CN107719704B - 一种航天器推进剂管路整体热控装置 - Google Patents
一种航天器推进剂管路整体热控装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107719704B CN107719704B CN201710864355.9A CN201710864355A CN107719704B CN 107719704 B CN107719704 B CN 107719704B CN 201710864355 A CN201710864355 A CN 201710864355A CN 107719704 B CN107719704 B CN 107719704B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pipeline
- main part
- enclosure space
- heating
- backup
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 81
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 15
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 10
- 230000001815 facial effect Effects 0.000 claims description 6
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 claims description 6
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 5
- 229910001006 Constantan Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920004933 Terylene® Polymers 0.000 claims description 3
- 238000005269 aluminizing Methods 0.000 claims description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 3
- 229920003223 poly(pyromellitimide-1,4-diphenyl ether) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920006267 polyester film Polymers 0.000 claims description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000012938 design process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/40—Arrangements or adaptations of propulsion systems
- B64G1/402—Propellant tanks; Feeding propellants
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/46—Arrangements or adaptations of devices for control of environment or living conditions
- B64G1/50—Arrangements or adaptations of devices for control of environment or living conditions for temperature control
- B64G1/506—Heat pipes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Pipe Accessories (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
一种航天器推进剂管路整体热控装置，包括：安装舱板、多层帐篷、管路、长销钉、加热片、压片、热敏电阻和计算机。管路整体安装在安装舱板上的管路区域中，多个加热片均匀分布在安装舱板上的管路区域中，并连接形成自控加热回路，多个长销钉均匀分布在安装舱板上的管路区域内；多个热敏电阻均匀分布在管路上，并连接形成测温回路；多层帐篷通过多个长销钉支撑，覆盖在所述管路区域上，并通过多个压片固定，多层帐篷与安装舱板形成封闭空间，管路、多个加热片和多个热敏电阻位于所述封闭空间中；所述计算机用于接收所述测温回路检测到的封闭空间中的温度，当封闭空间中的温度下降到低于预定阈值下限时，开启自控加热回路对封闭空间进行加热。
Description
技术领域
本发明属于航天器热控技术领域，涉及一种推进剂管路整体控温装置。
背景技术
推进系统是航天器的重要组成部分，推进系统的正常工作是顺利完成航天任务的基本保证。推进剂通常储存在星上专用的推进剂贮箱内，通过管路系统输送到变轨发动机和姿轨控发动机。由于发动机在星体表面分布较为分散，推进剂管路分散布置在整个星体。为了防止推进剂温度过低凝固，需要对管路进行热控设计，以保证温度在推进剂凝固点以上。
目前推进剂管路采取的热控措施主要包括：设置管路专用加热带并缠绕在管体表面，通过加热器保证管路温度高于推进剂凝固点；设置多层隔热组件，在管体表面缠绕加热带后，还需要包覆若干单元的多层隔热组件进行保温。该管路热设计方案无论对设计人员还是操作人员均提出较高要求。
整星管路系统布局较为分散，受到管路支架位置、管线穿舱等因素的制约，管路加热带需要设计成若干长度；同时需要考虑加热丝线径、缠长比设计，最终保证管路加热功率密度为0.4～0.5W/米的理想状态。根据以上约束条件，复杂情况下需要设计出十几种不同长度的加热带，总长度达到百米量级，整个设计过程较为复杂。从实施层面考虑，实施工人首先进行加热带试缠，摸索缠绕方法以得到理想的缠长比。正式缠绕加热带之前需要先在管体表面涂抹硅橡胶，缠绕加热带后等待硅橡胶固化，然后将加热带焊接成加热回路，最终在管路表面包覆多层隔热组件。整个热控实施过程需要缠绕几十条加热带、固化硅橡胶需要耗费较长时间、焊接加热回路时焊点多达几百个，整个实施过程费时费力。从可靠性角度考虑，由于加热丝线径较细，焊接时存在一定难度，容易受力断开，目前型号研制中已经出现过管路加热器断路的案例。多达几百个焊接点也降低了管路热控系统的可靠度。从控温效果方面考虑，由于每路加热器控制分散布置的若干管线，而控温点只是选取众多管线上的一个温度测量点，致使同一加热回路控制下的管路温度控制不均匀，降低加热器的调控能力。
发明内容
本发明的技术解决问题是：
克服现有技术的缺陷，提出一种航天器推进剂管路整体热控装置，实现了管路区域的整体控温，有效提高系统可靠度。
本发明的技术解决方案是：
一种推进剂管路整体热控装置，包括：安装舱板、多层帐篷、管路、多个长销钉、多个加热片、多个压片、多个热敏电阻和计算机；
管路整体安装在安装舱板上的管路区域中，多个加热片均匀分布在安装舱板上的管路区域中，并连接形成自控加热回路，多个长销钉均匀分布在安装舱板上的管路区域内；
多个热敏电阻均匀分布在管路上，并连接形成测温回路；
多层帐篷通过多个长销钉支撑，覆盖在所述管路区域上，并通过多个压片固定，多层帐篷与安装舱板形成封闭空间，管路、多个加热片和多个热敏电阻位于所述封闭空间中；
所述计算机用于接收所述测温回路检测到的封闭空间中的温度，当封闭空间中的温度低于预定阈值下限时，开启自控加热回路对封闭空间进行加热。
根据本发明的实施例，加热片为聚酰亚胺薄膜型康铜箔加热片，加热片的数量为12个，12个加热片通过硅橡胶均匀粘贴在安装仓板上的管路区域中。
根据本发明的实施例，自控加热回路包括主份加热回路和备份加热回路，其中，每个加热片均包括主份加热器和备份加热器，12个主份加热器连接形成主份加热回路，12个备份加热器连接形成备份加热回路。
根据本发明的实施例，所述预定阈值包括主份阈值和备份阈值，当测温回路测得封闭空间内的温度低于主份阈值下限时，所述计算机开启主份加热回路，当测温回路测得封闭空间内的温度低于备份阈值下限时，所述计算机开启备份加热回路，其中，备份阈值下限低于主份阈值下限。
根据本发明的实施例，主份阈值上限等于备份阈值上限，当测温回路测得封闭空间内的温度高于主份阈值上限或备份阈值上限时，所述计算机关闭主份加热回路和备份加热回路。
根据本发明的实施例，多层帐篷由多层隔热组件和外表面膜构成。
根据本发明的实施例，所述多层隔热组件由10层隔热组件压制形成，每层隔热组件由6μm的双面镀铝聚酯膜和涤纶网构成，所述多层隔热组件的厚度为2mm-3mm。
根据本发明的实施例，所述外表面膜为20μm-25μm厚的双面镀铝聚酰亚胺膜。
根据本发明的实施例，热敏电阻的数量为4个。
根据本发明的实施例，长销钉和压片均由聚酰亚胺材料制成，其中，长销钉的长度为90mm。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明能够简化推进剂管路热设计、降低管路系统热控实施的难度，尤其是针对管路密集分布、管线复杂且管阀件多的情况，具有更好的工程适用性；
(2)本发明通过管路安装舱板表面设置加热器实现管路区域的整体控温，相较单支管路缠绕加热带并焊接成加热回路的方式，大幅度减少加热回路焊点数量，有效提高系统可靠度；
(3)本发明通过多层隔热帐篷对管路区域进行整体保温，相较单支管路单独缠绕多层隔热组件的方式，能够提升管路控温均匀性。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的推进剂管路整体控温装置。
具体实施方式
以下结合附图，详细描述本发明的实施例。
在本发明的实施例中，航天器推进剂管路整体热控装置包括安装舱板1、多层帐篷2、管路3、长销钉4、12个加热片5、4个压片6、4个热敏电阻7和计算机。
管路3整体安装在安装舱板1上的管路区域中，12个加热片5均匀分布在安装舱板1上的管路区域中，并连接形成自控加热回路，多个长销钉4均匀分布在安装舱板1上的管路区域内，4个热敏电阻7均匀分布在管路3上，并连接形成测温回路；多层帐篷2通过多个长销钉4支撑，覆盖在所述管路区域上，并通过4压片6固定，多层帐篷2与安装舱板1形成封闭空间，将管路3、12个加热片5和4个热敏电阻7包括在所述封闭空间中。
在本发明的实施例中，加热片5为航天器用125型聚酰亚胺薄膜型康铜箔加热片，通过GD414硅橡胶粘贴在安装舱板1上的管路区域中。每个加热片5包括主份加热器和备份加热器，自控加热回路包括主份加热回路和备份加热回路，即12个主份加热器连接形成主份加热回路，12个备份加热器连接形成备份加热回路，在示例中，每个加热回路的热功率均为10W。
测温回路包括4个MF501型热敏电阻7，当测温回路测得封闭空间内的温度低于主份阈值下限时，所述计算机开启主份加热回路，当测温回路测得封闭空间内的温度低于备份阈值下限时，计算机开启备份加热回路，其中，备份阈值下限低于主份阈值下限。主份阈值上限等于备份阈值上限，当测温回路测得封闭空间内的温度高于主份阈值上限或备份阈值上限时，计算机关闭主份加热回路和备份加热回路。在示例中，主份阈值下限为20℃，备份阈值下限为15℃，主份阈值上限和备份阈值上限均为30℃。当温度下降时，封闭空间内温度低于20℃时，计算机开启主份加热回路，对封闭空间内进行加热，多层帐篷2和安装舱板1形成的封闭空间起到与外界热隔绝的作用，能够保证加热功率的有效利用，如果温度继续下降，低于15℃时，计算机开启备份加热回路，与主份加热回路共同对封闭空间进行加热。当温度上升时，高于30℃时，计算机关闭主份加热回路和备份加热回路，停止加热。
在本发明的实施例中，多层帐篷2由多层隔热组件和外表面膜构成，其中，多层隔热组件由10层隔热组件压制形成，每层隔热组件由6μm的双面镀铝聚酯膜和涤纶网构成，10层隔热组件的总厚度为2mm-3mm；外表面膜为20μm-25μm厚的双面镀铝聚酰亚胺膜，在示例中，外表面膜厚度为25μm。
在本发明的实施例中，多层帐篷2由均匀分布在管路区域内的多个长销钉4支撑，并使用压片6来固定，即长销钉4和压片6共同支撑多层帐篷2，使多层帐篷2与安装舱板1形成的封闭空间将管路3、12个加热片5和4个热敏电阻7包括在所述封闭空间中。
综上所述，本发明通过对安装舱板和多层隔热帐篷形成的封闭空间进行整体温控，实现对对管路的整体保温，提升了管路控温均匀性。
以上仅为本发明的实施例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (7)
1.一种航天器推进剂管路整体热控装置，其特征在于，包括：安装舱板(1)、多层帐篷(2)、管路(3)、多个长销钉(4)、多个加热片(5)、多个压片(6)、多个热敏电阻(7)和计算机；
管路(3)整体安装在安装舱板(1)上的管路区域中，多个加热片(5)均匀分布在安装舱板(1)上的管路区域中，并连接形成自控加热回路，多个长销钉(4)均匀分布在安装舱板(1)上的管路区域内；
多个热敏电阻(7)均匀分布在管路(3)上，并连接形成测温回路；
多层帐篷(2)通过多个长销钉(4)支撑，覆盖在所述管路区域上，并通过多个压片(6)固定，多层帐篷(2)与安装舱板(1)形成封闭空间，管路(3)、多个加热片(5)和多个热敏电阻(7)位于所述封闭空间中；
所述计算机用于接收所述测温回路检测到的封闭空间中的温度，当封闭空间中的温度低于预定阈值下限时，开启自控加热回路对封闭空间进行加热；
多层帐篷(2)由多层隔热组件和外表面膜构成；
所述多层隔热组件由10层隔热组件压制形成，每层隔热组件由6μm的双面镀铝聚酯膜和涤纶网构成，所述多层隔热组件的厚度为2mm-3mm；
所述外表面膜为20μm-25μm厚的双面镀铝聚酰亚胺膜；
自控加热回路包括主份加热回路和备份加热回路，所述预定阈值包括主份阈值和备份阈值，其中，备份阈值下限低于主份阈值下限。
2.根据权利要求1所述的航天器推进剂管路整体热控装置，其特征在于，加热片(5)为聚酰亚胺薄膜型康铜箔加热片，加热片(5)的数量为12个，12个加热片(5)通过硅橡胶均匀粘贴在安装舱板(1)上的管路区域中。
3.根据权利要求2所述的航天器推进剂管路整体热控装置，其特征在于，每个加热片(5)均包括主份加热器和备份加热器，12个主份加热器连接形成主份加热回路，12个备份加热器连接形成备份加热回路。
4.根据权利要求3所述的航天器推进剂管路整体热控装置，其特征在于，当测温回路测得封闭空间内的温度低于主份阈值下限时，所述计算机开启主份加热回路，当测温回路测得封闭空间内的温度低于备份阈值下限时，所述计算机开启备份加热回路。
5.根据权利要求3所述的航天器推进剂管路整体控温装置，其特征在于，主份阈值上限等于备份阈值上限，当测温回路测得封闭空间内的温度高于主份阈值上限或备份阈值上限时，所述计算机关闭主份加热回路和备份加热回路。
6.根据权利要求1所述的航天器推进剂管路整体热控装置，其特征在于，热敏电阻(7)的数量为4个。
7.根据权利要求1所述的航天器推进剂管路整体热控装置，其特征在于，长销钉(4)和压片(6)均由聚酰亚胺材料制成，其中，长销钉(4)的长度为90mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710864355.9A CN107719704B (zh) | 2017-09-22 | 2017-09-22 | 一种航天器推进剂管路整体热控装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710864355.9A CN107719704B (zh) | 2017-09-22 | 2017-09-22 | 一种航天器推进剂管路整体热控装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107719704A CN107719704A (zh) | 2018-02-23 |
| CN107719704B true CN107719704B (zh) | 2019-11-29 |
Family
ID=61206499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710864355.9A Active CN107719704B (zh) | 2017-09-22 | 2017-09-22 | 一种航天器推进剂管路整体热控装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107719704B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108397618A (zh) * | 2018-03-02 | 2018-08-14 | 北京空间技术研制试验中心 | 用于航天器管路误差补偿的方法 |
| CN108804836B (zh) * | 2018-06-14 | 2022-03-18 | 上海卫星工程研究所 | 一种适用于火星探测的推进管路热控设计方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105109708A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-12-02 | 北京航天长征飞行器研究所 | 一种空间飞行器的热控方法 |
| CN106467176A (zh) * | 2016-09-08 | 2017-03-01 | 上海卫星工程研究所 | 卫星推进舱的温控方法 |
| CN107873012A (zh) * | 2015-06-02 | 2018-04-03 | 空客防务与空间有限公司 | 人造卫星 |
-
2017
- 2017-09-22 CN CN201710864355.9A patent/CN107719704B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107873012A (zh) * | 2015-06-02 | 2018-04-03 | 空客防务与空间有限公司 | 人造卫星 |
| CN105109708A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-12-02 | 北京航天长征飞行器研究所 | 一种空间飞行器的热控方法 |
| CN106467176A (zh) * | 2016-09-08 | 2017-03-01 | 上海卫星工程研究所 | 卫星推进舱的温控方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107719704A (zh) | 2018-02-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107719704B (zh) | 一种航天器推进剂管路整体热控装置 | |
| CA2947172C (en) | Apparatuses and methods for anti-icing of speed measurement probes | |
| CN104443441B (zh) | 轨道转移飞行器星敏感器偏低温独立热控装置 | |
| CN103332302A (zh) | 一种分离机构热控装置及其热控方法 | |
| CN103359298B (zh) | 一种红外加热笼热流密度标定装置 | |
| NO304179B1 (no) | FramgangsmÕte og apparat for bruk av varmt brennstoff til avising av fly | |
| CN109237583A (zh) | 一种空气源热泵集中供暖系统及控制方法 | |
| CN106467176A (zh) | 卫星推进舱的温控方法 | |
| CN105162190A (zh) | 一种自主温控型平流层飞艇用锂电池电源管理系统 | |
| CN108860664B (zh) | 空间柔性机构用新型热控装置 | |
| WO2012170013A1 (en) | Systems, methods, and devices for efficiently transferring thermal energy | |
| CN109552671A (zh) | 一种星载探测仪探测头部热控装置 | |
| CN103645756A (zh) | 一种可展开遮光罩 | |
| CN111891407B (zh) | 不均衡外热流条件下的均温化控制装置及控制方法 | |
| AU2021102913A4 (en) | Method for heating and insulating coarse and fine concrete aggregate in mixing station in shed in winter | |
| CN113525723B (zh) | 基于电缆加热器的航天器动力系统推进管路通用热控装置及方法 | |
| CN215359987U (zh) | 一种树脂基复合材料修补中温固化装置 | |
| US20180347444A1 (en) | Heat Storage System | |
| CN207814736U (zh) | 一种可自动控温的精细化工输料管道 | |
| US4182403A (en) | Arrangement for transferring heat from the exhaust air leaving an enclosed volume to the input air supplied to said volume | |
| JP2019113205A (ja) | 床暖房パネル及び床暖房システム | |
| CN208055648U (zh) | 一种具有加温装置的液碱管的卷染系统 | |
| Zhang | The study on anti-freezing of water and waste system for civil aircraft | |
| Feller et al. | Characterization of an Actively Cooled Metal Foil Thermal Radiation Shield | |
| Trichilo et al. | Programmable Thermostats for MPLM Shell Heater Control ULF1. 1 Thermal Performances |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |