CN108298111B - 一种公用平台卫星化学推进分系统模块化布局方法 - Google Patents
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Abstract
一种公用平台卫星化学推进分系统模块化布局方法，阀体焊接在星上完成，一旦阀体出现问题，需将星上大量设备拆除后才能再次焊接，甚至在卫星制造后期无法焊接；不同功能组合阀体布局在一起，当测试出现问题时，无法及时准确判断问题位置，给故障排查造成困难的问题，提出一种公用平台卫星化学推进分系统模块化布局方法，本发明方法的根据推进原理划分阀体组合并确定阀体模块方法，适用于所有卫星推进系统布局。由阀体组成阀体模块方法，阀体占用空间小，连接简单，模块焊接星下完成，模块整体星上安装，方便操作。气路模块、氧路模块、燃路模块，分别位于推进舱北隔板及中隔板，模块功能划分清晰，方便测试及故障排查。
Description
技术领域
本发明涉及一种公用平台卫星化学推进分系统模块化布局方法，本发明属于卫星设计领域，具体涉及DFH-5平台及类似公用平台卫星化学推进分系统模块化布局方法。
背景技术
已有卫星平台化学推进系统布局未根据推进原理划分为一个个阀体模块，不同功能组合阀体布局在一起，占用舱板过多空间；阀体焊接在星上完成，一旦阀体出现问题，需将星上大量设备拆除后才能再次焊接，甚至在卫星制造后期无法焊接；不同功能组合阀体布局在一起，当测试出现问题时，无法及时准确判断问题位置，给故障排查造成困难。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出的化学推进分系统模块化布局方法包括：划分阀体功能组合，确定阀体模块的组成；确定阀体模块中阀体的布局及支架；确定阀体模块的布局、其他阀体的布局及其他阀体的支架；确定推进分系统管路走向及确定管路连接件。解决了已有卫星平台化学推进系统布不同功能组合阀体布局在一起，占用舱板过多空间的问题，减少了阀体布局空间，提高了卫星空间利用率；解决了阀体焊接在星上完成，一旦阀体出现问题，需将星上大量设备拆除后才能再次焊接，甚至在卫星制造后期无法焊接的问题，提高了推进系统阀体的可维修性。解决了不同功能组合阀体布局在一起，当测试出现问题时，无法及时准确判断问题位置，给故障排查造成困难的问题，提高了推进系统阀体的排故和维修效率。
本发明解决的技术方案为：一种公用平台卫星化学推进分系统模块化布局方法，步骤如下：
(1)根据卫星化学推进系统原理，划分阀体功能组合，确定阀体的组成；
(2)根据步骤(1)阀体的组成，确定阀体在各模块上的布局；
(3)根据卫星结构形式，确定阀体模块在卫星上的布局；
(4)根据阀体模块与卫星的贮箱、气瓶、推力器的布局，确定推进分系统管路走向及确定管路连接件。
步骤(1)卫星化学推进系统原理为，通过将氦气瓶中的高压氦气降压为低压氦气，挤压贮箱内的氧、燃推进剂，供给推力器或发动机一定压力的推进剂，推进剂在推力器或发动机内燃烧后产生卫星所需的推力；根据卫星化学推进系统原理，划分阀体功能组合，具体方式如下：
氦气瓶中的高压氦气降压为低压氦气，供给贮箱用于挤压贮箱内的氧、燃推进剂，并且能够控制贮箱中的氦气压力的功能的阀体组合划分为气路模块。将贮箱中的氧化剂供给推力器或发动机的阀体组合划分为氧路模块。将贮箱中的燃烧剂供给推力器或发动机的阀体组合划分为燃路模块。
步骤(1)确定的阀体，包括：气路模块、氧路模块、燃路模块；
气路模块的一端与氦气瓶THe1、氦气瓶THe2连接，将氦气瓶THe1、氦气瓶THe2中的高压氦气降压为低压氦气，气路模块的另一端与贮箱MON-A、贮箱MON-B、贮箱MMH-A、贮箱MMH-B连接，用于挤压贮箱MON-A、贮箱MON-B内的氧化剂供给氧路模块，挤压贮箱MMH-A、贮箱MMH-B内的燃烧剂供给燃路模块，并且气路模块能够控制贮箱MON-A、贮箱MON-B、贮箱MMH-A、贮箱MMH-B中的氦气压力。
氧路模块将贮箱MON-A、贮箱MON-B内的氧化剂供给推力器1A～8A、推力器1B～8B或发动机Engine，功能为控制氧化剂供给的通断、流速、贮箱间的推进剂平衡排放。
燃路模块的作用是将MMH-A、MMH-B贮箱内的燃烧剂，供给1A～8A、1B～8B推力器或Engine发动机，功能为控制燃烧剂供给的通断、流速、贮箱间的推进剂平衡排放。
步骤(2)根据步骤(1)阀体的组成，确定阀体的各部分结构布局，其中气路模块的结构布局如下：
气路模块，包括：加排阀MV7、电爆阀PV9、电爆阀PV10、加排阀MV8、自锁阀LV9、过滤器F7、减压器Reg、加排阀MV5、电爆阀PV5、电爆阀PV15、自锁阀LV5、自锁阀LV7、单向阀CV3、单向阀CV1、电爆阀PV7、电爆阀PV17、气体试验接口TP、单向阀CV2、单向阀CV4、加排阀MV6、电爆阀PV6、电爆阀PV8、自锁阀LV6、自锁阀LV8、电爆阀PV16和电爆阀PV18；
气路模块入口与加排阀MV7、电爆阀PV9、电爆阀PV10的入口连接，电爆阀PV10的出口与加排阀MV8、自锁阀LV9的入口连接，自锁阀LV9、电爆阀PV9的出口与过滤器F7的入口连接，过滤器F7的出口与减压器Reg的入口连接，减压器Reg的出口与单向阀CV1、单向阀CV2、气体试验接口TP的入口连接。单向阀CV1的出口与单向阀CV3的入口连接，单向阀CV3的出口与加排阀MV5、电爆阀PV5、电爆阀PV7、自锁阀LV5、自锁阀LV7的入口连接，电爆阀PV5、自锁阀LV5的出口与电爆阀PV15的入口连接，电爆阀PV15的出口为气路模块的出口1，电爆阀PV7、自锁阀LV7的出口与电爆阀PV17的入口连接，电爆阀PV17的出口为气路模块的出口3，单向阀CV2的出口与单向阀CV4的入口连接，单向阀CV4的出口与加排阀MV6、电爆阀PV6、电爆阀PV8、自锁阀LV6、自锁阀LV8的入口连接，电爆阀PV6、自锁阀LV6的出口与电爆阀PV16的入口连接，电爆阀PV16的出口为气路模块的出口2，电爆阀PV8、自锁阀LV8的出口与电爆阀PV18的入口连接，电爆阀PV18的出口为气路模块的出口4。气路模块入口连接氦气瓶THe1、氦气瓶THe2的出口，出口连接贮箱MON-A、贮箱MON-B、贮箱MMH-A、贮箱MMH-B的入口。
步骤(2)根据步骤(1)阀体的组成，确定阀体的各部分结构布局，其中氧路模块的结构布局如下：
氧路模块包括：电爆阀PV1、自锁阀LV1、电爆阀PV3、自锁阀LV3、电爆阀PV11、电爆阀PV13、过滤器F1、电爆阀PV19；
氧路模块的入口1与电爆阀PV1、自锁阀LV1的入口连接，氧路模块的入口2与电爆阀PV3、自锁阀LV3的入口连接，电爆阀PV1、自锁阀LV1、电爆阀PV3、自锁阀LV3的出口与电爆阀PV11、电爆阀PV13的入口连接，电爆阀PV11、电爆阀PV13的出口与过滤器F1的入口连接，过滤器F1的出口与氧路模块出口1、电爆阀PV19的入口连接，电爆阀PV19的出口为氧路模块的出口2；氧路模块的入口1连接贮箱MON-A的出口、氧路模块的入口2连接贮箱MON-B的出口，氧路模块的出口1连接推力器1A～8A、推力器1B～8B，氧路模块的出口2连接发动机Engine。
步骤(2)根据步骤(1)阀体的组成，确定阀体的各部分结构布局，其中燃路模块的结构布局如下：
燃路模块包括：电爆阀PV2、自锁阀LV2、电爆阀PV4、自锁阀LV4、电爆阀PV12、电爆阀PV14、过滤器F2、电爆阀PV20；
燃路模块的入口1与电爆阀PV2、自锁阀LV2的入口连接，燃路模块的入口2与电爆阀PV4、自锁阀LV4的入口连接，电爆阀PV2、自锁阀LV2、电爆阀PV4、自锁阀LV4的出口与电爆阀PV12、电爆阀PV14的入口连接，电爆阀PV12、电爆阀PV14的出口与过滤器F2的入口连接，过滤器F2的出口与燃路模块出口1、电爆阀PV20的入口连接，电爆阀PV20的出口为燃路模块的出口2。燃路模块的入口1连接贮箱MMH-A的出口、燃路模块的入口2连接贮箱MMH-B的出口，燃路模块的出口1连接推力器1A～8A、推力器1B～8B，氧路模块的出口2连接发动机Engine。
步骤(3)根据卫星结构形式，确定阀体在卫星上的布局，步骤如下：卫星结构形式，包括：筒式结构、板式结构和桁架式结构；承力筒是指碳纤维复合材料包覆方式制造的筒状结构，用于连接卫星与火箭，并作为卫星的主要承力结构。对接环是指金属材料机械加工制造的环状结构用于连接卫星与火箭。桁架是碳纤维复合材料包覆方式制造的杆组成的框架，用于连接对接环及舱板并作为卫星的主要承力结构。舱板指铝蜂窝结构作为内芯，表面覆盖碳纤维复合材料制造的板状结构，用于安装卫星的仪器设备。
卫星的筒式结构是指卫星的主要承力结构为与火箭直接机械连接的承力筒及与承力筒连接的舱板，当卫星为筒式结构时，阀体安装在与承力筒连接的舱板上。
卫星的板式结构是指卫星的主要承力结构为火箭直接机械连接的对接环及与对接环连接的舱板，卫星舱板与对接环进行连接，当卫星为板式结构时，阀体安装在与对接环连接的舱板上。
卫星的桁架式结构是指卫星的主要承力结构为火箭直接机械连接的对接环及与对接环连接的桁架，卫星舱板与桁架或对接环进行连接，当卫星为桁架式结构时，阀体安装在与对接环或桁架连接的舱板上。
步骤(4)根据阀体与卫星的贮箱、推力器的布局，确定推进分系统管路走向及确定管路连接件，具体如下：
阀体与贮箱和推力器的管路怎么布局。
当卫星为筒式结构时，贮箱MON-A、贮箱MON-B、贮箱MMH-A、贮箱MMH-B安装在承力筒内，气瓶THe1、气瓶THe2安装在承力筒外，推力器1A～8A、推力器1B～8B安装在舱板上，阀体安装在与承力筒连接的舱板上，连接气瓶、贮箱、推力器的管路安装在承力筒及舱板上。
当卫星为板式结构时，贮箱MON-A、贮箱MON-B、贮箱MMH-A、贮箱MMH-B、气瓶THe1、气瓶THe2安装在与对接环连接的舱板上，推力器1A～8A、推力器1B～8B安装在舱板上，阀体安装在与对接环连接的舱板上，连接气瓶、贮箱、推力器的管路安装在舱板上。
当卫星为桁架式结构时，贮箱MON-A、贮箱MON-B、贮箱MMH-A、贮箱MMH-B、气瓶THe1、气瓶THe2安装在对接环上，推力器1A～8A、推力器1B～8B安装在舱板上，阀体安装在与对接环或桁架连接的舱板上，连接气瓶、贮箱、推力器的管路安装在舱板上。
外部的压力传感器PT 7连接气路模块入口，用于测量气路模块入口和氦气瓶The1、氦气瓶The2出口的氦气压力。
外部的压力传感器PT 1连接气路模块出口1，用于测量气路模块出口1和贮箱MON-A入口的氦气压力。外部的PT2连接气路模块出口2，用于测量气路模块出口2和贮箱MMH-A入口的氦气压力。外部的PT3连接气路模块出口3，用于测量气路模块出口3和贮箱MON-B入口的氦气压力。外部的PT4连接气路模块出口4，用于测量气路模块出口4和贮箱MMH-B入口的氦气压力。
外部的压力传感器PT5连接氧路模块出口1和推力器入口，用于测量推进剂压力。
外部的压力传感器PT6连接燃路模块出口1和推力器入口，用于测量推进剂压力。
外部的加排阀MV1连接电爆阀PV13的入口，用于贮箱推进剂的加注与排放，加排阀MV3连接电爆阀PV13的出口，用于氧路模块出口至推力器间的管路检漏测试。
外部的加排阀MV2连电爆阀PV14的入口，用于贮箱推进剂的加注与排放，加排阀MV4连接电爆阀PV14的出口，用于燃路模块出口至推力器间的管路检漏测试。
节流元件FO1、FO2、FO3、FO4位于4个贮箱出口内部，用于控制贮箱出口处的推进剂初始流速。
本发明与现有技术相比的优点在于：加效果，
(1)本发明方法的根据推进原理划分阀体组合并确定阀体模块方法，适用于所有卫星推进系统布局；提高了推进系统布局在不同卫星平台间的互换性与通用性。
(2)本发明方法中的由阀体组成阀体模块方法，阀体占用空间小，连接简单，模块焊接星下完成，模块整体星上安装，方便操作；减少了阀体星上布局空间，提高了卫星空间利用率，提高了推进系统阀体的可维修性。
(3)本发明方法中的阀体模块分为气路模块、氧路模块、燃路模块，分别位于推进舱北隔板及中隔板，模块功能划分清晰，方便测试及故障排查。提高了推进系统阀体的排故和维修效率。
(4)本发明方法中的推进剂贮箱并联方案，用双贮箱替代原有推进系统单贮箱方案，不需按原研制方式，研制更大容积的贮箱，提高了卫星可装载的推进剂的容量。
(5)本发明方法中的气路模块压力调整方案，可以对每个贮箱气体压力进行单独调节，控制同种推进剂不同贮箱间的压力平衡，控制同种推进剂不同贮箱间的推进剂流速平衡，提高了贮箱推进剂使用的灵活性。
(6)本发明方法中的氧路模块、燃路模块推进剂流量调整方案，可以对每个贮箱的推进剂流量进行单独调节，控制同种推进剂不同贮箱间的流量平衡，单只贮箱发生故障时可以切断此贮箱的推进剂供给。提高了贮箱推进剂使用的安全性。
附图说明
图1为根据化学推进系统原理图划分阀体组合。
图2为气路模块中的阀体布局。
图3(a)为氧路模块中的阀体布局,图3(b)为燃路模块中的阀体布局。
图4为阀体模块在卫星上的布局。
图5推进分系统管路走向。
图6为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述。
本发明的一种公用平台卫星化学推进分系统模块化布局方法，根据DFH-5平台的结构形式和化学推进分系统原理，提供一种公用平台卫星化学推进分系统模块化布局方法，针对已有卫星平台化学推进系统布局未根据推进原理划分为一个个阀体模块，不同功能组合阀体布局在一起，占用舱板过多空间；阀体焊接在星上完成，一旦阀体出现问题，需将星上大量设备拆除后才能再次焊接，甚至在卫星制造后期无法焊接；不同功能组合阀体布局在一起，当测试出现问题时，无法及时准确判断问题位置，给故障排查造成困难的问题，提出一种公用平台卫星化学推进分系统模块化布局方法，本发明方法的根据推进原理划分阀体组合并确定阀体模块方法，适用于所有卫星推进系统布局。由阀体组成阀体模块方法，阀体占用空间小，连接简单，模块焊接星下完成，模块整体星上安装，方便操作。气路模块、氧路模块、燃路模块，分别位于推进舱北隔板及中隔板，模块功能划分清晰，方便测试及故障排查。
DFH-5平台卫星是我国下一代静止轨道大型公用平台，平台的特点是采用桁架式主承力结构、并联全管理贮箱、综合电子、电推进、可展开辐射散热器、半刚性太阳翼、大功率电源控制单元等多项新技术，大幅度提高了卫星的承载能力和性能。DFH-5平台采用模块化设计，主要包括推进/服务舱模块、载荷舱模块、太阳翼模块、可展开热辐射器模块以及天线模块，共5个模块。其中推进/服务舱模块为各类卫星的公用部分，推进舱结构部分由与火箭连接的对接环、与对接环连接的桁架结构，与对接环、桁架结构连接的舱板组成。推进分系统所有设备，包括贮箱、气瓶、阀体、推力器都安装在推进舱内。
如图6所示，一种公用平台卫星化学推进分系统模块化布局方法，(1)根据卫星化学推进系统原理，划分阀体功能组合，确定阀体的组成。DFH-5卫星化学推进系统原理为，通过将氦气瓶中的高压氦气降压为低压氦气，挤压贮箱内的氧、燃推进剂，供给推力器或发动机一定压力的推进剂，推进剂在推力器或发动机内燃烧后产生卫星所需的推力，根据卫星化学推进系统原理，划分阀体功能组合。如图1和图5所示，根据DFH-5卫星化学推进系统原理，划分阀体功能组合，确定阀体模块的组成。图1中THe为氦气瓶、MON为贮箱氧箱、MMH为贮箱燃箱、MV为加排阀、PV为电爆阀、LV为自锁阀、F为过渡器、Reg为减压器、CV为单向阀、TP为气体试验接口、PT为压力传感器、FO为节流元件、FM为超声波流量计、Engine为轨控发动机、1A/B～8A/B为10N推力器。根据原理图，推进系统主要功能为，氦气瓶至贮箱的气体降压控压、氧化剂贮箱至推力器的推进剂供给、燃烧剂贮箱至推力器的推进剂供给。因此阀体模块划分为：气路模块、氧路模块、燃路模块三部分。气路模块的作用是将氦气瓶THe1、THe2中的高压氦气降压为低压氦气，用于挤压贮箱MON-A、MON-B内的氧化剂供给氧路模块，挤压贮箱MMH-A、MMH-B内的燃烧剂供给燃路模块。气路模块组成：从氦气瓶THe1和THe2下游开始，到贮箱MON-A、MON-B、MMH-A、MMH-B上游结束的阀体组合成气路模块。
氧路模块的作用是将贮箱MON-A、贮箱MON-B内的氧化剂推进剂，供给1A～8A、1B～8B推力器或Engine发动机，功能为控制推进剂供给通道的通断、推进剂供给的流速、不同贮箱间的推进剂平衡排放。
燃路模块的作用是将MMH-A、MMH-B贮箱内的燃烧剂推进剂，供给1A～8A、1B～8B推力器或Engine发动机，功能为控制推进剂供给通道的通断、推进剂供给的流速、不同贮箱间的推进剂平衡排放。
(2)根据步骤(1)阀体的组成，确定阀体在各模块上的布局。气路模块包括：气路模块入口与加排阀MV7、电爆阀PV9、电爆阀PV10的入口连接，电爆阀PV10的出口与加排阀MV8、自锁阀LV9的入口连接，自锁阀LV9、电爆阀PV9的出口与过滤器F7的入口连接，过滤器F7的出口与减压器Reg的入口连接，减压器Reg的出口与单向阀CV1、单向阀CV2、气体试验接口TP的入口连接。单向阀CV1的出口与单向阀CV3的入口连接，单向阀CV3的出口与加排阀MV5、电爆阀PV5、电爆阀PV7、自锁阀LV5、自锁阀LV7的入口连接，电爆阀PV5、自锁阀LV5的出口与电爆阀PV15的入口连接，电爆阀PV15的出口为气路模块的出口1，电爆阀PV7、自锁阀LV7的出口与电爆阀PV17的入口连接，电爆阀PV17的出口为气路模块的出口3，单向阀CV2的出口与单向阀CV4的入口连接，单向阀CV4的出口与加排阀MV6、电爆阀PV6、电爆阀PV8、自锁阀LV6、自锁阀LV8的入口连接，电爆阀PV6、自锁阀LV6的出口与电爆阀PV16的入口连接，电爆阀PV16的出口为气路模块的出口2，电爆阀PV8、自锁阀LV8的出口与电爆阀PV18的入口连接，电爆阀PV18的出口为气路模块的出口4。如图2所示，阀体间由管路连接件及管路进行连接，阀体由支架固定在底板上。布局约束为管路距离底板40mm；阀体、管路连接件、管路间的连接焊缝两边最小直线段距离20mm；管路转弯半径为4倍管路直径，比如管路直径为6mm时，管路转弯半径为24mm。在满足布局约束基础上，合理安排阀体布局，使占用空间最小，连接简单、焊点最少，并避免与周边结构或设备发生干涉。
氧路模块包括：氧路模块的入口1与电爆阀PV1、自锁阀LV1的入口连接，氧路模块的入口2与电爆阀PV3、自锁阀LV3的入口连接，电爆阀PV1、自锁阀LV1、电爆阀PV3、自锁阀LV3的出口与电爆阀PV11、电爆阀PV13的入口连接，电爆阀PV11、电爆阀PV13的出口与过滤器F1的入口连接，过滤器F1的出口与氧路模块出口1、电爆阀PV19的入口连接，电爆阀PV19的出口为氧路模块的出口2。如图3(a)、(b)所示，体间由管路连接件及管路进行连接，阀体由支架固定在底板上。布局约束及布局原则同气路模块。
燃路模块包括：燃路模块的入口1与电爆阀PV2、自锁阀LV2的入口连接，燃路模块的入口2与电爆阀PV4、自锁阀LV4的入口连接，电爆阀PV2、自锁阀LV2、电爆阀PV4、自锁阀LV4的出口与电爆阀PV12、电爆阀PV14的入口连接，电爆阀PV12、电爆阀PV14的出口与过滤器F2的入口连接，过滤器F2的出口与燃路模块出口1、电爆阀PV20的入口连接，电爆阀PV20的出口为燃路模块的出口2。如图3所示，体间由管路连接件及管路进行连接，阀体由支架固定在底板上。布局约束及布局原则同气路模块。
(3)根据卫星结构形式，确定阀体模块在卫星上的布局。DFH-5平台卫星为桁架式结构。阀体模块安装在与对接环或桁架连接的舱板上。如图4所示，根据DFH-5卫星结构形式，确定阀体模块在卫星上的布局。气路模块安装在卫星舱板北板内表面，安装面之间安装隔热垫；氧路模块安装在卫星舱板中隔板东面，安装面之间安装隔热垫；燃路模块安装在卫星舱板中隔板西面，安装面之间安装隔热垫。
(4)根据阀体模块与卫星的贮箱、气瓶、推力器的布局，确定推进分系统管路走向及确定管路连接件。DFH-5平台卫星为桁架式结构。贮箱、气瓶安装在对接环上，推力器安装在舱板上，阀体模块安装在与对接环或桁架连接的舱板上。管路安装在舱板上，连接气瓶、贮箱、推力器。布局如图4所示，2个氧化剂贮箱位于背地板上表面西南、东北侧；2个燃烧剂贮箱位于背地板上表面东南、西北侧；2个氦气瓶位于背地板上表面东侧、西侧；8个10N推力器位于背地板下表面东南、东北、西南、西北四角，4个10N推力器位于东上水平板和西上水平板，4个10N位于南板东上侧、西上侧及北板东上侧、西上侧。1个轨控发动机位于背地板下表面中心处。
2根直径6mm管路分别连接2个氦气瓶出口，管路走向位于背地板上表面北侧，2根管路在背地帮上表面东北侧通过1个三通合成1根直径6mm管路，管路从背地帮上表面东北侧走向至北板东侧，并连接至北板东侧的气路模块入口。气路模块出口1、气路模块出口2、气路模块出口3、气路模块出口4共4根直径8mm管路，管路从北板东上侧走向中隔板东上侧，并分别连接氧化剂贮箱MON-A入口、燃烧剂贮箱MMH-A入口、氧化剂贮箱MON-B入口、燃烧剂贮箱MMH-B入口。
单个气瓶容积97L，氦气压力30MPa。经过气路模块减压为2Mpa。
2根直径12mm管路分别连接氧化剂贮箱MON-A出口、氧化剂贮箱MON-B出口，管路走向位于中隔板东侧，管路连接节流元件FO1、FO3、超声波流量计FM1、FM3后连接至中隔板东侧的氧路模块入口1、氧路模块入口2。氧路模块出口为2根直径12mm管路，氧路模块出口2通过1根管路连接至背地板下表面的轨控发动机入口，氧路模块出口1通过1个三通分成2根直径4mm管路，2根管路分别从中隔板东侧走向背地板南侧和北侧，2根管路再通过2个三通分成4根直径4mm管路，4根管路走向分别位于背地板上表面东南侧、东北侧、西南侧、西北侧。
东北侧、西南侧2根管路通过8个三通分成10根直径4mm管路，其中4根管路连接至背地板下表面东北侧、西南侧的10N推力器，4根管路从背地板走向东隔板、西隔板，连接至东上水平板和西上水平板的10N推力器，2根从背地板走向南北板，连接至南板西上侧及北板东上侧的10N推力器；东南侧、西北侧2根管路通过4个三通分成6根直径4mm管路，其中4根管路连接至背地板下表面东南侧、西北侧的10N推力器，2根从背地板走向南北板，连接至南板东上侧及北板西上侧的10N推力器。
2根直径12mm管路分别连接燃烧剂贮箱MMH-A出口、燃烧剂贮箱MMH-B出口，管路走向位于中隔板西侧，管路连接节流元件FO2、FO4、超声波流量计FM2、FM4后连接至中隔板东侧的燃路模块入口1、燃路模块入口2。燃路模块出口为2根直径12mm管路，燃路模块出口2通过1根管路连接至背地板下表面的轨控发动机入口，燃路模块出口1通过1个三通分成2根直径4mm管路，2根管路分别从中隔板西侧走向背地板南侧和北侧，后续管路走向与氧路模块出口后管路走向一致。
当测试中出现问题时，可以直接拆除整个模块进行故障排查，为不影响测试，也可以直接更换模块进行安装。
已有卫星平台化学推进系统布局未根据推进原理划分为一个个阀体模块，不同功能组合阀体布局在一起，占用舱板过多空间；阀体焊接在星上完成，一旦阀体出现问题，需将星上大量设备拆除后才能再次焊接，甚至在卫星制造后期无法焊接；不同功能组合阀体布局在一起，当测试出现问题时，无法及时准确判断问题位置，给故障排查造成困难。
本发明解决了已有卫星平台化学推进系统布不同功能组合阀体布局在一起，占用舱板过多空间的问题，减少了阀体布局空间，提高了卫星空间利用率；解决了阀体焊接在星上完成，一旦阀体出现问题，需将星上大量设备拆除后才能再次焊接，甚至在卫星制造后期无法焊接的问题，提高了推进系统阀体的可维修性。解决了不同功能组合阀体布局在一起，当测试出现问题时，无法及时准确判断问题位置，给故障排查造成困难的问题，提高了推进系统阀体的排故和维修效率。
本发明方法中的推进剂贮箱并联方案，用双贮箱替代原有推进系统单贮箱方案，不需按原研制方式，研制更大容积的贮箱，提高了卫星可装载的推进剂的容量。
本发明方法中的气路模块压力调整方案，可以对每个贮箱气体压力进行单独调节，控制同种推进剂不同贮箱间的压力平衡，控制同种推进剂不同贮箱间的推进剂流速平衡，提高了贮箱推进剂使用的灵活性。
本发明方法中的氧路模块、燃路模块推进剂流量调整方案，可以对每个贮箱的推进剂流量进行单独调节，控制同种推进剂不同贮箱间的流量平衡，单只贮箱发生故障时可以切断此贮箱的推进剂供给。提高了贮箱推进剂使用的安全性。
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 (15)
1.一种公用平台卫星化学推进分系统模块化布局方法，其特征在于步骤如下：
(1)根据卫星化学推进系统原理，划分阀体功能组合，确定阀体的组成；
(2)根据步骤(1)阀体的组成，确定阀体在各模块上的布局；
(3)根据卫星结构形式，确定阀体模块在卫星上的布局；
(4)根据阀体模块与卫星的贮箱、气瓶、推力器的布局，确定推进分系统管路走向及确定管路连接件；所述根据阀体与卫星的贮箱、推力器的布局，确定推进分系统管路走向及确定管路连接件，具体如下：
阀体与贮箱和推力器的管路怎么布局；
当卫星为筒式结构时，贮箱MON-A、贮箱MON-B、贮箱MMH-A、贮箱MMH-B安装在承力筒内，气瓶THe1、气瓶THe2安装在承力筒外，推力器1A～8A、推力器1B～8B安装在舱板上，阀体安装在与承力筒连接的舱板上，连接气瓶、贮箱、推力器的管路安装在承力筒及舱板上；
当卫星为板式结构时，贮箱MON-A、贮箱MON-B、贮箱MMH-A、贮箱MMH-B、气瓶THe1、气瓶THe2安装在与对接环连接的舱板上，推力器1A～8A、推力器1B～8B安装在舱板上，阀体安装在与对接环连接的舱板上，连接气瓶、贮箱、推力器的管路安装在舱板上；
当卫星为桁架式结构时，贮箱MON-A、贮箱MON-B、贮箱MMH-A、贮箱MMH-B、气瓶THe1、气瓶THe2安装在对接环上，推力器1A～8A、推力器1B～8B安装在舱板上，阀体安装在与对接环或桁架连接的舱板上，连接气瓶、贮箱、推力器的管路安装在舱板上。
2.根据权利要求1所述的一种公用平台卫星化学推进分系统模块化布局方法，其特征在于：步骤(1)卫星化学推进系统原理为，通过将氦气瓶中的高压氦气降压为低压氦气，挤压贮箱内的氧、燃推进剂，供给推力器或发动机一定压力的推进剂，推进剂在推力器或发动机内燃烧后产生卫星所需的推力；根据卫星化学推进系统原理，划分阀体功能组合，具体方式如下：
氦气瓶中的高压氦气降压为低压氦气，供给贮箱用于挤压贮箱内的氧、燃推进剂，并且能够控制贮箱中的氦气压力的功能的阀体组合划分为气路模块；将贮箱中的氧化剂供给推力器或发动机的阀体组合划分为氧路模块；将贮箱中的燃烧剂供给推力器或发动机的阀体组合划分为燃路模块。
3.根据权利要求1所述的一种公用平台卫星化学推进分系统模块化布局方法，其特征在于：步骤(1)确定的阀体，包括：气路模块、氧路模块、燃路模块；
气路模块的一端与氦气瓶THe1、氦气瓶THe2连接，将氦气瓶THe1、氦气瓶THe2中的高压氦气降压为低压氦气，气路模块的另一端与贮箱MON-A、贮箱MON-B、贮箱MMH-A、贮箱MMH-B连接，用于挤压贮箱MON-A、贮箱MON-B内的氧化剂供给氧路模块，挤压贮箱MMH-A、贮箱MMH-B内的燃烧剂供给燃路模块，并且气路模块能够控制贮箱MON-A、贮箱MON-B、贮箱MMH-A、贮箱MMH-B中的氦气压力；
氧路模块将贮箱MON-A、贮箱MON-B内的氧化剂供给推力器1A～8A、推力器1B～8B或发动机Engine，功能为控制氧化剂供给的通断、流速、贮箱间的推进剂平衡排放；
燃路模块的作用是将MMH-A、MMH-B贮箱内的燃烧剂，供给1A～8A、1B～8B推力器或Engine发动机，功能为控制燃烧剂供给的通断、流速、贮箱间的推进剂平衡排放。
4.根据权利要求3所述的一种公用平台卫星化学推进分系统模块化布局方法，其特征在于：步骤(2)根据步骤(1)阀体的组成，确定阀体的各部分结构布局，其中气路模块的结构布局如下：
气路模块，包括：加排阀MV7、电爆阀PV9、电爆阀PV10、加排阀MV8、自锁阀LV9、过滤器F7、减压器Reg、加排阀MV5、电爆阀PV5、电爆阀PV15、自锁阀LV5、自锁阀LV7、单向阀CV3、单向阀CV1、电爆阀PV7、电爆阀PV17、气体试验接口TP、单向阀CV2、单向阀CV4、加排阀MV6、电爆阀PV6、电爆阀PV8、自锁阀LV6、自锁阀LV8、电爆阀PV16和电爆阀PV18；
气路模块入口与加排阀MV7、电爆阀PV9、电爆阀PV10的入口连接，电爆阀PV10的出口与加排阀MV8、自锁阀LV9的入口连接，自锁阀LV9、电爆阀PV9的出口与过滤器F7的入口连接，过滤器F7的出口与减压器Reg的入口连接，减压器Reg的出口与单向阀CV1、单向阀CV2、气体试验接口TP的入口连接；单向阀CV1的出口与单向阀CV3的入口连接，单向阀CV3的出口与加排阀MV5、电爆阀PV5、电爆阀PV7、自锁阀LV5、自锁阀LV7的入口连接，电爆阀PV5、自锁阀LV5的出口与电爆阀PV15的入口连接，电爆阀PV15的出口为气路模块的出口1，电爆阀PV7、自锁阀LV7的出口与电爆阀PV17的入口连接，电爆阀PV17的出口为气路模块的出口3，单向阀CV2的出口与单向阀CV4的入口连接，单向阀CV4的出口与加排阀MV6、电爆阀PV6、电爆阀PV8、自锁阀LV6、自锁阀LV8的入口连接，电爆阀PV6、自锁阀LV6的出口与电爆阀PV16的入口连接，电爆阀PV16的出口为气路模块的出口2，电爆阀PV8、自锁阀LV8的出口与电爆阀PV18的入口连接，电爆阀PV18的出口为气路模块的出口4；气路模块入口连接氦气瓶THe1、氦气瓶THe2的出口，出口连接贮箱MON-A、贮箱MON-B、贮箱MMH-A、贮箱MMH-B的入口。
5.根据权利要求3所述的一种公用平台卫星化学推进分系统模块化布局方法，其特征在于：步骤(2)根据步骤(1)阀体的组成，确定阀体的各部分结构布局，其中氧路模块的结构布局如下：
氧路模块包括：电爆阀PV1、自锁阀LV1、电爆阀PV3、自锁阀LV3、电爆阀PV11、电爆阀PV13、过滤器F1、电爆阀PV19；氧路模块的入口与电爆阀PV1、自锁阀LV1的入口连接，氧路模块的入口2与电爆阀PV3、自锁阀LV3的入口连接，电爆阀PV1、自锁阀LV1、电爆阀PV3、自锁阀LV3的出口与电爆阀PV11、电爆阀PV13的入口连接，电爆阀PV11、电爆阀PV13的出口与过滤器F1的入口连接，过滤器F1的出口与氧路模块出口1、电爆阀PV19的入口连接，电爆阀PV19的出口为氧路模块的出口2；氧路模块的入口1连接贮箱MON-A的出口、氧路模块的入口2连接贮箱MON-B的出口，氧路模块的出口1连接推力器1A～8A、推力器1B～8B，氧路模块的出口2连接发动机Engine。
6.根据权利要求3所述的一种公用平台卫星化学推进分系统模块化布局方法，其特征在于：步骤(2)根据步骤(1)阀体的组成，确定阀体的各部分结构布局，其中燃路模块的结构布局如下：
燃路模块包括：电爆阀PV2、自锁阀LV2、电爆阀PV4、自锁阀LV4、电爆阀PV12、电爆阀PV14、过滤器F2、电爆阀PV20；
燃路模块的入口1与电爆阀PV2、自锁阀LV2的入口连接，燃路模块的入口2与电爆阀PV4、自锁阀LV4的入口连接，电爆阀PV2、自锁阀LV2、电爆阀PV4、自锁阀LV4的出口与电爆阀PV12、电爆阀PV14的入口连接，电爆阀PV12、电爆阀PV14的出口与过滤器F2的入口连接，过滤器F2的出口与燃路模块出口1、电爆阀PV20的入口连接，电爆阀PV20的出口为燃路模块的出口2；燃路模块的入口连接贮箱MMH-A的出口、燃路模块的入口2连接贮箱MMH-B的出口，燃路模块的出口1连接推力器1A～8A、推力器1B～8B，氧路模块的出口2连接发动机Engine。
7.根据权利要求1所述的一种公用平台卫星化学推进分系统模块化布局方法，其特征在于：步骤(3)根据卫星结构形式，确定阀体在卫星上的布局，步骤如下：卫星结构形式，包括：筒式结构、板式结构和桁架式结构；承力筒是指碳纤维复合材料包覆方式制造的筒状结构，用于连接卫星与火箭，并作为卫星的主要承力结构；对接环是指金属材料机械加工制造的环状结构用于连接卫星与火箭；桁架是碳纤维复合材料包覆方式制造的杆组成的框架，用于连接对接环及舱板并作为卫星的主要承力结构；舱板指铝蜂窝结构作为内芯，表面覆盖碳纤维复合材料制造的板状结构，用于安装卫星的仪器设备；
卫星的筒式结构是指卫星的主要承力结构为与火箭直接机械连接的承力筒及与承力筒连接的舱板，当卫星为筒式结构时，阀体安装在与承力筒连接的舱板上；
卫星的板式结构是指卫星的主要承力结构为火箭直接机械连接的对接环及与对接环连接的舱板，卫星舱板与对接环进行连接，当卫星为板式结构时，阀体安装在与对接环连接的舱板上；
卫星的桁架式结构是指卫星的主要承力结构为火箭直接机械连接的对接环及与对接环连接的桁架，卫星舱板与桁架或对接环进行连接，当卫星为桁架式结构时，阀体安装在与对接环或桁架连接的舱板上。
8.根据权利要求7所述的一种公用平台卫星化学推进分系统模块化布局方法，其特征在于：步骤(4)根据阀体与卫星的贮箱、推力器的布局，确定推进分系统管路走向及确定管路连接件，具体如下：
阀体与贮箱和推力器的管路怎么布局；
当卫星为筒式结构时，贮箱MON-A、贮箱MON-B、贮箱MMH-A、贮箱MMH-B安装在承力筒内，气瓶THe1、气瓶THe2安装在承力筒外，推力器1A～8A、推力器1B～8B安装在舱板上，阀体安装在与承力筒连接的舱板上，连接气瓶、贮箱、推力器的管路安装在承力筒及舱板上；
当卫星为板式结构时，贮箱MON-A、贮箱MON-B、贮箱MMH-A、贮箱MMH-B、气瓶THe1、气瓶THe2安装在与对接环连接的舱板上，推力器1A～8A、推力器1B～8B安装在舱板上，阀体安装在与对接环连接的舱板上，连接气瓶、贮箱、推力器的管路安装在舱板上；
当卫星为桁架式结构时，贮箱MON-A、贮箱MON-B、贮箱MMH-A、贮箱MMH-B、气瓶THe1、气瓶THe2安装在对接环上，推力器1A～8A、推力器1B～8B安装在舱板上，阀体安装在与对接环或桁架连接的舱板上，连接气瓶、贮箱、推力器的管路安装在舱板上。
9.根据权利要求7所述的一种公用平台卫星化学推进分系统模块化布局方法，其特征在于：外部的压力传感器PT 7连接气路模块入口，用于测量气路模块入口和氦气瓶The1、氦气瓶The2出口的氦气压力。
10.根据权利要求7所述的一种公用平台卫星化学推进分系统模块化布局方法，其特征在于：外部的压力传感器PT 1连接气路模块出口，用于测量气路模块出口和贮箱MON-A入口的氦气压力；外部的PT2连接气路模块出口，用于测量气路模块出口和贮箱MMH-A入口的氦气压力；外部的PT3连接气路模块出口3，用于测量气路模块出口3和贮箱MON-B入口的氦气压力；外部的PT4连接气路模块出口，用于测量气路模块出口和贮箱MMH-B入口的氦气压力。
11.根据权利要求7所述的一种公用平台卫星化学推进分系统模块化布局方法，其特征在于：外部的压力传感器PT5连接氧路模块出口1和推力器入口，用于测量推进剂压力。
12.根据权利要求7所述的一种公用平台卫星化学推进分系统模块化布局方法，其特征在于：外部的压力传感器PT6连接燃路模块出口1和推力器入口，用于测量推进剂压力。
13.根据权利要求7所述的一种公用平台卫星化学推进分系统模块化布局方法，其特征在于：外部的加排阀MV1连接电爆阀PV13的入口，用于贮箱推进剂的加注与排放，加排阀MV3连接电爆阀PV13的出口，用于氧路模块出口至推力器间的管路检漏测试。
14.根据权利要求7所述的一种公用平台卫星化学推进分系统模块化布局方法，其特征在于：外部的加排阀MV2连电爆阀PV14的入口，用于贮箱推进剂的加注与排放，加排阀MV4连接电爆阀PV14的出口，用于燃路模块出口至推力器间的管路检漏测试。
15.根据权利要求7所述的一种公用平台卫星化学推进分系统模块化布局方法，其特征在于：节流元件FO1、FO2、FO3、FO4位于4个贮箱出口内部，用于控制贮箱出口处的推进剂初始流速。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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