低温贮箱在无绝热结构状态下的低温内压试验考核方法技术

本发明专利技术涉及低温贮箱在无绝热结构状态下的低温内压试验考核方法，首先搭建试验系统，进行低温贮箱的低温内压试验，之后对试验结果进行定量评判，该考核方法克服了采用常规方法对低温贮箱进行试验考核的局限，可以在内压载荷及环境温度两方面覆盖贮箱的实际使用工况，与开展常温液压试验相比有效增加了环境覆盖性，此外还可以避免试验过程对绝热结构的损伤，解决了试验结果定量评价的问题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，首先搭建试验系统，进行低温贮箱的低温内压试验，之后对试验结果进行定量评判，该考核方法克服了采用常规方法对低温贮箱进行试验考核的局限，可以在内压载荷及环境温度两方面覆盖贮箱的实际使用工况，与开展常温液压试验相比有效增加了环境覆盖性，此外还可以避免试验过程对绝热结构的损伤，解决了试验结果定量评价的问题。【专利说明】
本专利技术涉及低温液体推进剂运载火箭贮箱，特别是涉及一种低温贮箱在无绝热结 构状态下的低温内压试验考核方法。
技术介绍
液体运载火箭的贮箱是为火箭动力系统贮存和输送推进剂的大型铝合金结构件， 出厂前必须通过液压试验的方式验证其内压承载满足火箭飞行的需要。对于使用常温液体 推进剂的火箭，其贮箱出厂前一般开展以水或其他常温液体为介质的常温内压试验。随着 火箭研制技术的进步和环境保护的需要，运载火箭开始广泛使用清洁、高效的低温液氢液 氧推进剂，相对应贮箱的工作环境也由常温转变为低温。研究发现，运载火箭贮箱的母材和 焊缝，在常温和低温条件下所表现的力学性能有明显差异，主要特征在于强度明显升高但 延伸率显著下降，因此在特定条件下需要针对低温贮箱开展低温条件下的内压承载试验， 以验证贮箱在低温条件下的使用性能。但一般情况下，低温贮箱为抑制推进剂的蒸发，外表 面设计了绝热结构，而绝热结构的存在使得低温贮箱开展低温液压试验时存在状态检查困 难、贮箱补焊返修的周期长且操作复杂、试验对贮箱绝热结构造成损伤等不足。基于此，设 计一种在没有绝热结构条件下就开展贮箱低温内压试验的方法，能很好地解决上述矛盾， 并有较强的实用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供低温贮箱在无绝热结构状态下 的低温内压试验考核方法，该考核方法克服了采用常规方法对低温贮箱进行试验考核的局 限，增加了环境覆盖性，此外还可以避免试验过程对绝热结构的损伤，解决了试验结果定量 评价的问题。 本专利技术的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的： ，包括如下步骤 步骤（一）、搭建试验系统，具体方法如下： (1)、将待考核的低温贮箱坚立放置，将低温贮箱的下端面与支撑环固定连接，所 述支撑环为与低温贮箱的下端面形状尺寸相匹配的圆环； (2)、将低温贮箱的后底与加泄管路连接，低温贮箱的前底分别与排气管路、增压 管路和测压传感器连接，低温贮箱外表面设置温度传感器；排气管路的末端设置手动控制 的排气阀和排气孔板，增压管路与地面气源相连，为试验提供增压气体； 步骤（二）、进行低温贮箱的低温内压试验，具体方法如下： (1)、通过加泄管路将试验介质注入低温贮箱，通过温度传感器控制试验介质的加 注量，确保在低温贮箱前端，即靠近前底的一端留出lm 3?2m3的空间作为增压的气枕；在试 验介质注入过程中，低温贮箱的前底所连接的排气阀保持打开状态，并通过测压传感器实 时监测低温贮箱内的压力； (2)、试验介质注入结束后，试验系统静置lOmin?15min使试验系统达到稳定状 态，关闭排气阀，通过地面气源向低温贮箱内充气增压，至低温贮箱内的压力达到试验要求 的载荷； (3)、增压完成后，试验系统保压2min?3min，保压过程中，通过调节排气孔板的 通径保持低温贮箱内的压力不变； (4)、试验完成后以加压挤压的方式通过加泄管路泄出低温贮箱内的试验介质，试 验介质泄出完毕后通过常温氮气或干燥空气置换的方式促使低温贮箱（1)回温； 步骤（三）、对低温贮箱的低温内压试验结果进行评价，具体方法如下： 低温贮箱试验完成后，对低温贮箱箱体内外观进行目视检查，检查内容包括箱体 表面是否存在裂纹、焊缝处是否存在裂纹，当外观检查无裂纹缺陷时，对低温贮箱进行氦质 谱检漏试验，若整箱漏率达到要求数值，判定低温贮箱低温内压试验结果合格，否则为不合 格。 在上述中，支撑环与低温 贮箱通过螺栓与螺母固定连接，其中支撑环上的螺栓孔为椭圆孔，连接螺栓的拧紧力矩保 持在0. 5Nm?INm。 在上述中，步骤（二）的 (1)中的试验介质为液氮、液氧、液氢或液氦。 在上述中，步骤（二）的 (1) 中，当温度传感器测量值达到注入的所述试验介质的沸点时，认为试验介质已达到要求 的加注量，即满足靠近前底的一端留出了 lm3?2m3的空间作为增压的气枕。 在上述中，温度传感器测 量值与试验介质沸点的偏差允许为2摄氏度。 在上述中，步骤（二）的 (4)中挤压压力一般选取0· IMpa，如果低温贮箱的使用压力小于0· 2Mpa，则挤压压力选取 使用压力的1/2。 在上述中，步骤（二） 的（4)中通过常温氮气或干燥空气置换的方式促使贮箱回温过程中，充气的压力最高为 0· IMPa，如果低温贮箱使用压力小于0· 2Mpa，则充气压力选取使用压力的1/2。 在上述中，步骤（二）的 (2) 中试验系统达到稳定状态后，由于试验介质的挥发，需要补充注入试验介质至步骤（1) 中要求的加注量，之后再关闭排气阀。 在上述中，步骤（三）中， 氦质谱检漏单孔漏率彡6. 7X 10_8Pa · m3/s，整箱漏率彡6. 7X 10_6Pa · m3/s的情况下，判定 低温贮箱低温内压试验结果合格，否则为不合格。 在上述中，步骤（三）中， 对贮箱箱体内外观进行目视检查过程中，若有疑似区域，则采用着色方式判断。 本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果： (1)、本专利技术设计了一种全新的低温贮箱在无绝热层状态下开展低温内压试验考 核的方法，首先搭建试验系统进行低温贮箱的低温内压试验，之后对试验结果进行定量评 判，可以在内压载荷及环境温度两方面覆盖贮箱的实际使用工况，与开展常温液压试验相 比有效增加了环境覆盖性； (2)、本专利技术对低温贮箱开展低温液压试验在低温贮箱开展绝热施工之前开展低 温试验，由于金属外壁可见，便于进行试验结果的评价； (3)、本专利技术在低温贮箱开展绝热施工之前开展低温试验，可避免试验过程对绝热 结构的损伤，同时，贮箱如需开展补焊等返修工作，无需涉及绝热结构返修； (4)、本专利技术对低温贮箱的低温内压试验过程中的试验参数及控制方法进行了优 化设计和优选，大大提高了试验的可操作性和规范性； (5)、本专利技术在与低温贮箱连接的支撑工装上，设计了椭圆形的螺栓孔，解决了低 温贮箱和支撑工装在低温介质作用下热胀冷缩不匹配的问题，保障了试验贮箱的安全； ￠)、本专利技术通过在试验后检查试验件外观以及开展箱体氦质谱检漏的方式评价 试验结果，解决了试验结果定量评价的问题，也避免了试验过程中试验人员靠近箱体检查 带来的危险性，此外通过大量试验确定了判定条件，保障了后续贮箱使用的可靠性和安全 性。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术低温内压试验中搭建的试验系统结构示意图。 【具体实施方式】 下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述： 低温贮箱在无绝热结构状态下进行低温内压试验考核，是指在低温贮箱完成金属 箱体生产之后，先不进行绝热结构施工，直接开展低温内压试验，低温贮箱是指装载液氧或 液氢推进剂的贮箱，其试验实施方式如下： 步骤（一）、本文档来自技高网...

【技术保护点】
低温贮箱在无绝热结构状态下的低温内压试验考核方法，其特征在于：包括如下步骤步骤(一)、搭建试验系统，具体方法如下：(1)、将待考核的低温贮箱(1)竖立放置，将低温贮箱(1)的下端面与支撑环(2)固定连接，所述支撑环(2)为与低温贮箱(1)的下端面形状尺寸相匹配的圆环；(2)、将低温贮箱(1)的后底(4)与加泄管路(5)连接，低温贮箱(1)的前底(6)分别与排气管路(7)、增压管路(8)和测压传感器(9)连接，低温贮箱(1)外表面设置温度传感器(10)；排气管路(7)的末端设置手动控制的排气阀(11)和排气孔板(12)，增压管路(8)与地面气源相连，为试验提供增压气体；步骤(二)、进行低温贮箱(1)的低温内压试验，具体方法如下：(1)、通过加泄管路(5)将试验介质注入低温贮箱(1)，通过温度传感器(10)控制试验介质的加注量，确保在低温贮箱(1)前端，即靠近前底(6)的一端留出1m3～2m3的空间作为增压的气枕；在试验介质注入过程中，低温贮箱(1)的前底(6)所连接的排气阀(8)保持打开状态，并通过测压传感器(9)实时监测低温贮箱(1)内的压力；(2)、试验介质注入结束后，试验系统静置10min～15min使试验系统达到稳定状态，关闭排气阀(8)，通过地面气源向低温贮箱(1)内充气增压，至低温贮箱(1)内的压力达到试验要求的载荷；(3)、增压完成后，试验系统保压2min～3min，保压过程中，通过调节排气孔板(12)的通径保持低温贮箱(1)内的压力不变；(4)、试验完成后以加压挤压的方式通过加泄管路(5)泄出低温贮箱(1)内的试验介质，试验介质泄出完毕后通过常温氮气或干燥空气置换的方式促使低温贮箱(1)回温；步骤(三)、对低温贮箱(1)的低温内压试验结果进行评价，具体方法如下：低温贮箱(1)试验完成后，对低温贮箱(1)箱体内外观进行目视检查，检查内容包括箱体表面是否存在裂纹、焊缝处是否存在裂纹，当外观检查无裂纹缺陷时，对低温贮箱(1)进行氦质谱检漏试验，若整箱漏率达到要求数值，判定低温贮箱(1)低温内压试验结果合格，否则为不合格。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：鄢东洋，马云龙，潘桢，朱文俐，吴会强，郑卫东，刘希敏，
申请(专利权)人：北京宇航系统工程研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11