一种大型航天器贮箱多余物射流超声清理方法技术

现阶段，我国燃料贮箱的多余物清理仍采用人工清理的方式，即，贮箱在卧式状态下，作业人员穿戴防护服进入箱内进行多余物清理。本发明专利技术提出一种航天器贮箱多余物射流超声清理系统，所述清理系统包括清洗装置和多余物检测装置，清洗装置的开闭结构上设有射流喷头和超声振子集成，清洗装置的上端面、下端面和清洗装置外表面环形螺旋线方向均设置有射流喷嘴，清洗装置的上方设有液位传感器，清洗装置上还设有柔性防水限位开关，用于防止清洗装置和贮箱相碰撞，清理系统工作时采用射流和超声波两种方式交替清理；排出清洗液时进行多余物取样、烘干并检测。

An ultrasonic cleaning method for superfluous material jet in large spacecraft tank

At present, the way of manual cleaning is still used to clean up the surplus of fuel tank in our country, that is, when the tank is in horizontal state, the operators wear protective clothing and enter the tank to clean up the surplus. The present invention provides a supersonic jet cleaning system for spacecraft tank. The cleaning system includes a cleaning device and a redundancy detection device. The opening and closing structure of the cleaning device is integrated with a jet nozzle and a ultrasonic oscillator. The upper end face, the lower end face of the cleaning device and the annular helix direction of the outer surface of the cleaning device are all provided with a jet nozzle, and the liquid level is arranged above the cleaning device. The sensor and the cleaning device are also equipped with a flexible waterproof limit switch to prevent the collision between the cleaning device and the storage tank, and the cleaning system is cleaned alternately by jet and ultrasound while discharging the cleaning liquid to sample, dry and detect the surplus.

【技术实现步骤摘要】
一种大型航天器贮箱多余物射流超声清理方法
本专利技术属于航天器制造领域，尤其是用于清理航天器贮箱多余物的射流超声技术。
技术介绍
多余物控制与清理一直是航天产品研制过程中的技术难点、风险点和薄弱环节，是火箭或导弹各个零件、部段、系统的重点控制内容，是实现弹箭成功飞行的关键。贮箱中一旦有多余物存在不仅可能堵塞管路或阀门，还有可能发生发动机爆燃，这将直接影响发射和飞行安全。国内外历史上众多航天飞行失败案例中，很多就是由于多余物引起的，导致了巨大的损失。因此，燃料贮箱必须经过严格的多余物清理，保证贮箱内部的洁净度，才可用于火箭或导弹飞行。目前一般采用人工清理航天器贮箱，其存在的缺点如下：现有人工清理劳动强度大，手工作业通常需要多人数天才能完成，且在箱内有限空间作业，工作环境条件差，空气污浊，噪声严重；由于作业人员技能水平、工作状态、视觉灵敏度及作业力度等方面的差异性，导致贮箱清理的效果因人而异，清理的一致性无法保证。
技术实现思路
基于此，本专利技术提出一种航天器贮箱多余物射流超声清理系统，采用的技术方案如下：一种航天器贮箱多余物射流超声清理系统，所述清理系统包括清洗装置和多余物检测装置，清洗装置的开闭结构上设有射流喷头和超声振子集成，射流喷头的上端面、下端面和射流喷头外表面均设置有射流喷嘴。进一步的，射流喷头外表面的射流喷嘴和超声振子集成均沿清洗装置外侧环形螺旋线方向设置。进一步的，清洗装置的上方设有液位传感器，清洗装置上还设有柔性防水限位开关和监控装置，柔性防水限位开关和监控装置用于防止清洗装置和贮箱相碰撞。进一步的，监控装置为防水高清摄像装置。进一步的，所述清理系统还包括储水箱、试验基座和过滤装置，储水箱设有加注管路和泄回管路，加注管路和泄回管路与过滤装置连接，过滤装置设置在试验基座内，试验基座用于放置贮箱。进一步的，过滤装置包括若干过滤网，过滤网的过滤精度范围包括10μm～100μm，过滤网的过滤精度沿泄回的清洗介质流动方向逐步增加，过滤网通过橡胶与管路密封连接，相邻过滤网间的管路上设有取样口。进一步的，多余物检测装置包括烘干装置、称重装置和图像识别系统，烘干装置用于烘干多余物，称重装置用于对多余物进行称重，图像识别系统用于识别多余物中颗粒的尺寸。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1.清洗装置上设有射流喷头和超声振子集成，利用本专利技术中的清洗装置可以提高贮箱清理的质量，减小贮箱清理的时间；清洗装置的环形螺旋线方向设置有射流喷嘴和超声振子集成，便于清洗装置旋转时形成完整清洗面；清洗装置上设置的传感器保证了清洗系统的安全性。2.使用多余物检测装置可以对贮箱多余物清理效果进行量化评价。本专利技术的另一目的在于提出一种航天器贮箱多余物射流超声清理方法，采用的技术方案如下：一种航天器贮箱多余物射流超声清理方法，清理系统的清理步骤包括：使用清洗装置交替的进行射流清理和超声清理。进一步的，清洗装置在贮箱内的清洗路径起始位置为前底与筒段间焊缝位置，终止位置为后底与筒段间焊缝位置。进一步的，清理步骤具体包括：S1.清洗装置入箱；S2.设置射流清洗参数；S3.前底侧清理，筒段部位清理，后底侧清理；S4.清洗装置回收至前底侧；S5.多余物取样并烘干；S6.设置超声清理参数，贮箱内注水，重复步骤S3～S5；S7.重复步骤S2～S5；S8.多余物检测。进一步的，前底侧清理时，清洗装置的开启角度依次为总开度的5％～10％、总开度的50％、总开度的100％；筒段部位清理时清洗装置的开启角度为总开度的100％；后底侧清理时清洗装置的开启角度依次为总开度的100％、总开度的50％、总开度的5％～10％。进一步的，进行清洗时，清洗装置在贮箱内旋转，清洗装置的转速不高于1r/min，清洗装置的旋转范围包括0～±360°。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1.通过超声清洗和射流清洗相结合的方法进行贮箱内部全表面多余物自动化清理，清洗方法由传统手工清理提升为自动与手工清理相结合的方式，提升贮箱多余物清理质量，减少人员劳动强度，改善作业条件；人工辅助流程仅涉及检查确认多余物清理效果，以及必要时进行补充多余物清理。2.利用自动清理方法，设计程式化的清理工艺流程，针对不同结构尺寸的贮箱设计清理工艺参数，有效避免操作人员本身及工作状态对清理效果的影响，确保贮箱清理的一致性和安全性。附图说明图1是清理系统整体结构示意图；图2是清洗前检验流程图；图3是采用射流清理时的流程图；图4是采用超声波清理时的流程图。具体实施方式如图1所示，本专利技术实施例提出一种航天器贮箱多余物射流超声清理系统，基于该系统提出一种航天器贮箱多余物射流超声清理方法，总体思想为：多余物自动清理时按照先多后少、射流为主、超声为辅的原则，首先对箱内进行射流自动清洗，除去产品表面较大的多余物，然后再进行超声自动清洗，超声辅助去除浮动的粉末和夹缝中的多余物，最后再次进行射流自动清洗，冲洗掉超声清洗时振出的附着在产品表面的多余物。本实施例中的清理系统包括清洗装置，清洗装置的开闭结构上设有射流喷头和超声振子集成，超声波的频率在40KHz-50KHz左右。清洗装置的上端面、下端面和清洗装置外表面环形螺旋线方向均设置有射流喷嘴，清洗装置的上方设有液位传感器，液位传感器以满足超声振子浸没要求为准，一般设置为300-500mm。清洗装置上还设有柔性防水限位开关，用于防止清洗装置和贮箱相碰撞，开闭结构的开启角度包括，总开度的5％～10％(小角度)、总开度的50％(中角度)和总开度的100％(大角度)。清洗装置设置有自锁功能，清洗装置与贮箱入孔对中后，需锁定清洗装置的水平摆动和伸缩功能臂；贮箱出入箱时，需锁定清洗装置的展开和旋转功能，防止发生磕碰。为保证贮箱安全，避免清洗装置在箱内运行时设备的零部件松动脱落对产品造成损伤，在设备动关节部位均进行防松锁紧，在螺纹结构的紧固件上需采用涂抹密封胶等方式进行锁紧。清洗装置入箱工作部分选用不锈钢或铝合金材质，线缆及密封等部件选用防腐防水材质，避免对贮箱产生二次污染。如图2至图4所示，本专利技术实施例中提出的清理方法主要包括三个阶段，即，清理前准备，高压射流自动清洗和超声自动清洗。清理前准备的步骤包括：1.检查清洗装置入箱部分的机械结构及紧固件无松动等异常情况；2.检查高压泵组机体无漏水漏油等问题；3.检查机械臂等结构无异常；4.在贮箱未上架前，进行系统预试，验证清洗装置自动流程，检查确认机械运动无问题；5.清洗装置各限位检查确认；6.贮箱就位：将待清洗贮箱吊装至试验基座上；7.安装多级过滤装置；8.多余物收集系统分别与贮箱和加注管路连接。考虑到箱内零件安装状态，尤其是箱底部分球形部位零件安装位置空间结构限制，清理装置在贮箱内行走起始点确定为前底与筒段间焊缝位置，终止位置为后底与筒段间焊缝位置。同时在设计清理装置的清洗路径时，箱内固定类零件距清洗装置距离不少于100mm。清洗前首先将清洗装置入箱，清洗装置入箱时收拢状态，结合在贮箱入孔设置的反馈传感器，实时调节清洗装置与入孔间距离，以保证清洗装置与贮箱入孔间径向距离不小于10mm，入箱后，高压射流自动清洗的步骤包括：1.前底侧清洗，包括装置小角度开启，装置正反转各一圈；装置中角度开启，装置正反转各一圈；装置大角度开启，装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航天器贮箱多余物射流超声清理系统，其特征在于，所述清理系统包括清洗装置和多余物检测装置，清洗装置的开闭结构上设有射流喷头和超声振子集成，射流喷头的上端面、下端面和射流喷头外表面均设置有射流喷嘴，清洗装置的上方设有液位传感器，清洗装置上还设有柔性防水限位开关和监控装置，柔性防水限位开关和监控装置用于防止清洗装置和贮箱相碰撞。

【技术特征摘要】
1.一种航天器贮箱多余物射流超声清理系统，其特征在于，所述清理系统包括清洗装置和多余物检测装置，清洗装置的开闭结构上设有射流喷头和超声振子集成，射流喷头的上端面、下端面和射流喷头外表面均设置有射流喷嘴，清洗装置的上方设有液位传感器，清洗装置上还设有柔性防水限位开关和监控装置，柔性防水限位开关和监控装置用于防止清洗装置和贮箱相碰撞。2.如权利要求1所述一种航天器贮箱多余物射流超声清理系统，其特征在于，射流喷头外表面的射流喷嘴和超声振子集成均沿清洗装置外侧环形螺旋线方向设置。3.如权利要求1所述一种航天器贮箱多余物射流超声清理系统，其特征在于，所述清理系统还包括储水箱、试验基座和过滤装置，储水箱设有加注管路和泄回管路，加注管路和泄回管路与过滤装置连接，过滤装置设置在试验基座内，试验基座用于放置贮箱。4.如权利要求3所述一种航天器贮箱多余物射流超声清理系统，其特征在于，过滤装置包括若干过滤网，过滤网的过滤精度范围包括10μm～100μm，过滤网的过滤精度沿泄回的清洗介质流动方向逐步增加，过滤网通过橡胶与管路密封连接，相邻过滤网间的管路上设有取样口。5.如权利要求1所述一种航天器贮箱多余物射流超声清理系统，其特征在于，多余物检测装置包括烘干装置、称重装置和图像识别系统，烘干装置用于烘干多余物，称重装置用于对多余物进行称重，...

【专利技术属性】
技术研发人员：白景彬，宋建岭，杜正勇，顾中华，张鑫，王日杰，王惠苗，张文龙，孙良杰，张帅，周庆，刘琦辉，蒙丹阳，保志帅，王娟，
申请(专利权)人：天津航天长征火箭制造有限公司，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：天津,12