CN104502108A - 一种移动式液氧煤油发动机燃料腔充填系统及方法 - Google Patents

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吴志坚
杨寒
刘克研
冯飞
张海涛
李建新
李井禄
刘瑞敏
张家仙
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Abstract

一种移动式液氧煤油发动机燃料腔充填系统，包括抽空设备、测量仪表、缓冲容器、管路及阀门。抽空设备用于充填前对缓冲容器和发动机燃料腔进行抽空，缓冲容器稳定真空度并收集充填过程过流产生的煤油，测量仪表用于实时对系统压力进行监测。一种移动式液氧煤油发动机燃料腔充填方法是首先把缓冲容器抽空到所需真空度，再对发动机燃料腔进行抽空，之后打开箭上贮箱与燃料腔之间的隔离阀门进行煤油过流，过流过程通过摄像机进行监控。本发明具有设备简单，体积小，操作简单，抽空、充填、过流过程平稳，可靠性高，可实现远程监控和控制，同时具有可移动的特点。

Description

一种移动式液氧煤油发动机燃料腔充填系统及方法
技术领域
本发明涉及一种移动式液氧煤油发动机燃料腔充填系统及方法，属于航天试验技术领域。
背景技术
液氧煤油发动机是我国目前正在研制的新一代可重复使用的液体火箭发动机，发动机在点火前需进行燃料腔煤油充填，充填过程是首先对发动机燃料腔进行抽空，之后打开箭上贮箱与燃料腔之间的隔离阀门进行煤油过流。已有的充填系统对燃料腔抽空采用氮气引射的方法，其工作原理是利用喷管高速喷射氮气在喷管出口形成射流，产生卷吸作用，喷管出口周围的氮气不断地被抽吸走，使吸附腔形成一定真空度，该法缺点是需配置相应的庞大的供配气系统，系统复杂，耗气量大，可靠性低，只能在特定的场所进行试验，便携性和通用性较差，尤其是不适用于发射场地飞行试验的要求。本发明考虑充填工艺要求并结合试验台场地有限等现实条件，设计了一种移动式液氧煤油发动机燃料腔充填系统，该系统采用机械真空泵进行抽空的方式，真空泵与燃料腔之间设有缓冲容器用于稳定真空度及收集过流时产生的煤油。真空泵与缓冲容器均放置在装有万向轮的小车上，使用时推至现场指定位置进行固定，试车结束后可将其从现场移出。
燃料腔煤油充填过程应合理设计充填流程，保证煤油充填充分，避免有气泡混入，使充填效果不好而影响发动机启动性能，从而影响发动机点火过程的工作稳定性和可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种移动式液氧煤油发动机燃料腔充填系统及方法。
1、一种移动式液氧煤油发动机燃料腔充填系统，包括抽空设备、测量仪表、缓冲容器、管路及阀门，所述抽空装置通过管路及阀门与缓冲容器相连接，所述缓冲容器通过管路及阀门与箭地抽空接口连接，所述测量仪表与管路及后端计算机连接；
如权利要求1所述的一种移动式液氧煤油发动机燃料腔充填系统，其特征在于所述抽空装置使用机械真空泵(1)，其型式可以是旋片式真空泵、往复式真空泵、分子泵或罗茨泵；
如权利要求1所述的一种移动式液氧煤油发动机燃料腔充填系统，其特征在于：所述缓冲容器(19)有效容积为0.5～2.0m3，用于稳定系统真空度并收集充填、过流过程产生的煤油；
根据权利要求1所述一种移动式液氧煤油发动机燃料腔充填系统，其特征在于：所述观察窗材质可以为石英、玻璃或者有机玻璃，观察窗旁设有摄像机，可以远程监控观察煤油过流情况；
如权利要求1所述的一种移动式液氧煤油发动机燃料腔充填系统，其特征在于：所述测量仪表包括压力真空表(7)及真空传感器(5)，可实时对系统压力进行监测；
如权利要求1所述的一种移动式液氧煤油发动机燃料腔充填系统，其特征在于：所述管路材质为06Cr19NI10，通径可以是DN6、DN10、DN15、DN20、DN25或DN32；
如权利要求1所述的一种移动式液氧煤油发动机燃料腔充填系统，其特征在于：所述远控阀I(3)和远控阀II(9)的控制型式可以是电动、气动或电磁，所述手阀的类型可以是手动球阀、手动截止阀、手动挡板阀；
如权利要求1所述的一种移动式液氧煤油发动机燃料腔充填系统，其特征在于：所述手阀III(8)、手阀VII(16)用于增压，所述手阀VIII(17)用于压力卸除，手阀VI(15)、手阀IX(18)用于煤油排放；
如权利要求1所述的一种移动式液氧煤油发动机燃料腔充填系统，其特征 在于：所述真空泵和缓冲容器分别放在平板车I(20)和平板车II(21)上，平板车装有万向轮，方便设备定位，使用时推至现场指定位置进行固定，试车结束后可将其从现场移出。
2、一种移动式液氧煤油发动机燃料腔充填方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)充填前先检查系统，保证所有阀门处于关闭状态，打开手阀IV(10)；
2)调节增压手阀III(8)前的压力至P1，打开增压手阀III(8)，将缓冲容器(19)增至一定压力P2并维持一定时间t1，观察压力真空表读数变化情况并对螺纹连接处用皂泡进行气密检查保证合格；
3)打开手阀II(6)，开始真空数据采集，打开远控阀I(3)，启动真空泵(1)，将缓冲容器(19)抽至指定真空度P3；
4)打开燃料腔箭地抽空连接阀门，打开远控阀II(9)，手阀V(12)，将燃料腔抽至所需真空度P4并保持抽空时间不少于t2；
5)继续抽空t3后，打开箭上煤油贮箱与燃料腔隔离阀门，通过远传摄像机从观察窗监控煤油过流情况，无气泡时说明过流状况良好；
6)过流一定时间t4后，关闭远控阀I(3)、远控阀II(9)，关闭真空泵(1)。
本发明与现有技术相比的优点在于：系统可移动，设备简单，体积小，操作过程简单，抽空能力强，充填及过流过程平稳，可以实现远程操作和监控，可靠性高。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
本发明的技术解决方案是：一种移动式液氧煤油发动机燃料腔充填系统，包括抽空装置、测量仪表、缓冲容器、管路及阀门等，其方法是充填前先将缓冲容器抽空到所需真空度，再对发动机燃料腔进行抽空，之后打开箭上贮箱与燃料腔之间的隔离阀门进行煤油过流，过流过程通过摄像机对观察窗进行监控。
附图说明
图1为本发明所述液氧煤油发动机燃料腔充填方法原理示意图；
图2为本发明所述液氧煤油发动机燃料腔充填前抽空数据图。
其中，
1.真空泵    2.软管I        3.远控阀I      4.手阀I           5.真空传感器
6.手阀II    7.压力真空表   8.手阀III      9.远控阀II        10.手阀IV
11.观察窗   12.手阀V       13.软管II      14.发动机燃料腔   15.手阀VI
16.手阀VII  17.手阀VIII    18.手阀IX      19.缓冲容器       20.平板车I
21.平板车II
具体实施方式
如图1所示，本发明由真空泵(1)、软管I(2)、远控阀I(3)、手阀I(4)、真空传感器(5)、手阀II(6)、压力真空表(7)、手阀III(8)、远控阀II(9)、手阀IV(10)、观察窗(11)、手阀V(12)、软管II(13)、发动机燃料腔(14)、手阀VI(15)、手阀VII(16)、手阀VIII(17)、手阀IX(18)、缓冲容器(19)、平板车I(20)、平板车II(21)组成。
真空泵(1)通过软管I(2)和远控阀I(3)、手阀I(4)与缓冲容器(19)连接，其中远控阀I(3)和手阀I(4)为并联连接且互为备份，缓冲容器(19)上有真空传感器(5)、手阀II(6)、压力真空表(7)和手阀III(8)，之后缓冲容器通过远控阀II(9)、手阀IV(10)、观察窗(11)、手阀V(12)、软管II(13)和发动机燃料腔(14)连接，其中远控阀II(9)、手阀IV(10)为并联连接且互为备份，可将过流过程收集的煤油通过手阀IX(18)直接排出或通过手阀VI(15)排入煤油收集系统。
液氧煤油发动机燃料腔充填前首先启动真空泵(1)，打开远控阀I(3)或手阀I(4)把缓冲容器抽空到所需真空度后，再打开远控阀II(9)或手阀IV(10)、手阀V(12)对发动机燃料腔进行抽空，抽空过程中一直通过压力真空表(7)和真空传感器(5)监测真空度，到所需真空度后(如图2所示)，打开箭上贮箱与发动机燃料腔之间的煤油隔离阀进行煤油过流，过流时通过远传摄像机进行监控，过流 完毕发动机燃料腔充满煤油。
本发明未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。

Claims (2)

1.一种移动式液氧煤油发动机燃料腔充填系统，包括抽空设备、测量仪表、缓冲容器、管路及阀门，所述抽空装置通过管路及阀门与缓冲容器相连接，所述缓冲容器通过管路及阀门与箭地抽空接口连接，所述测量仪表与管路及后端计算机连接；
如权利要求1所述的一种移动式液氧煤油发动机燃料腔充填系统，其特征在于所述抽空装置使用机械真空泵(1)，其型式可以是旋片式真空泵、往复式真空泵、分子泵或罗茨泵；
如权利要求1所述的一种移动式液氧煤油发动机燃料腔充填系统，其特征在于：所述缓冲容器(19)有效容积为0.5～2.0m3，用于稳定系统真空度并收集充填、过流过程产生的煤油；
根据权利要求1所述一种移动式液氧煤油发动机燃料腔充填系统，其特征在于：所述观察窗材质可以为石英、玻璃或者有机玻璃，观察窗旁设有摄像机，可以远程监控观察煤油过流情况；
如权利要求1所述的一种移动式液氧煤油发动机燃料腔充填系统，其特征在于：所述测量仪表包括压力真空表(7)及真空传感器(5)，可实时对系统压力进行监测；
如权利要求1所述的一种移动式液氧煤油发动机燃料腔充填系统，其特征在于：所述管路材质为06Cr19NI10，通径可以是DN6、DN10、DN15、DN20、DN25或DN32；
如权利要求1所述的一种移动式液氧煤油发动机燃料腔充填系统，其特征在于：所述远控阀I(3)和远控阀II(9)的控制型式可以是电动、气动或电磁，所述手阀的类型可以是手动球阀、手动截止阀、手动挡板阀；
如权利要求1所述的一种移动式液氧煤油发动机燃料腔充填系统，其特征在于：所述手阀III(8)、手阀VII(16)用于增压，所述手阀VIII(17)用于压力卸除，手阀VI(15)、手阀IX(18)用于煤油排放；
如权利要求1所述的一种移动式液氧煤油发动机燃料腔充填系统，其特征在于：所述真空泵和缓冲容器分别放在平板车I(20)和平板车II(21)上，平板车装有万向轮，方便设备定位，使用时推至现场指定位置进行固定，试车结束后可将其从现场移出。
2.一种移动式液氧煤油发动机燃料腔充填方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)充填前先检查系统，保证所有阀门处于关闭状态，打开手阀IV(10)；
2)调节增压手阀III(8)前的压力至P1，打开增压手阀III(8)，将缓冲容器(19)增至一定压力P2并维持一定时间t1，观察压力真空表读数变化情况并对螺纹连接处用皂泡进行气密检查保证合格；
3)打开手阀II(6)，开始真空数据采集，打开远控阀I(3)，启动真空泵(1)，将缓冲容器(19)抽至指定真空度P3；
4)打开燃料腔箭地抽空连接阀门，打开远控阀II(9)，手阀V(12)，将燃料腔抽至所需真空度P4并保持抽空时间不少于t2；
5)继续抽空t3后，打开箭上煤油贮箱与燃料腔隔离阀门，通过远传摄像机从观察窗监控煤油过流情况，无气泡时说明过流状况良好；
6)过流一定时间t4后，关闭远控阀I(3)、远控阀II(9)，关闭真空泵(1)。
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