CN104675559A - 一种并联贮箱推进剂均衡输送系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种并联贮箱推进剂均衡输送系统，包括：一对联推进剂贮箱、一对输送支管、输送总管和发动机；推进剂贮箱内装有金属膜片；一对并联贮箱和一对输送支管以输送总管为中心对称布置；输送支管一端连于贮箱出口，另一端与另一根输送支管交汇后与输送总管相连，输送支管上安装节流元件，所述节流元件呈多孔结构，通过焊接方式安装于输送支管上。本发明的并联贮箱推进剂均衡输送系统具有结构设计简单，实施便利，抑制推进剂输送不均衡性效果明显的优势。
Description
技术领域
本发明属于运载火箭装置机构领域，涉及一种运载火箭及空间飞行器的推进剂输送系统，特别是贮箱并联布置的推进剂输送系统。
背景技术
为了减少推进系统高度、缩短装配周期，国内外运载火箭上面级和空间飞行器的贮箱往往采用并联式布局，即氧化剂和燃料各设两个贮箱，四个贮箱在同一平面上，且同组元的贮箱两两并联。金属膜片作为一种重要的推进剂管理装置广泛应用于并联贮箱的推进剂输送系统中，工作过程中，金属膜片将箱内的增压气体和推进剂进行隔离，增压气体通过一定压力迫使金属膜片变形翻转，进而推动推进剂通过输送管进入发动机。
但实际应用中发现，由于加工上的偏差，推动金属膜片翻转的压差难以保证高度一致，从而会造成并联的两个贮箱推进剂输送流量不均衡，会产生一个贮箱推进剂先耗尽，而另一贮箱有部分剩余推进剂的现象，使整个飞行器的质心发生偏移。由于金属膜片属于一次性工作元件，因而无法通过事先测量选配获得翻转性能一致的产品，因而亟待发明一种均衡输送技术来抑制推进剂输送不均衡性。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种推进剂均衡输送系统，可解决现有金属膜片并联贮箱推进剂输送不均衡的问题。
为了解决本发明的上述技术问题，本发明提供的解决方案是提供一种并联贮箱推进剂均衡输送系统，包括：一对联推进剂贮箱、一对输送支管、输送总管和发动机；所述推进剂贮箱内装有金属膜片；所述一对并联贮箱和一对输送支管以输送总管为中心对称布置；所述输送支管一端连于贮箱出口，另一端与另一根输送支管交汇后与输送总管相连，输送支管上安装节流元件。
一些实施例中，所述节流元件通过焊接方式安装于输送支管上。一些实施例中，输送支管上安装有球头、外套螺母和接管嘴，节流元件通过外套螺母紧固安装于球头和接管嘴之间，节流元件呈碗状结构，中心开有节流孔。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
本发明具有结构设计简单，实施便利，实际工作中可减少推进系统高度、缩短装配周期，抑制推进剂输送不均衡性效果明显的优势。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的并联贮箱推进剂均衡输送系统结构示意图；
图2为本发明的具体实施方式一中节流元件的安装结构图；
图3为本发明的具体实施方式二中节流元件的安装结构图；
图4为本发明的一种多孔式的节流元件示意图。
具体实施方式
参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的推进剂输送系统包括并联推进剂贮箱2、输送支管3、输送总管5和发动机6。所述输送支管3其中一端连于贮箱2出口，另一端与另一根输送支管3交汇后与输送总管5相连，输送总管5出口与发动机6相连，所述两个推进剂贮箱2内均装有金属膜片1，每根输送支管3上均安装有节流元件4，两侧输送支管3（含节流元件4）完全对称布置。所述节流元件4为一圆环状节流圈，通过焊接方式安装于输送支管3上。
具体实施方式二：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于：本实施方式的输送支管3上安装有球头7、外套螺母8和接管嘴9，节流元件4整体呈碗状结构，中心开有节流孔，节流元件4通过外套螺母8紧固安装于球头7和接管嘴9之间。
具体实施方式三：结合图1、图2、图3和图4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一或二的区别在于：本实施方式中节流元件4呈多孔结构，可在节流增大输送支管3流动阻力的同时对贮箱2和输送支管3中的多余物进行过滤，确保发动机6的安全工作。
其工作原理如下：设两侧贮箱气枕压力分别为Pq，两侧金属膜片翻转压差分别为ΔPmp1、ΔPmp2，两根输送支管汇流处压力为P0，此时，两侧输送支管的阻力即分别为（Pq-ΔPmp1-P0）和（Pq-ΔPmp2-P0）。不加节流元件情况下，由于两侧输送支管的布置方式完全对称，可设两侧输送支路阻力系数均为C。当两侧推进剂流量分别为Q1、Q2，总流量为Q，根据流动阻力公式，存在以下关系：
（1）
（2）
（3）
则两侧流量比γ为：
（4）
γ越接近1代表两侧推进剂输送越均衡。
当两侧输送支管上安装完全相同的节流元件后，输送支路阻力系数C增大。由公式（3）可知，在总输送流量Q和两侧金属膜片翻转压差ΔPmp1、ΔPmp2均不变的情况下，必然会产生（Pq-P0）增大的结果。另由公式（4）可知，（Pq-P0）增大后，γ会更趋近于1，进而提高了推进剂输送的均衡性。
若两侧金属膜片翻转压差ΔPmp1、ΔPmp2分别为0.05MPa和0.07MPa，不加节流元件状态下（Pq-P0）为0.1MPa，则两侧流量比达1.3，意味着其中一个贮箱推进剂排完后，另一个贮箱还剩余23%的推进剂；增加节流元件后，使（Pq-P0）增加到0.25MPa，则两侧流量比降至1.04，意味着其中一个贮箱推进剂排完后，另一个贮箱仅剩余3.8%的推进剂，抑制推进剂输送不均衡性效果明显。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
Claims (5)
1. 一种并联贮箱推进剂均衡输送系统，其特征在于，包括：一对联推进剂贮箱、一对输送支管、输送总管和发动机；
所述推进剂贮箱内装有金属膜片；
所述一对并联贮箱和一对输送支管以输送总管为中心对称布置；
所述输送支管一端连于贮箱出口，另一端与另一根输送支管交汇后与输送总管相连，输送支管上安装节流元件。
2. 根据权利要求1所述的并联贮箱推进剂均衡输送系统，其特征在于，所述节流元件通过焊接方式安装于输送支管上。
3. 根据权利要求1所述的并联贮箱推进剂均衡输送系统，其特征在于，输送支管上安装有球头、外套螺母和接管嘴，节流元件通过外套螺母紧固安装于球头和接管嘴之间。
4. 根据权利要求1所述的并联贮箱推进剂均衡输送系统，其特征在于，所述节流元件呈碗状结构，中心开有节流孔。
5. 根据权利要求1所述的并联贮箱推进剂均衡输送系统，其特征在于，所述节流元件呈多孔结构。
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