气体泄出组件3。
75.步骤4：装配板网复合式微重力液体全管理装置，包括：
76.步骤4-1：将液体导向组件2各零件插入液体收集与蓄留组件1各插槽内，同时通过自锁螺接组件43将各零件连接固定，同时在各零件连接处点焊构成焊接组合件。
77.步骤4-2：焊接连接步骤3完成的气体泄出组件3和步骤4-1完成的焊接组合件，最终构成板网复合式微重力液体全管理装置。
78.液体收集与蓄留组件1和液体导向组件2可实现航天器各向机动过载工况下的纯液体供给，气体泄出组件3可实现贮存容器气垫降压补加前的放气阻液，固定连接组件4可有效提高管理装置抗运载发射段过载能力。
79.工作原理
80.本板网复合式微重力液体全管理装置安装于航天器液体储供容器内部，航天器液体储供容器是航天器上通用部件，航天器液体储供容器采用球柱型密闭容器结构，板网复合式微重力液体全管理装置分别通过重力水槽11的平底板和连接座41与航天器液体储供容器壳体上气、液嘴连接。
81.通过液体收集与蓄留组件1和液体导向组件2可实现航天器在各向机动过载工况下的纯液体供给，具体如下：
82.当正向机动过载时，航天器液体储供容器内腔的液体沉底至液端，此时液体收集与蓄留组件1的蓄留腔完全浸入于液体中。在增压气体作用下，浸入于液体中的底部筛网收集器14和夹角筛网收集器15将纯液收集至收集腔并排出容器实现供给。同时，液体导向组件2中的液端导流板22将储供容器液端其余液体导流至液体收集与蓄留组件1中补充已供给液体。
83.当反向机动过载时，航天器液体储供容器内腔的大部分液体沉底至气端，但液体收集与蓄留组件1利用重力水槽11的倒锥形筒体和内凹形开口盖板将液体兜留于蓄留腔内。在增压气体作用下，浸入于液体中的夹角筛网收集器15将纯液收集至收集腔并排出容器实现供给。同时液体液体导向组件2中的整腔导流板21将储供容器气端的液体导流至液体收集与蓄留组件1中补充已供给液体。
84.当侧向机动过载时，航天器液体储供容器内腔的大部分液体沉底至容器一侧，此时液体收集与蓄留组件1的部分蓄留腔浸入于液体中。在增压气体作用下，浸入于液体中的底部筛网收集器14和夹角筛网收集器15将纯液收集至收集腔并排出容器实现供给。同时浸入于液体的整腔导流板21和液端导流板22分别将储供容器其它部位的液体导流至液体收集与蓄留组件1中补充已供给液体。
85.通过气体泄出组件3可实现贮存容器气垫降压补加前的放气阻液，具体如下：
86.当航天器液体储供容器的液体消耗量超过80％以后，此时容器内腔绝大部分被气体占据，并位于容器中心区域。此时堵头32通过其均布小孔将气体传递至排气阻液管31内，并排出容器。直至容器内气垫压力降低至规定值后可进行液体补加操作。
87.固定连接组件4将传统航天器液体储供容器中管理装置的点焊连接方式改为螺接连接方式加点焊连接方式，可有效提高管理装置抗运载发射段过载能力。
88.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
89.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。