CN107762663A - 一种集推进和补加功能一体化的空间推进系统 - Google Patents

一种集推进和补加功能一体化的空间推进系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种集推进和补加功能一体化的空间推进系统，包括通过第三小流量自锁阀进行隔离和连通推进子系统和补加子系统，推进子系统包括第一高压气瓶、第一气路电爆阀、第一减压阀、第一金属膜片贮箱、第一大流量自锁阀、第一小流量自锁阀和双元发动机；补加子系统包括第二高压气瓶、第二气路电爆阀、第二减压阀、第二金属膜片贮箱、第二大流量自锁阀、第二小流量自锁阀、第四小流量自锁阀、单向阀和浮动断接器。本发明通过小流量自锁阀开关能够控制补加子系统中气路和液路的沟通和隔离，实现推进剂补加管路检漏和吹除功能；单向阀可以实现避免补加管路检漏和吹除过程中推进剂蒸气逆流。同时在系统中氧、燃路各设置浮动断接器。

Description

一种集推进和补加功能一体化的空间推进系统
技术领域
本发明涉及空间飞行器推进系统，具体涉及一种集推进和补加功能一体化的空间推进系统。
背景技术
推进剂在轨补加是空间站长期运营的必要条件，为实现推进和补加功能，需要配置相应的推进和补加两个子系统。若设计成两个完全独立的系统，系统配置繁杂，集成度低，系统可靠度不高。
发明内容
为减小系统资源不必要的重复配套，提高整体效率，本发明提供了一种集推进和补加功能一体化的空间推进系统，将两个子系统进行一体化设计，进而优化系统配置，提高推进剂使用效率，使得系统总体性能最大。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种集推进和补加功能一体化的空间推进系统，包括通过第三小流量自锁阀进行隔离和连通推进子系统和补加子系统，所述推进子系统包括第一高压气瓶、第一气路电爆阀、第一减压阀、第一金属膜片贮箱、第一大流量自锁阀、第一小流量自锁阀和双元发动机；所述第一高压气瓶、第一气路电爆阀、第一减压阀、第一金属膜片贮箱、第一大流量自锁阀、第一小流量自锁阀依次通过管路串联形成一条推进回路后，与双元发动机相连，所述补加子系统包括第二高压气瓶、第二气路电爆阀、第二减压阀、第二金属膜片贮箱、第二大流量自锁阀、第二小流量自锁阀、第四小流量自锁阀、单向阀、浮动断接器；所述第二高压气瓶、第二气路电爆阀、第二减压阀、第二金属膜片贮箱、第二大流量自锁阀、第二小流量自锁阀、浮动断接器依次通过管路串联形成一条补加管路，且第二减压阀的下游引出一条氧燃供气支路，用于对补加管路充压和吹除，该氧燃供气支路一端与第二减压阀下游的管路相连，另一端与浮动断接器和第二小流量自锁阀之间的管路相连，且该氧燃供气支路上从出气端到进气管依次安装有第四小流量自锁阀、单向阀。
优选地，所述第三小流量自锁阀一端通过管路与第一大流量自锁阀、第一小流量自锁阀之间的管路相连，另一端通过管路与第二大流量自锁阀、第二小流量自锁阀之间的管路相连。
优选地，所述浮动断接器上设有与其他飞行器对接接口，实现浮动对接，并保证接口密封性，通过浮动断接器对其他飞行器实施推进剂补加。
优选地，所述推进回路为两条，均与双元发动机相连。
优选地，所述补加管路为两条。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
突破推进剂在轨补加技术，实现推进剂在轨补加，为空间站长期运营提供技术保障；实现了所携带推进剂最大化使用。推进和补加两个子系统的推进剂可以根据飞行器在轨需求任意调整推进剂的使用量和补加量，提高推进剂的利用效率。系统配置大幅简化，整体效率高。两个子系统液路管路沟通后，无需增加额外配置，各子系统金属膜片贮箱及下游输送管路既可用于补加又可用于推进。若出现单个子系统失效的情况，另一子系统可替代其功能，大幅提高了系统的可靠度。
附图说明
图1为本发明实施例一种集推进和补加功能一体化的空间推进系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明实施例提供了一种集推进和补加功能一体化的空间推进系统，包括通过第三小流量自锁阀8进行隔离和连通推进子系统和补加子系统，所述推进子系统包括第一高压气瓶1、第一气路电爆阀2、第一减压阀3、第一金属膜片贮箱4、第一大流量自锁阀5、第一小流量自锁阀6和双元发动机9；所述第一高压气瓶1、第一气路电爆阀2、第一减压阀3、第一金属膜片贮箱4、第一大流量自锁阀5、第一小流量自锁阀6依次通过管路串联形成一条推进回路，所述推进回路为两条，均与双元发动机9相连，所述补加子系统包括第二高压气瓶10、第二气路电爆阀11、第二减压阀12、第二金属膜片贮箱13、第二大流量自锁阀14、第二小流量自锁阀15、第四小流量自锁阀7、单向阀16、浮动断接器17；所述第二高压气瓶10、第二气路电爆阀11、第二减压阀12、第二金属膜片贮箱13、第二大流量自锁阀14、第二小流量自锁阀15、浮动断接器17依次通过管路串联形成一条补加管路，所述补加管路为两条，且第二减压阀12的下游引出一条氧燃供气支路，用于对补加管路充压和吹除，该氧燃供气支路一端与第二减压阀12下游的管路相连，另一端与浮动断接器17和第二小流量自锁阀15之间的管路相连，且该氧燃供气支路上从出气端到进气管依次安装有第四小流量自锁阀7、单向阀16，所述第三小流量自锁阀8一端通过管路与第一大流量自锁阀5、第一小流量自锁阀6之间的管路相连，另一端通过管路与第二大流量自锁阀14、第二小流量自锁阀15之间的管路相连，所述浮动断接器上设有与其他飞行器对接接口，实现浮动对接，并保证接口密封性，通过浮动断接器对其他飞行器实施推进剂补加。
本具体实施的工作原理如下：
当两个子系统之间的第三小流量自锁阀处于关闭状态时，两个子系统分别独立工作，推进子系统工作原理如下：第一高压气瓶1内氦气经气路第一电爆阀2、第一减压阀3后以恒定的压力挤压第一金属膜片贮箱4，将金属膜片贮箱内推进剂挤入输送管路供应双元发动机9点火工作。补加子系统工作原理：第二高压气瓶10内氦气经气路第二电爆阀11和第二减压阀12后以恒定的压力挤压第二金属膜片贮箱13，将金属膜片贮箱内推进剂挤入补加管路，推进剂补加前通过浮动断接器8与空间站或其他飞行器实现对接，通过第二减压阀12下游氧燃供气支路对补加管路充压保压，对补加管路进行检漏，检漏合格后实施推进剂补加，补加完成后再次开启氧、燃供气支路上的第四小流量自锁阀7用于对补加管路进行吹除，最后浮动断接器8分离，推进剂补加完成。
推进补加融合功能工作原理为：若需要推进子系统贮箱内推进剂供应补加，则将补加子系统下游大流量自锁阀关闭，开启子系统之间的第三小流量自锁阀，推进子系统内推进剂经子系统间小流量自锁阀后进入补加管路实施补加；若需要补加子系统贮箱内推进剂供应发动机点火时，则将推进子系统下游大流量自锁阀关闭，开启子系统间的第三小流量自锁阀，补加子系统内推进剂经子系统间小流量自锁阀进入发动机进口管路，可供应双元发动机工作。
本具体实施的推进、补加子系统均配置各自的增压气路部分，各有金属膜片贮箱用于装载推进剂，将两个子系统的液体输送管路连接起来，通过小流量自锁阀的开关实现其连通和隔离，当两个子系统分别工作时，阀门关闭可以确保两个子系统可靠隔离；当需要推进子系统贮箱中推进剂用于补加或者补加子系统贮箱中的推进剂供应推进分系统发动机工作时，可以打开子系统之间的隔离自锁阀，实现两个子系统液路之间的沟通。从补加子系统减压阀出口引出供气支路，通过控制支路上的小流量自锁阀开关，实现推进剂补加管路检漏和吹除。补加子系统系统氧、燃液路中设置浮动断接器用于与空间站推进系统实现对接，并保证密封性，实现推进剂可靠补加。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (5)

1.一种集推进和补加功能一体化的空间推进系统，其特征在于：包括通过第三小流量自锁阀(8)进行隔离和连通推进子系统和补加子系统，所述推进子系统包括第一高压气瓶(1)、第一气路电爆阀(2)、第一减压阀(3)、第一金属膜片贮箱(4)、第一大流量自锁阀(5)、第一小流量自锁阀(6)和双元发动机(9)；所述第一高压气瓶(1)、第一气路电爆阀(2)、第一减压阀(3)、第一金属膜片贮箱(4)、第一大流量自锁阀(5)、第一小流量自锁阀(6)依次通过管路串联形成一条推进回路后，与双元发动机(9)相连，所述补加子系统包括第二高压气瓶(10)、第二气路电爆阀(11)、第二减压阀(12)、第二金属膜片贮箱(13)、第二大流量自锁阀(14)、第二小流量自锁阀(15)、第四小流量自锁阀(7)、单向阀(16)、浮动断接器(17)；所述第二高压气瓶(10)、第二气路电爆阀(11)、第二减压阀(12)、第二金属膜片贮箱(13)、第二大流量自锁阀(14)、第二小流量自锁阀(15)、浮动断接器(17)依次通过管路串联形成一条补加管路，且第二减压阀(12)的下游引出一条氧燃供气支路，用于对补加管路充压和吹除，该氧燃供气支路一端与第二减压阀(12)下游的管路相连，另一端与浮动断接器(17)和第二小流量自锁阀(15)之间的管路相连，且该氧燃供气支路上从出气端到进气管依次安装有第四小流量自锁阀(7)、单向阀(16)。
2.如权利要求1所述的一种集推进和补加功能一体化的空间推进系统，其特征在于：所述第三小流量自锁阀(8)一端通过管路与第一大流量自锁阀(5)、第一小流量自锁阀(6)之间的管路相连，另一端通过管路与第二大流量自锁阀(14)、第二小流量自锁阀(15)之间的管路相连。
3.如权利要求1所述的一种集推进和补加功能一体化的空间推进系统，其特征在于：所述浮动断接器上设有与其他飞行器对接接口，实现浮动对接，并保证接口密封性，通过浮动断接器对其他飞行器实施推进剂补加。
4.如权利要求1所述的一种集推进和补加功能一体化的空间推进系统，其特征在于：所述推进回路为两条，均与双元发动机(9)相连。
5.如权利要求1所述的一种集推进和补加功能一体化的空间推进系统，其特征在于：所述补加管路为两条。
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