一种冷气推进系统技术方案

本发明专利技术涉及一种冷气推进系统，属于推进系统的技术领域，其技术方案要点是一种冷气推进系统，包括至少由一个气瓶形成的气瓶组，所述气瓶组连通有组合阀，组合阀内部集成有用于单向充气的充气单向阀、用于超压安全保护的指挥式减压器和主减压器、用于对气瓶进行电控放气的主电磁阀和指挥式电磁阀，组合阀的出口处连通有由至少一个推力器形成的推力器单元，达到简化现有的冷气推进系统结构并且减少占用空间的效果。

An air conditioning propulsion system

【技术实现步骤摘要】
一种冷气推进系统
本专利技术涉及推进系统的
，尤其涉及一种冷气推进系统。
技术介绍
航天器推进系统有冷气推进系统、固体推进系统、液体推进系统（单组元、双组元、双模式、混合式）、电推进系统等。冷气推进系统是采用高压气体经过喷管直接膨胀加速喷出产生推力。推力器把压力能变成流动动能喷出，而无任何化学反应。冷气推进一般选择惰性气体氮气或氦气为工质，主要特点是无燃烧等化学反应，系统特别简单、成本低、可靠性高、惰性工质无热、无爆炸危险、无污染等优点。在航天器姿轨控推进或者分离过程中经常要用到冷气推进系统，用于进行飞行器状态控制或实现结构分离。现有的冷气推进系统一般是储气源通过减压阀将压力调节为所需恒定气源压力，然后通过一个或多个电磁阀对气体进行控制，通过管道喷出冷气产生推力或东利，实现产品的动作或者分离等。现有的冷气推进系统一般需要将截止阀、减压器、过滤器、单向阀、电磁阀等多个阀门采用多个“管路+接头”连接的方式进行连接，其工作流程比较复杂，涉及到多段管路和多个阀门的串联式连续动作，任何一个部位的故障都可能会导致系统的失灵，同时这样的系统布局对空间要求比较苛刻，需要更大的空间试验产品的安装和管路的布局。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种简化现有的冷气推进系统结构并且减少占用空间的冷气推进系统。本专利技术的技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种冷气推进系统，包括至少由一个气瓶形成的气瓶组，所述气瓶组连通有组合阀，组合阀内部集成有用于单向充气的充气单向阀、用于将气瓶高压减压输出同时兼具超压安全保护功能的指挥式减压器和主减压器、用于对气瓶进行电控放气的主电磁阀和指挥式电磁阀，组合阀的出口处连通有由至少一个推力器形成的推力器单元。通过上述技术方案，气瓶组提供高压惰性气体，以作为动力源提供动力，气瓶组通过管路与组合阀连通，组合阀同时具有截止阀、单向阀、减压器和电磁阀的功能，实现气体的充气、减压及通断控制，在工作时通过管路与推力器单元连接产生所需的推力，由于设置组合阀，组合阀为多功能阀门，因此不需要采用多个阀门的管路+接头的连接方式，大大简化了冷气推进系统结构，并且减少了占用的空间。本专利技术进一步设置为：所述组合阀与推力器单元之间连通设置有多通道管路，多通道管路根据推力器单元中推力器的个数选用直通、三通或者四通。通过上述技术方案，推力器单元采用一个推力器时，则直接用直通进行了连接，推力器单元采用两个推力器时，则用三通进行连接，推力器单元采用三个推力器时，则用四通进行连接，以此类推，通过多通道管路进行与不同数量的推力器数量进行匹配，能够根据实际需要实现多个推力器的同步控制，进一步简化冷气推进系统的内部管路连接结构。本专利技术进一步设置为：所述多通道管路与推力器单元之间连通设置有异步电磁阀。通过上述技术方案，在多通道管路与推力器单元之间连接电磁阀，可以实现推力器单元中每个推力器异步工作状态控制，从而实现不同方向和维度的推力控制。本专利技术进一步设置为：所述组合阀包括主壳体，主壳体的一端开设有与气瓶连通的入口腔，主壳体内集成有手动开关、指挥式减压器、指挥式电磁阀、主减压器以及主电磁阀；指挥式减压器包括指挥减压器壳体，指挥减压器壳体内部与入口腔连通，指挥减压器壳体内设置有滑动设置有指挥减压器调整盘和指挥减压器活塞，指挥调整盘上方抵接设置有与指挥减压器壳体的内壁螺纹配合的压柱，指挥减压器活塞位于指挥减压器调整盘的下方且二者之间固定连接有指挥减压器弹簧，指挥减压器活塞上开设有指挥减压器超压释放通道，指挥减压器壳体内部在指挥减压器活塞的下方开设有指挥减压器出口腔，指挥减压器出口腔通过气道与指挥减压器超压释放通道连通，指挥减压器壳体内开设有与入口腔连通的指挥减压器入口腔，指挥减压器入口腔内滑动设置有指挥减压器阀芯，指挥减压器阀芯与指挥减压器入口腔的内底面之间固定连接有指挥减压器阀芯弹簧，指挥减压器活塞与指挥减压器阀芯之间设置有用于堵住指挥减压器超压释放通道的指挥减压器安全阀芯；主减压器包括滑动设置于指挥减压器出口腔内的主减压器活塞，主减压器活塞内开设有用于卸压的主减压器超压释放通道，主减压器活塞的下方开设有与指挥减压器出口腔连通的主减压器出口腔，主减压器出口腔内设置有主减压器阀芯，主减压器阀芯的顶端堵住主减压器超压释放通道。通过上述技术方案，阀门工作时，首先使用工装将手动开关的阀芯旋转至打开状态，此时入口腔的压力和指挥减压器入口腔的压力都相等，旋转压柱，压柱向下压动指挥减压器调整盘，压缩指挥减压器加载弹簧，带动指挥减压器活塞向下运动，指挥减压器安全阀芯将指挥减压器阀芯顶开，气体由指挥减压器入口腔通过阀芯周围的气体通道进入指挥减压器出口腔，随着压力的慢慢建立，作用在指挥减压器活塞的作用力慢慢增加，推动减压器活塞向上运动，指挥减压器阀芯在指挥减压器阀芯弹簧的作用下向上运动直至关闭，指挥减压器阀芯的受力平衡。可以假定此时指挥减压器出口腔的压力为P2，主减压器出口腔的压力为P3，由于主减压器阀芯上下两端所受的气体压力P2和P3的作用面积相同，因此在主减压器阀芯处于平衡状态下P2=P3，即减压器的出口测压点的压力值即代表了减压压力，操作时即可以根据压力测点的示数将气瓶压力P1减为目标压力P3。当随着气瓶的放气，气瓶压力P1明显下降时，由于指挥减压器出口腔始终是封闭状态，所以P2始终保持不变，而在主减压器阀芯的平衡状态下P2始终与P3相等，因此P3也基本保持不变，这样就通过指挥减压器的作用隔绝了上游压力P1变化对于P2的影响，大大提高了减压器出口压力P3的稳定精度，因此使得冷气推进系统的推进力平稳、可靠。若组合阀的指挥减压器阀芯出现泄漏等异常情况，导致P2不断升高，当P2高于一定值时，指挥减压器活塞向上运动至与指挥减压器安全阀芯脱离接触，此时指挥减压器超压释放通道打开，向外界泄放气体，实现了指挥减压器的超压保护、若组合阀放弃的下游出现异常情况，导致P3不断升高，当P3高于P2一定值时，主减压器活塞向上运动至与主减压器阀芯脱离接触，此时主减压器超压释放通道打开，P3压力通过主减压器阀芯内部的空腔释放到外界，向外界泄放气体，实现了主减压器的超压保护。因此，本减压器模块可实现指挥减压器和主减压器的“双安全保护”。若组合阀的减压模块彻底失效或出现其他紧急情况，可使用工具将手动开关的阀芯旋转至关闭状态，此时实现终极安全防护。综上，通过设置主减压器和指挥式减压器，大大提高了组合阀的使用安全性，进而提高了冷气推进系统的使用安全性。本专利技术进一步设置为：所述主减压器阀芯的顶端呈圆头状，主减压器活塞与主减压器阀芯抵接的位置处固定设置有主减压器安全阀密封垫。通过上述技术方案，主减压器阀体的顶端呈圆头状且与主减压器活塞抵接，同时在主减压器活塞上固定设置主减压器安全阀密封垫，使得主减压器出口腔内的压力在正常范围内时，主减压器超压释放通道不会被打通，密封性较好，组合阀的使用稳定性较高。本专利技术进一步设置为：所述指挥式电磁阀包括与主壳体固定连接的电磁铁以及被电磁铁吸引的衔铁，衔铁的底部固定连接有指挥电磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冷气推进系统，包括至少由一个气瓶形成的气瓶组（1001），其特征在于：所述气瓶组（1001）连通有组合阀（1002），组合阀（1002）内部集成有用于单向充气的充气单向阀（10）、用于将气瓶高压减压输出同时兼备超压安全保护功能的指挥式减压器（2）和主减压器（3）、用于对气瓶进行电控放气的主电磁阀（4）和指挥式电磁阀（5），组合阀（1002）的出口处连通有由至少一个推力器形成的推力器单元（1004）。/n

【技术特征摘要】
1.一种冷气推进系统，包括至少由一个气瓶形成的气瓶组（1001），其特征在于：所述气瓶组（1001）连通有组合阀（1002），组合阀（1002）内部集成有用于单向充气的充气单向阀（10）、用于将气瓶高压减压输出同时兼备超压安全保护功能的指挥式减压器（2）和主减压器（3）、用于对气瓶进行电控放气的主电磁阀（4）和指挥式电磁阀（5），组合阀（1002）的出口处连通有由至少一个推力器形成的推力器单元（1004）。


2.根据权利要求1所述的一种冷气推进系统，其特征在于：所述组合阀（1002）与推力器单元（1004）之间连通设置有多通道管路（1003），多通道管路（1003）根据推力器单元（1004）中推力器的个数选用直通、三通或者四通。


3.根据权利要求2所述的一种冷气推进系统，其特征在于：所述多通道管路（1003）与推力器单元（1004）之间连通设置有异步电磁阀（1005）。


4.根据权利要求1所述的一种冷气推进系统，其特征在于：所述组合阀（1002）包括主壳体（1），主壳体(1)的一端开设有与气瓶连通的入口腔(11)，主壳体(1)内集成有手动开关(9)、指挥式减压器(2)、指挥式电磁阀(5)、主减压器(3)以及主电磁阀(4)；指挥式减压器(2)包括指挥减压器壳体(21)，指挥减压器壳体(21)内部与入口腔(11)连通，指挥减压器壳体(21)内设置有滑动设置有指挥减压器调整盘(22)和指挥减压器活塞(24)，指挥调整盘（22）上方抵接设置有与指挥减压器壳体（21）的内壁螺纹配合的压柱（221），指挥减压器活塞(24)位于指挥减压器调整盘(22)的下方且二者之间固定连接有指挥减压器加载弹簧(23)，指挥减压器活塞(24)上开设有指挥减压器超压释放通道(16)，指挥减压器壳体(21)内部在指挥减压器活塞(24)的下方开设有指挥减压器出口腔(15)，指挥减压器出口腔(15)通过气道与指挥减压器超压释放通道(16)连通，指挥减压器壳体(21)内开设有与入口腔(11)连通的指挥减压器入口腔(14)...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏德普，赵晓华，常志虎，
申请(专利权)人：天津航宇卓然科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12