CN101539067A

CN101539067A - 一种孔式微牛级胶质推力器

Info

Publication number: CN101539067A
Application number: CN200910082605A
Authority: CN
Inventors: 王海兴; 汤海滨; 秦超晋
Original assignee: Beihang University
Current assignee: Beihang University; Beijing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 2009-04-21
Filing date: 2009-04-21
Publication date: 2009-09-23
Anticipated expiration: 2029-04-21
Also published as: CN101539067B

Abstract

本发明公开了一种孔式微牛级胶质推力器，包括液体管路、过墙式接头、绝缘封套、储箱、绝缘基座、抽取极、加速极、绝缘套环和绝缘垫片；所述的液体管路固定于过墙式接头一侧，过墙接头的另一侧穿过绝缘封套，深入储箱内部；所述的储箱的两端分别通过绝缘螺柱固定连接绝缘封套和绝缘基座；所述的绝缘螺柱作为抽取极和加速极的固定支撑，在绝缘螺柱上顺次穿入绝缘垫片、抽取极、绝缘套环、加速极。该孔式微牛级胶质推力器的绝缘基座上的通孔布局和数量可调，通过替换不同形式阵列通孔的绝缘基座和对应的抽取极、加速极，或者通过调节绝缘基座、抽取极、加速极之间的相互距离，均可以实现不同形式的推力器，满足不同的性能需求。

Description

一种孔式微牛级胶质推力器

技术领域

本发明涉及一种孔式微牛级胶质推力器，属于空间微小推力发动机技术领域。

背景技术

近年来，卫星的发展本着低成本、高可靠性、高精简、长寿命的原则，采用功能较为单一的微小卫星星座取代大型卫星执行综合空间任务。微小卫星的应用对推进系统提出新的要求：不仅是微冲量、微推力的苛刻要求，还包括对重量、体积、功率等参数的限制。采用微推进系统可以精确地改变卫星的位置和消除外部微小干扰，实现卫星星座定位等要求。胶质微推力器和FEEP是目前众多微推进系统中最具系统优势和代表性的应用方案。

国外相关科研机构及公司从上世纪90年代就重新展开了胶质微推力器的研究。虽然胶质推力器的设计都是基于电喷雾过程的物理现象，但推力器的结构参数如发射极的形式、发射极之间的距离、发射极与抽取极的距离、发射极的尺寸及推进器不同器件使用的材料对推进器性能的影响均未考虑在推进器的设计过程中或未做出详细报道。

就国内的相关技术而言，质谱仪、燃烧、材料合成等工业生产和科学应用均基于电喷雾过程，此方面的研究报道很多，但将电喷雾过程应用于微推进的研究单位较少，针对胶质推力器的设计的文献尚未公开报道。

发明内容

本发明跟据电喷雾工作原理，使用碘化钠甲酰胺等溶剂作为推进剂，提供能产生微牛级推力的胶质推力器。本发明通过在浸润性较差的绝缘材料上钻出阵列通孔作为液体推进剂流出的通道，使用不锈钢薄片做为抽取极和加速极，绝缘材料采用PEEK或聚四氟乙烯。本发明中液体推进剂流出的通道可以根据需要改变通孔直径大小或改变通孔的数目，通孔出口到抽取极的距离、抽取极到加速极的距离均可自由调整。本发明对胶质微推进的研究及其他电喷雾应用有一定的参考意义。

本发明提供的孔式微牛级胶质推力器，包括液体管路、过墙式接头、绝缘封套、储箱、绝缘基座、抽取极、加速极、绝缘套环和绝缘垫片。

所述的液体管路固定于过墙式接头一侧，过墙接头的另一侧穿过绝缘封套，深入储箱内部，实现液体推进剂的供给。在所述液体管路与过墙接头之间设置压环保证密封。

所述的储箱用于存储和供应液体推进剂，储箱的两端分别通过绝缘螺柱固定连接绝缘封套和绝缘基座。所述的绝缘螺柱的另一端作为抽取极和加速极的固定支撑，在绝缘螺柱上顺次穿入绝缘垫片、抽取极、绝缘套环、加速极。

安装抽取极和加速极时，将定位销顺序穿过加速极、抽取极、绝缘基座和储箱，保证同心后，在绝缘螺柱两端使用螺母固定以上部件，之后卸掉定位销。

抽取极和加速极的间距可通过绝缘套环或绝缘垫片的数目来调节。所述的绝缘基座上布置有等间距阵列通孔作为液体推进剂流出的通道。阵列通孔的分布可自由调整，通孔的大小及绝缘基座的厚度需要依据推进剂浸润性确定。孔式微牛级胶质推力器工作时的电压施加于过墙式接头、抽取极和加速极上。储箱采用聚四氟乙烯或PEEK，使推进剂与外部绝缘。在储箱和绝缘基座之间、储箱与绝缘封套之间通过O型密封圈进行密封。

本发明的优点在于：

1、绝缘基座上的通孔布局和数量可调，通过替换不同形式阵列通孔的绝缘基座和对应的抽取极、加速极，可以方便组成不同形式的推力器，实现推力器性能的不同调节方式；

2、通过调节绝缘基座、抽取极、加速极之间的相互距离，亦可以实现不同形式的推力器，满足不同的性能需求；

3、孔式微牛级胶质推力器的发射极为绝缘基座上的通孔，比采用毛细管路作为发射极的胶质推力器更容易加工，成本要低很多。

附图说明

图1为孔式微牛级胶质推力器总装配图；

图2为孔式微牛级胶质推力器密封圈安装示意图；

图3为绝缘螺柱切面图。

图中：

1.液体管路 2.过墙式接头 3.绝缘封套

4.储箱 5.绝缘基座 6.抽取极

7.加速极 8.绝缘套环 9.绝缘垫片

10.定位销 11.绝缘螺柱 12.压环

13.O型密封圈 14.密封圈 1101.凸台

15.螺母 501.通孔

具体实施方式

下面结合附图对本发明的孔式微牛级胶质推力器进行详细说明。

本发明提供的孔式微牛级胶质推力器，如图1，包括液体管路1、过墙式接头2、绝缘封套3、储箱4、绝缘基座5、抽取极6、加速极7、绝缘套环8和绝缘垫片9。

所述的液体管路1固定于过墙式接头2一侧，过墙接头2的另一侧穿过绝缘封套3，深入储箱4内部，实现液体推进剂的供给。在所述液体管路1与过墙接头2之间设置压环12保证密封；在所述过墙接头2与储箱4之间设置密封圈14保证二者之间的密封，防止储箱4内液体泄露。

所述的储箱4用于存储和供应液体推进剂，储箱4的两端分别固定连接绝缘封套3和绝缘基座5，并且在储箱4和绝缘基座5之间、储箱4与绝缘封套3之间通过O型密封圈13进行密封。储箱4采用聚四氟乙烯或PEEK(聚醚醚酮树脂)，使推进剂与外部绝缘。

所述的绝缘螺柱11是中间带有凸台1101的螺柱结构，如图3所示，凸台1101两侧的螺柱长度不等，较长的一端用于连接绝缘封套3和绝缘基座5；较短的另一端作为抽取极6和加速极7的固定支撑，在绝缘螺柱11上较短的一端顺次布置有绝缘垫片9、抽取极6、绝缘套环8、加速极7。安装抽取极和加速极时，将定位销10顺序穿过加速极7、抽取极6、绝缘基座5和储箱4，保证同心后，在绝缘螺柱11两端使用螺母15固定以上部件，之后卸掉定位销10。

抽取极6和加速极7的间距可通过绝缘套环8或绝缘垫片9的数目来调节。

所述的绝缘基座5上布置有等间距阵列通孔501作为液体推进剂流出的通道。需要满足推进剂经过通孔501时的压降大于储箱4内推进剂压强的变化，并且要大于推进剂在阵列通孔501内毛细作用造成的压降。绝缘基座5采用PEEK，其与多种推进剂的浸润性较差，防止储箱4内有推进剂且推力器不工作时推进剂从其阵列通孔501中流出。阵列通孔501的分布可自由调整，通孔501的大小及绝缘基座5的厚度需要依据推进剂浸润性确定

孔式微牛级胶质推力器工作时的电压施加于过墙式接头2、抽取极6和加速极7上。推进剂流量控制在纳升每秒时，推力器产生的推力在微牛级别。

Claims

1、一种孔式微牛级胶质推力器，其特征在于：包括液体管路、过墙式接头、绝缘封套、储箱、绝缘基座、抽取极、加速极、绝缘套环和绝缘垫片；所述的液体管路固定于过墙式接头一侧，过墙接头的另一侧穿过绝缘封套，深入储箱内部；所述的储箱的两端分别通过绝缘螺柱固定连接绝缘封套和绝缘基座；所述的绝缘螺柱作为抽取极和加速极的固定支撑，在绝缘螺柱上顺次穿入绝缘垫片、抽取极、绝缘套环、加速极。

2、根据权利要求1所述的一种孔式微牛级胶质推力器，其特征在于：在所述液体管路与过墙接头之间设置压环保证密封。

3、根据权利要求1所述的一种孔式微牛级胶质推力器，其特征在于：抽取极和加速极的间距通过绝缘套环或绝缘垫片的数目来调节。

4、根据权利要求1所述的一种孔式微牛级胶质推力器，其特征在于：所述的绝缘基座上布置有等间距阵列通孔作为液体推进剂流出的通道，阵列通孔的分布自由调整，通孔的大小及绝缘基座的厚度依据推进剂浸润性确定；

5、根据权利要求1所述的一种孔式微牛级胶质推力器，其特征在于：孔式微牛级胶质推力器工作时的电压施加于过墙式接头、抽取极和加速极上。

6、根据权利要求1所述的一种孔式微牛级胶质推力器，其特征在于：储箱采用聚四氟乙烯或PEEK，使推进剂与外部绝缘。

7、根据权利要求1所述的一种孔式微牛级胶质推力器，其特征在于：在储箱和绝缘基座之间、储箱与绝缘封套之间通过O型密封圈进行密封。

8、根据权利要求1所述的一种孔式微牛级胶质推力器，其特征在于：在所述过墙接头与储箱之间设置密封圈保证二者之间的密封，防止储箱内液体泄露。

9、根据权利要求1所述的一种孔式微牛级胶质推力器，其特征在于：安装抽取极和加速极时，将定位销顺序穿过加速极、抽取极、绝缘基座和储箱，保证同心后，在绝缘螺柱两端使用螺母固定以上部件，之后卸掉定位销。