一种适用于大容量贮箱加注的空间推进系统技术方案

本发明专利技术提供了一种适用于大容量贮箱加注的空间推进系统，所述推进系统方案由加注气路系统和加注液路系统组成。所述加注气路系统由氧化剂加注气路子系统和燃料加注气路子系统组成，氧化剂加注气路子系统和燃料加注气路子系统上游相互连通后接增压气路，下游相互独立并各自与加注液路系统相连；所述加注液路系统由氧化剂贮箱管路子系统和燃料贮箱管路子系统组成，氧化剂贮箱管路子系统与燃料贮箱管路子系统相互独立且物理隔离，并各自与加注气路系统相连。本发明专利技术可提高空间推进系统的安全性，有效防止氧化剂、燃料的反向流动发生化学反应产生爆炸；提高推进剂加注效率，降低推进剂加注时间，保证常规表面张力贮箱推进剂加注到位。

A Space Propulsion System Suitable for Filling Large Capacity Tanks

【技术实现步骤摘要】
一种适用于大容量贮箱加注的空间推进系统
本专利技术涉及航天领域，具体地，涉及一种适用于大容量贮箱加注的空间推进系统。
技术介绍
目前航天领域中，推进剂贮箱即氧化剂贮箱和燃料贮箱是空间推进系统的重要组件，其中，表面张力贮箱以其优秀的可靠性得到了广泛的应用。但与此同时，采用表面张力贮箱的空间推进系统也存在着以下问题：第一、由于加注管路存在的残余气体，使得加注过程中推进剂夹气，产生了加注不到位的隐患，使得加注过程效率低、耗时长；第二、由于表面张力贮箱气腔与液腔是相同的，内部的氧化剂或燃料蒸汽存在在上游接触发生爆炸的风险，另外表面张力贮箱液面易晃动，影响贮箱使用性能。尤其对于带有大容量表面张力贮箱的空间推进系统来说，以上问题更为突出。因此，设计一种安全性高、加注快速到位、可靠性高的空间推进系统具有很高的重要性和应用价值。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提出一种适用于大容量贮箱加注的空间推进系统，已解决加注不到位及加注过程效率低、耗时长的问题，同时有效防止表面张力贮箱液面易晃动及发生爆炸的风险。为了解决上述问题，本专利技术的一种适用于大容量贮箱加注的空间推进系统，包括加注气路系统和加注液路系统；所述加注气路系统，包括氧化剂加注气路子系统和燃料加注气路子系统；氧化剂加注气路子系统和燃料加注气路子系统上游相互连通后接增压气路，下游相互独立并各自与加注液路系统相连；所述加注液路系统，包括氧化剂贮箱管路子系统和燃料贮箱管路子系统，氧化剂贮箱管路子系统与燃料贮箱管路子系统相互独立且物理隔离，上游各自与加注气路系统相连，下游各自接发动机液路；其中，所述上游为物质流入一侧，所述下游为物质流出一侧。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：对于带有大容量表面张力贮箱的推进系统，该方案提高系统的安全性，降低推进剂加注时间，提高推进剂加注效率，降低贮箱液面晃动程度，并解决了常规表面张力贮箱推进剂加注不到位的隐患。附图说明图1是本专利技术实施例的一种适用于大容量贮箱加注的空间推进系统框图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术实施例的一种适用于大容量贮箱加注的空间推进系统进行详细描述。如图1所示，本专利技术实施例的一种适用于大容量贮箱加注的空间推进系统，包括加注气路系统和加注液路系统；所述加注气路系统，包括氧化剂加注气路子系统和燃料加注气路子系统；氧化剂加注气路子系统和燃料加注气路子系统上游相互连通后接增压气路，下游相互独立并各自与加注液路系统相连；所述加注液路系统，包括氧化剂贮箱管路子系统和燃料贮箱管路子系统，氧化剂贮箱管路子系统与燃料贮箱管路子系统相互独立且物理隔离，上游各自与加注气路系统相连，下游各自接发动机液路；其中，所述上游为物质流入一侧，所述下游为物质流出一侧。进一步，所述氧化剂加注气路子系统包括：单向阀C1、加注阀L1、压力传感器P1以及连通管路；所述燃料加注气路子系统包括：单向阀C2、加注阀L2、压力传感器P2以及连通管路；所述氧化剂贮箱管路子系统包括：氧化剂贮箱、气动截止阀K1、加注阀L3、压力传感器P3、电爆阀B1以及连通管路；所述燃料贮箱管路子系统包括：燃料贮箱、气动截止阀K2、加注阀L4、压力传感器P4、电爆阀B2以及连通管路；所述加注气路系统中，在氧化剂加注气路子系统上游管路中设置有一个单向阀C1，在燃料加注气路子系统上游管路中设置一个单向阀C2；所述单向阀允许管路工质的正向流通，并阻断管路工质的反向流通；因为表面张力贮箱气、液腔是相通的，在贮箱上游设置单向阀可避免贮箱内的氧化剂和燃料的饱和蒸汽在截止阀上游连通的气路管路中相遇，并发生化学反应产生爆炸。因此增加C1、C2单向阀可有效提高系统的安全性；其中，所述工质正向流通方向为单向阀往贮箱流通方向。所述加注气路系统中，在氧化剂加注气路子系统下游管路中设置有一个加排阀L1，在燃料加注气路子系统下游管路中设置一个加排阀L2；所述加排阀可用于气体或推进剂的加注和泄出；设置加排阀L1和L2的原因1为：贮箱加注推进剂时，贮箱中的液腔容积会逐渐增加，贮箱的气腔容积会逐渐减少，使得贮箱气腔中的气体压力会逐渐升高，过高的贮箱气体压力会造成贮箱加注困难，甚至在加注末期时无法加注，因此在加注气路中设置的加排阀L1和L2可用于在贮箱气腔压力过高时，进行泄压，实现贮箱顺利加注推进剂，提高加注效率，并保证推进剂加注到位；设置加排阀L1和L2的原因2为：在贮箱加注完推进剂后，可通过加排阀L1和L2对贮箱中剩余的气腔进行预增压，提高贮箱气腔压力，增压贮箱气腔压力原因为：一方面可有效提高结构系统刚度；另一方面可降低贮箱液腔内推进剂液面晃动程度，较大的液面晃动程度会降低表面张力贮箱的使用性能；其中，所述推进剂指贮箱加注的氧化剂或燃料。所述加注气路系统中，在氧化剂加注气路子系统下游管路中设置有一个压力传感器P1，在燃料加注气路子系统下游管路中设置一个压力传感器P2；所述压力传感器用于监视贮箱气腔压力，其压力传感器显示的压力参数一方面可作为贮箱气腔泄压的判据，另一方面也可以作为加注完成后贮箱气腔预增压力的指示参数。所述压力传感器连通位置应尽可能接近贮箱气腔入口，其原因为靠近贮箱气腔越近，可获取的压力参数越接近贮箱实际气腔压力值。所述加注液路系统中，在氧化剂贮箱出口处设置有一个气动截止阀K1，在燃料贮箱出口处设置有一个气动截止阀K2；所述气动截止阀，常态工况下为常开状态，只有在通过地面配气台给K1、K2提供驱动压力时，气动截止阀K1、K2才处于关闭状态；采用气动方式控制截止阀开关的原因有两个方面：1)截止阀关闭后的密封比压可通过调整驱动压力来改变大小，而传统的手动或电动阀门无法改变密封比压；2)采用气动控制的阀门可以获得较小的体积和重量，因为相对于手动或电动阀门减少了手动操作手柄或电磁装置，同时也提高了阀门自身的可靠性；所述气动截止阀，其作用为在贮箱加注前，分别用于辅助贮箱下游K1至B1之间，以及K2至B2之间的加注管路抽真空和管路推进剂充填。截止阀辅助抽真空和管路推进剂充填的操作步骤如下：1)通过配气台提供驱动气体，控制气动截止阀K1(或K2)关闭；2)利用地面抽真空设备，通过加注阀L3(或L4)对K1至B1之间的管路(或K2至B2之间的管路)抽真空；3)利用地面加注设备，通过通过加注阀L3(或L4)，把氧化剂(或燃料)填充到K1至B1之间的管路(或K2至B2之间的管路)；4)通过配气台控制K1(或K2)打开，继续利用地面加注设备，通过L3(或L4)，把氧化剂(或燃料)向氧化剂贮箱(燃料贮箱)进行加注，直至要求的加注量。其中，上述步骤中括号内的内容对应的为燃料贮箱操作步骤；所述采用气动截止阀进行辅助抽真空和管路推进剂填充的原因如下：大容量表面张力贮箱加注时，若下游的加注管路(加注管路指K1至B1之间，K2至B2之间管路)不进行抽真空，则加注管路内的推进剂会产生夹气(即推进剂会混入原加注管路内的空气)，而产生夹气的推进剂难以加注到表面张力贮箱中去，从而会产生推进剂加注不到位的风险。因此在加注之前需要对贮箱下游的加注管路进行抽真空，并进行加注管路预充填，以防止加注管路内的气体影响推进剂的加注。所述气动截止阀，其安装方式，应直接与贮箱出口处连接，不得在贮箱和截止阀之间通过导管或其它连接件进行转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于大容量贮箱加注的空间推进系统，其特征在于，包括：加注气路系统和加注液路系统；所述加注气路系统，包括氧化剂加注气路子系统和燃料加注气路子系统；氧化剂加注气路子系统和燃料加注气路子系统上游相互连通后接增压气路，下游相互独立并各自与加注液路系统相连；所述加注液路系统，包括氧化剂贮箱管路子系统和燃料贮箱管路子系统，氧化剂贮箱管路子系统与燃料贮箱管路子系统相互独立且物理隔离，上游各自与加注气路系统相连，下游各自接发动机液路；其中，所述上游为物质流入一侧，所述下游为物质流出一侧。

【技术特征摘要】
1.一种适用于大容量贮箱加注的空间推进系统，其特征在于，包括：加注气路系统和加注液路系统；所述加注气路系统，包括氧化剂加注气路子系统和燃料加注气路子系统；氧化剂加注气路子系统和燃料加注气路子系统上游相互连通后接增压气路，下游相互独立并各自与加注液路系统相连；所述加注液路系统，包括氧化剂贮箱管路子系统和燃料贮箱管路子系统，氧化剂贮箱管路子系统与燃料贮箱管路子系统相互独立且物理隔离，上游各自与加注气路系统相连，下游各自接发动机液路；其中，所述上游为物质流入一侧，所述下游为物质流出一侧。2.根据权利要求1所述的一种适用于大容量贮箱加注的空间推进系统，其特征在于，所述氧化剂加注气路子系统包括：单向阀C1、加注阀L1、压力传感器P1以及连通管路；所述燃料加注气路子系统包括：单向阀C2、加注阀L2、压力传感器P2以及连通管路；所述氧化剂加注气路子系统上游管路中设置有一个单向阀C1，在燃料加注气路子系统上游管路中设置一个单向阀C2；所述单向阀允许管路工质的正向流通，并阻断管路工质的反向流通；其中，所述工质的正向流通方向为单向阀往贮箱流通方向；所述氧化剂加注气路子系统下游管路中设置有一个加排阀L1，在燃料加注气路子系统下游管路中设置一个加排阀L2；所述加排阀可用于气体或推进剂的加注和泄出；其中，所述推进剂指贮箱加注的氧化剂或燃料；所述氧化剂加注气路子系统下游管路中设置有一个压力传感器P1，在燃料加注气路子系统下游管路中设置一个压力传感器P2；所述压力传感器用于监视贮箱气腔压力，其压力传感器显示的压力...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁肖肖，顾帅华，陈开莹，苗鹏，沈一诺，季冬辉，王汉平，
申请(专利权)人：上海空间推进研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31