本发明专利技术提供了一种非金属隔膜耗气装置及使用方法，包括：装置主体、非金属隔膜以及刺破结构；所述装置主体一端安装所述非金属隔膜，另一端安装所述刺破结构，所述装置主体内部设置空腔，所述空腔通过排气孔连通外界，所述排气孔设置在所述非金属隔膜和所述刺破结构之间；当所述非金属隔膜受压朝所述刺破结构方向发生形变，所述刺破结构的尖锥将所述非金属隔膜刺破。本发明专利技术实现了姿控发动机耗气口在发动机工作前保持密封，姿控发动机工作后实现对称耗气功能。耗气功能。耗气功能。
【技术实现步骤摘要】
非金属隔膜耗气装置及使用方法
[0001]本专利技术涉及空间
，具体地，涉及非金属隔膜耗气装置及使用方法。
技术介绍
[0002]运载火箭姿控发动机为了在工作结束后实现剩余高压气体耗尽功能，一般在其增压系统低压路中设置有排气孔，当姿控发动机工作后实现耗气，避免高压气体长期在轨存在而对太空其他航空器带来危险。由于姿控发动机耗气口直接与外界联通，火箭射前停放期间，潮气或多余物可以通过排气孔进入姿控发动机低压气路中，可能对姿控发动机的功能和性能造成影响。
[0003]经过调研，目前一些型号姿控发动机耗气口在射前处于敞开状态，一些姿控发动机在耗气口上安装了耗气堵盖，该耗气堵盖在姿控发动机工作后能够耗气，但无法实现姿控发动机工作前耗气口处的密封。敞开的耗气口会引入水汽进入系统，而且历史上曾出现水汽通过耗气口进入系统，造成姿控发动机性能降低的情况。
[0004]经过调研，为了保证姿控发动机工作前排气孔的密封性，亦有采用在耗气堵盖上粘贴镀铝薄膜和缠胶带措施，姿控发动机工作后，耗气口处压力升高，将包覆层冲开实现耗气。该方法中，堵盖外部包覆在射前流程进行，此时在舱内操作且耗气口处空间狭小，因此操作不便且增加了射前工作量和工作时间。此外该措施在姿控发动机工作后，气体会从堵盖上一侧小孔冲出包覆层，无法实现对称耗气，会给箭体姿态带来影响。
[0005]经过调研和实验，非金属隔膜极限受压自然破裂时容易产生多余物，会对耗气装置和系统的性能带来影响。
技术实现思路
[0006]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种非金属隔膜耗气装置及使用方法。
[0007]根据本专利技术提供的一种非金属隔膜耗气装置，包括：装置主体、非金属隔膜以及刺破结构；
[0008]所述装置主体一端安装所述非金属隔膜，另一端安装所述刺破结构，所述装置主体内部设置空腔，所述空腔通过排气孔连通外界，所述排气孔设置在所述非金属隔膜和所述刺破结构之间；
[0009]当所述非金属隔膜受压朝所述刺破结构方向发生形变，所述刺破结构的尖锥将所述非金属隔膜刺破。
[0010]优选地，所述装置主体远离所述刺破结构一端内部设置限位槽，所述非金属隔膜安装在所述限位槽内。
[0011]优选地，所述限位槽背向所述刺破结构一侧设置限位块；
[0012]所述限位槽背向所述限位块一侧设置开口，所述开口一侧连接所述非金属隔膜，另一侧连通所述空腔。
[0013]优选地，所述开口直径小于所述限位槽直径。
[0014]优选地，所述刺破结构朝向所述非金属隔膜一侧中部设置所述尖锥，所述尖锥周侧设置环形柱，所述环形柱背向所述非金属隔膜一侧设置限位板。
[0015]优选地，所述环形柱螺纹连接所述装置主体朝向所述刺破结构一端。
[0016]优选地，所述装置主体朝向所述刺破结构一端设置安装槽，所述安装槽内安装密封件，所述限位板紧贴所述密封件背向所述安装槽一侧并对所述密封件限位。
[0017]优选地，所述尖锥设置为锐角。
[0018]优选地，所述非金属隔膜自然极限破裂压力满足：
[0019]F＝P
×
πd2/4
[0020][0021]T
s
＝
b
/(dδ)
[0022]其中，F为所述非金属隔膜垂直方向受力总和，P为破裂时压差，d为断裂原宽度即所述开口直径，F
b
为所述非金属隔膜破裂时平面的分力，T
s
为所述非金属隔膜的拉伸强度，δ为所述非金属隔膜的原始厚度。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0024]1、本专利技术通过非金属隔膜实现了姿控发动机耗气口在发动机工作前保持密封，姿控发动机工作后实现对称耗气功能；
[0025]2、本专利技术安装便捷，安装完成后不用进行包覆等措施，简化射前工作流程；
[0026]3、本专利技术有稳定的非金属隔膜破裂时压差，减少姿控发动机或其他系统故障风险；
[0027]4、本专利技术设计刺破结构使非金属隔膜非自然极限破裂，在破裂时不产生多余物；
[0028]5、本专利技术结构简便巧妙，易于加工。
附图说明
[0029]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，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0030]图1为非金属隔膜耗气装置剖视图；
[0031]图2为装置主体剖视图；
[0032]图3为装置主体中部A
‑
A截面；
[0033]图4为刺破结构剖视图；
[0034]图中所示：
[0035]具体实施方式
[0036]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0037]实施例1
[0038]如图1，本实施例包括：装置主体1、非金属隔膜2以及刺破结构4；装置主体1一端安装非金属隔膜2，另一端安装刺破结构4，装置主体1内部设置空腔，装置主体1中部设置多个排气孔13，多个排气孔13关于装置主体1轴线对称，空腔通过排气孔13连通外界，排气孔13设置在非金属隔膜2和刺破结构4之间；当非金属隔膜2受压朝刺破结构4方向发生形变，刺破结构4的尖锥41设置为锐角，尖锥41将非金属隔膜2刺破。
[0039]非金属隔膜2自然极限破裂压力满足：
[0040]F＝P
×
πd2/4
[0041][0042]T
s
＝F
b
/(dδ)
[0043]上述公式非金属扯断伸长率选取值为250％，该数值取决于非金属隔膜材料性能，主要影响F与其在破裂时平面分力F
b
的关系；
[0044]其中，F为非金属隔膜2垂直方向受力总和，P为破裂时压差，d为断裂原宽度即开口12直径，F
b
为非金属隔膜2破裂时平面的分力，T
s
为非金属隔膜2的拉伸强度，δ为非金属隔膜2的原始厚度。通过改变非金属隔膜2材料、厚度、断裂原宽度以及刺破结构4距隔膜的距离来获取不同的破裂压力，满足不同系统使用要求。
[0045]如图2和图3所示，装置主体1远离刺破结构4一端内部设置限位槽11，非金属隔膜2安装在限位槽11内。限位槽11背向刺破结构4一侧设置限位块，限位块内设置通孔，限位槽11背向限位块一侧设置开口12，开口12一侧连接非金属隔膜2，另一侧连通空腔，开口12直径和限位块的通孔直径小于限位槽11直径。
[0046]如图4所示，刺破结构4朝向非金属隔膜2一侧中部设置尖锥41，尖锥41周侧设置环形柱42，环形柱42背向非金属隔膜2一侧设置限位板43。环形柱42安装在装置主体1朝向刺破结构4一端内侧，装置主体1朝向刺破结构本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种非金属隔膜耗气装置，其特征在于，包括：装置主体(1)、非金属隔膜(2)以及刺破结构(4)；所述装置主体(1)一端安装所述非金属隔膜(2)，另一端安装所述刺破结构(4)，所述装置主体(1)内部设置空腔，所述空腔通过排气孔(13)连通外界，所述排气孔(13)设置在所述非金属隔膜(2)和所述刺破结构(4)之间；当所述非金属隔膜(2)受压朝所述刺破结构(4)方向发生形变，所述刺破结构(4)的尖锥(41)将所述非金属隔膜(2)刺破。2.根据权利要求1所述非金属隔膜耗气装置，其特征在于：所述装置主体(1)远离所述刺破结构(4)一端内部设置限位槽(11)，所述非金属隔膜(2)安装在所述限位槽(11)内。3.根据权利要求2所述非金属隔膜耗气装置，其特征在于：所述限位槽(11)背向所述刺破结构(4)一侧设置限位块；所述限位槽(11)背向所述限位块一侧设置开口(12)，所述开口(12)一侧连接所述非金属隔膜(2)，另一侧连通所述空腔。4.根据权利要求3所述非金属隔膜耗气装置，其特征在于：所述开口(12)直径小于所述限位槽(11)直径。5.根据权利要求1所述非金属隔膜耗气装置，其特征在于：所述刺破结构(4)朝向所述非金属隔膜(2)一侧中部设置所述尖锥(41)，所述尖锥(41)周侧设置环形柱(42)，所述环形柱(42)背向所述非金属隔膜(2)一侧设置限位板(43)。6.根据权利要求5所述非金属隔膜耗气装置，其特征在于：所述环形柱(42)安装在所述装置主体(1)朝向所述刺破结构(4)一端内侧。7.根据权利要求5所述非金属隔膜耗气装置，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐肇求，杨明磊，刘涛，赵恒斌，刘贵闯，刘小康，徐立峰，
申请(专利权)人：上海空间推进研究所，
类型：发明
国别省市：
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