本发明专利技术提供的一种火箭液氢箱自增压模拟及验证装置，属于火箭零部件的测试技术领域，包括：模拟液氢箱；控温管路，适于对模拟液氢箱内液氢的温度进行调节，所述控温管路包括布置在模拟液氢箱内部的生效段以及布置在模拟液氢箱外部的调节段；所述控温管路内流通有氢介质；所述第一换热器内充有适于同调节段管路发生热交换的液氮，所述调节段在进入模拟液氢箱前的管路上设置有温度传感器组件、压力传感器和流量计；本发明专利技术的火箭液氢箱自增压模拟及验证装置，通过改变控温管路内氢介质的温度和流速，即仅通过控制氢介质的物理性质便可以控制模拟液氢箱内的汽化量，获得一定范围内的模拟液氢箱的压力，结构简单，操作方便。操作方便。操作方便。
【技术实现步骤摘要】
一种火箭液氢箱自增压模拟及验证装置
[0001]本专利技术涉及火箭零部件的测试
，具体涉及一种火箭液氢箱自增压模拟及验证装置。
技术介绍
[0002]以液氢液氧为推进剂的火箭中，设置有液氢箱用于贮存飞行所需的液氢燃料剂。火箭上的液氢箱在工作中要求保持一定的容器压力，为了达到该压力，现有技术中会对液氢箱进行增压。增压方式包括充气增压和液氢汽化增压，其中充气增压为被动增压方式，即向液氢箱中充入带压气体；而液氢箱内的液氢汽化所带来的增压为自增压方式。目前，仅仅依靠液氢在自然状态下所获的自增压压力是不能满足火箭飞行要求的。因此，火箭上设有一套专门的特殊结构可以使控制液氢箱内的液氢汽化量，从而获取一定的氢箱内的自增压压力。
[0003]同时，火箭上也需要低温的氢气，也可以将液氢箱内液氢汽化过程中产生的冷量传递给火箭其他结构中的氢气，以降低其温度，实现火箭上冷量和热量的循环利用。
[0004]为了实现该过程，设计了一种火箭液氢箱自增压装置，但是由于火箭发射的特殊性，在火箭实际飞行过程中实时测量该装置的参数是不可取的，因此就需要一套能够在地面上即可模拟的装置，并对各工况的各项参数进行测量。
技术实现思路
[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中缺少一种能够模拟火箭飞行状态下液氢箱工作状态的液氢箱模拟测量装置，进而提供一种火箭液氢箱模拟测量装置。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种火箭液氢箱自增压模拟及验证装置，包括：模拟液氢箱，所述模拟液氢箱上设置有液氢加注口，所述模拟液氢箱上设置有压力传感器，所述模拟液氢箱上设置有液氢加注管路及排放管路；控温管路，适于对模拟液氢箱内液氢的温度进行调节，所述控温管路包括布置在模拟液氢箱内部的生效段以及布置在模拟液氢箱外部的调节段；所述控温管路内流通有氢介质；所述生效段上至少设置有两组温度传感器组件，两组所述温度传感器组件分别设置在生效段进入模拟液氢箱后以及出模拟液氢箱之前的管路上，所述温度传感器组件至少具有两个温度传感器，两个所述温度传感器分别测量所述控温管路内氢介质的温度和所述控温管路的外管壁的温度；所述调节段上串联有第一换热器及流速控制组件；所述第一换热器内充有适于同调节段管路发生热交换的液氮，所述调节段在进入模拟液氢箱前的管路上设置有温度传感器组件、压力传感器和流量计。
[0007]作为优选方案，所述调节段上还串联设置有：
液氢贮存装置，设置在第一换热器下游，适于存储经第一换热器调温后的氢介质，所述液氢贮存装置外周设置有液氮降温层，所述液氮降温层内充有液氮。
[0008]作为优选方案，所述第一换热器内所用液氮与液氢贮存装置内所用液氮由同一管路输入。
[0009]作为优选方案，在液氢贮存装置的上游及下游分别串联有至少一个过滤器。
[0010]作为优选方案，所述调节段上还串联有：第二换热器，设置在液氢贮存装置下游，所述第二换热器内充有适于同调节段管路发生热交换的液氮。
[0011]作为优选方案，所述模拟液氢箱内设置有测温机构，所述测温机构包括多个沿所述模拟液氢箱的高度方向间隔设置的温度传感器。
[0012]作为优选方案，所述流速控制组件包括若干串联在控温管路上的多个孔板，多个孔板中至少包括两个分别设置在靠近控温管路起始端和末尾端的孔板。
[0013]作为优选方案，多个孔板中还包括若干个与设置在控温管路起始处的孔板相并联的孔板。
[0014]作为优选方案，在设置在所述控温管路起始处的孔板的入口及出口处分别设置有一个压力传感器。
[0015]作为优选方案，还包括：第一气封管路，设置在模拟液氢箱的排放管路上，适于对模拟液氢箱的排放管路进行氢气气封；第二气封管路，设置在控温管路的末尾端，适于对控温管路进行氮气气封。
[0016]作为优选方案，还包括：吹扫管路，连接在控温管路的中游，适于对控温管路内的残留氢气进行氢气吹扫。
[0017]作为优选方案，所述模拟液氢箱还设置有常温氢气加注管路。
[0018]作为优选方案，所述控温管路上还与所述第一换热器并联设置有常温氢气管路。
[0019]作为优选方案，所述模拟液氢箱的液氢排放管路包括大排放管和小排放管，所述大排放管和所述小排放管并联设置，所述小排放管上串联有孔板。
[0020]本专利技术技术方案，具有如下优点：1.本专利技术提供的一种火箭液氢箱自增压模拟及验证装置，包括：模拟液氢箱和控温管路，控温管路包括生效段和调节段，且控温管路内流通有氢介质；生效段上至少设置有两组温度传感器组件，所述调节段上串联有第一换热器及流速控制组件，且所述第一换热器内充有适于同调节段管路发生热交换的液氮，所述调节段在进入模拟液氢箱前的管路上设置有温度传感器组件、压力传感器和流量计。
[0021]在使用的过程中，调节段上串联的第一换热器及流速控制组件对调节段内流通的氢介质的温度及流速进行调节，且通过设置在调节段的进入模拟液氢箱箱前的管路上的温度传感器组件、压力传感器和流量计进行监测，经过调节完后的氢介质进入到布设在模拟液氢箱内的生效段，不同温度及流量的氢介质流通在生效段内，放出不同的热量，使模拟液氢箱内的温度发生不同幅度的变化，模拟液氢箱内的液氢发成不同程度的汽化，进而模拟液氢箱内产生不同程度的压力；同时，模拟液氢箱内在汽化的过程中放出冷量，对控温管路内流通的氢介质进行降温，从而可以为火箭的其他结构提供低温氢介质。
[0022]该方式通过改变控温管路内氢介质的温度和流速，即仅通过控制氢介质的物理性质便可以控制模拟液氢箱内的汽化量，获得一定范围内的模拟液氢箱的压力，结构简单，操作方便。
[0023]该装置模拟了箭上的使用情况，该过程实现了模拟液氢箱和控温管路之间的热量交换，实现了火箭上的冷量和热量的优化利用。
[0024]2.本专利技术提供的火箭液氢箱自增压模拟及验证装置，所述调节段上还串联设置有液氢贮存装置，设置在第一换热器下游，适于存储第一换热器调温后的氢介质；液氢储存装置可以储存调温后的氢介质，且在内部使氢介质进行混合，使流出的氢介质的温度均匀，流速平稳，保证进入到生效段的氢介质具有稳定的压力。所述液氢贮存装置外周设置有液氢降温层，所述液氮降温层内充有液氮。液氢降温层的设置主要是对液氢储存装置中储存的氢介质进行保持低温和/或对氢介质进行降温。
[0025]3.本专利技术提供的火箭液氢箱自增压模拟及验证装置，所述第一换热器内所用液氮与液氢贮存装置内所用的液氮由同一管路输入。节省液氮的储存装置，且简化使用的管路。
[0026]4.本专利技术提供的火箭液氢箱自增压模拟及验证装置，在液氢贮存装置的上游及下游分别串联有至少一个过滤器。由于氢气在制造的过程中，在运输容器或生产的管道中，会有机械杂质或外来杂质的产生，使氢介质的清洁度严重污染，通过设置过滤器，保证氢气的清洁度，防止对后期的使用造成影响。
[0027]5.本专利技术提供的火箭液氢箱自增压模拟及验证装置，所述调节段上还串联有：第二换热器，设置本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种火箭液氢箱自增压模拟及验证装置，其特征在于，包括：模拟液氢箱（1），所述模拟液氢箱（1）上设置有液氢加注口，所述模拟液氢箱（1）上设置有压力传感器（2），所述模拟液氢箱（1）上设置有液氢加注管路（21）及排放管路；控温管路，适于对模拟液氢箱（1）内液氢的温度进行调节，所述控温管路包括布置在模拟液氢箱（1）内部的生效段（3）以及布置在模拟液氢箱（1）外部的调节段（4）；所述控温管路内流通有氢介质；所述生效段上至少设置有两组温度传感器组件，两组所述温度传感器组件分别设置在生效段进入模拟液氢箱后以及出模拟液氢箱之前的管路上，所述温度传感器组件至少具有两个温度传感器，两个所述温度传感器分别测量所述控温管路内氢介质的温度和所述控温管路的外管壁的温度；所述调节段（4）上串联有第一换热器（7）及流速控制组件；所述第一换热器（7）内充有适于同调节段（4）管路发生热交换的液氮，所述调节段（4）在进入模拟液氢箱（1）前的管路上设置有温度传感器组件、压力传感器（2）和流量计（6）。2.根据权利要求1所述的一种火箭液氢箱自增压模拟及验证装置，其特征在于，所述调节段（4）上还串联设置有：液氢贮存装置（8），设置在第一换热器（7）下游，适于存储经第一换热器（7）调温后的氢介质，所述液氢贮存装置（8）外周设置有液氮降温层，所述液氮降温层内充有液氮。3.根据权利要求2所述的一种火箭液氢箱自增压模拟及验证装置，其特征在于，所述第一换热器（7）内所用液氮与液氢贮存装置（8）内所用液氮由同一管路输入。4.根据权利要求2所述的一种火箭液氢箱自增压模拟及验证装置，其特征在于，在液氢贮存装置（8）的上游及下游分别串联有至少一个过滤器（9）。5.根据权利要求2所述的一种火箭液氢箱自增压模拟及验证装置，其特征在于，所述调节段（4）上还串联有：第二换热器（10），设置在液氢贮存装置（8）下游，所述第二换热器（10）内充有适于同调节段（4）管路发生热交换的液氮。6.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：王小飞，夏伟，葛绍岭，徐庆逍，吴爽，韩宗元，王永权，刘滑，
申请(专利权)人：北京航天试验技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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