CN109407719A - 靶点补偿推进剂温控装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种靶点补偿推进剂温控装置,由主温控单元、靶点补偿模块、推进剂循环供应模块和试验后处理单元组成。主温控单元和靶点补偿模块用于推进剂温控和调节。推进剂循环供应模块用于常温推进剂的供应和未达标推进剂的回收利用。试验后处理单元在试验准备阶段用于管路排空,试验完成后用于清洗和吹除。本发明具有温控响应快、精度高、节能环保和推进剂持续循环供应等优点,进行液体火箭发动机的推进剂温控状态下的点火试验。

Description

靶点补偿推进剂温控装置
技术领域
本发明涉及一种靶点补偿推进剂温控装置。
背景技术
随着液体火箭发动机在卫星、飞船和导弹等飞行器动力系统上的广泛应用,对发动机性能的研究需要不断的深入。推进剂在贮箱中贮存的过程中会出现温度的变化,因此,在发动机进行地面试验时需模拟推进剂不同温度下,发动机的工作状态,以便于拥有推进剂温度对发动机性能影响的判断依据,为发动机的性能、可靠性提升提供数据支撑。因此,亟需开发一种能够对发动机试验用推进剂温度进行精确、高效控制的装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种靶点补偿推进剂温控装置。
为解决上述问题,本发明提供一种靶点补偿推进剂温控装置,包括:主温控单元、靶点补偿模块、推进剂循环供应模块和试验后处理单元,其中,
所述主温控单元,用于进行初级温控,并实现温控推进剂的供应;
所述靶点补偿模块,用于实现推进剂管路沿程温度补偿,及供应靶点温度的精确控制;
所述推进剂循环供应模块,用于实现常温推进剂的持续供给,并对控温过程中的推进剂进行收集,并循环使用;
所述试验后处理单元,用于进行试验前的管路排空及试验后的清洗、吹除。
进一步的,在上述靶点补偿推进剂温控装置中,所述主温控单元由出液口、主温控箱体、排空阀、保温层、温控流量计、多点位温度传感器、出液阀、压力传感器、温控增压阀、温控增压口、温控泄压阀、温控泄压口、温控隔板、温控液位计、控温贮箱、推进剂、换热盘管、排空管、传感器测温头、控温层、温控主阀和温控手阀组成,其中,主温控单元的零部组件均在主温控箱体内,通过控温层对推进剂进行初级温控。
进一步的,在上述靶点补偿推进剂温控装置中,所述的温控主阀用于控制主温控单元与推进剂循环供应模块的通断。
进一步的,在上述靶点补偿推进剂温控装置中,所述控温层,采用气体换热和换热盘管相结合的方式对推进剂进行温度控制。
进一步的,在上述靶点补偿推进剂温控装置中,所述换热盘管采用空间对称布局,根据多点位温度传感器的温度数据,进行单个换热盘管温控功率调节。
进一步的,在上述靶点补偿推进剂温控装置中,所述的排空管接口位于控温贮箱的底部,待试验完成后可将控温贮箱内的推进剂排空,同时具有排污的功能。
进一步的,在上述靶点补偿推进剂温控装置中,所述多点位温度传感器用于检测推进剂空间各层的温度,为温度控制提供依据。
进一步的,在上述靶点补偿推进剂温控装置中,所述靶点补偿模块由主动控温管、导热油箱体、控温导热油、推进剂盘管组成。
进一步的,在上述靶点补偿推进剂温控装置中,所述导热油箱体内有控温导热油和推进剂盘管,推进剂在推进剂盘管内流动,通过控温导热油对推进剂进行温度精调。
进一步的,在上述靶点补偿推进剂温控装置中,所述推进剂循环供应模块由手动排气阀、手动排气口、容器增压口、容器增压阀、容器压力传感器、容器放气阀、容器放气口、容器液位计、推进剂容器、推进剂、容器底阀、主流量计、推进剂主阀、过滤器、气动回流阀和发动机组成。
进一步的,在上述靶点补偿推进剂温控装置中,所述靶点补偿模块,用于在发动机的推进剂入口进行温度精确调节控制,并以主温控单元的调节温度为基点,进行推进剂温度的双向调节。
进一步的,在上述靶点补偿推进剂温控装置中,所述气动回流阀,用于将未达到目标温度的推进剂回流到推进剂容器中。
进一步的,在上述靶点补偿推进剂温控装置中,所述试验后处理单元由吹除阀、清洗阀、吹除单向阀、清洗过滤器、手动回收阀、玻璃视盅和气动回收阀组成。
进一步的,在上述靶点补偿推进剂温控装置中,所述气动回收阀,用于在打开时进行控温贮箱吹除、排污。
与现有技术相比,本发明装置由主温控单元、靶点补偿模块、推进剂循环供应模块和试验后处理单元组成。主温控单元和靶点补偿模块用于推进剂温控和调节。推进剂循环供应模块用于常温推进剂的供应和未达标推进剂的回收利用。试验后处理单元在试验准备阶段用于管路排空,试验完成后用于清洗和吹除。具有温控响应快、精度高、节能环保和推进剂持续循环供应等优点,进行液体火箭发动机的推进剂温控状态下的点火试验。本发明利用主温控单元、靶点补偿模块、推进剂循环供应模块和试验后处理单元实现液体火箭发动试验供应推进剂温度的精确控制。对发动机在不同推进剂温度下的性能指标进行评测,使得地面试验数据更加全面,为发动机的研制和优化提供数据支撑。
附图说明
图1是本发明一实施例的靶点补偿推进剂温控装置的主温控单元原理图;
图2是本发明一实施例的靶点补偿推进剂温控装置的温控装置原理图;
图3是本发明一实施例的靶点补偿推进剂温控装置的靶点补偿模块原理图;
图中,1.出液口,2.主动控温管,3.主温控箱体,4.排空阀,5.保温层,6.温控流量计,7.多点位温度传感器,8.出液阀,9.压力传感器,10.温控增压阀,11.温控增压口,12.温控泄压阀,13.温控泄压口,14.温控隔板,15.温控液位计,16.控温贮箱,17.推进剂Ⅰ,18.换热盘管,19.排空管,20.传感器测温头,21.控温层,22.手动排气阀,23.手动排气口,24.容器增压口,25.容器增压阀,26.容器压力传感器,27.容器放气阀,28.容器放气口29.容器液位计,30.推进剂容器,31.推进剂Ⅱ,32.容器底阀,33.主流量计,34.吹除阀,35.清洗阀,36.吹除单向阀,37.清洗过滤器,38.推进剂主阀,39.过滤器,40.手动回收阀,41.温控主阀,42.温控手阀,43.气动回流阀,44.玻璃视盅,45.气动回收阀,46.发动机,47.导热油箱体,48.控温导热油,49.推进剂盘管。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示,本发明提供一种靶点补偿推进剂温控装置,包括:主温控单元、靶点补偿模块、推进剂循环供应模块和试验后处理单元,其中,
所述主温控单元,用于进行初级温控,并实现温控推进剂的供应;
所述靶点补偿模块,用于实现推进剂管路沿程温度补偿,及供应靶点温度的精确控制;
所述推进剂循环供应模块,用于实现常温推进剂的持续供给,并对控温过程中的推进剂进行收集,并循环使用;
所述试验后处理单元,用于进行试验前的管路排空及试验后的清洗、吹除。
在此,本发明提供了一种快响应循环节能靶点补偿推进剂温控装置。本发明装置由主温控单元、靶点补偿模块、推进剂循环供应模块和试验后处理单元组成。主温控单元和靶点补偿模块用于推进剂温控和调节。推进剂循环供应模块用于常温推进剂的供应和未达标推进剂的回收利用。试验后处理单元在试验准备阶段用于管路排空,试验完成后用于清洗和吹除。具有温控响应快、精度高、节能环保和推进剂持续循环供应等优点,进行液体火箭发动机的推进剂温控状态下的点火试验。本发明利用主温控单元、靶点补偿模块、推进剂循环供应模块和试验后处理单元实现液体火箭发动试验供应推进剂温度的精确控制。对发动机在不同推进剂温度下的性能指标进行评测,使得地面试验数据更加全面,为发动机的研制和优化提供数据支撑。
图1是本发明一实施例的靶点补偿推进剂温控装置的主温控单元原理图;图2是本发明一实施例的靶点补偿推进剂温控装置的温控装置原理图;图3是本发明一实施例的靶点补偿推进剂温控装置的靶点补偿模块原理图;
图中,1.出液口,2.主动控温管,3.主温控箱体,4.排空阀,5.保温层,6.温控流量计,7.多点位温度传感器,8.出液阀,9.压力传感器,10.温控增压阀,11.温控增压口,12.温控泄压阀,13.温控泄压口,14.温控隔板,15.温控液位计,16.控温贮箱,17.推进剂Ⅰ,18.换热盘管,19.排空管,20.传感器测温头,21.控温层,22.手动排气阀,23.手动排气口,24.容器增压口,25.容器增压阀,26.容器压力传感器,27.容器放气阀,28.容器放气口29.容器液位计,30.推进剂容器,31.推进剂Ⅱ,32.容器底阀,33.主流量计,34.吹除阀,35.清洗阀,36.吹除单向阀,37.清洗过滤器,38.推进剂主阀,39.过滤器,40.手动回收阀,41.温控主阀,42.温控手阀,43.气动回流阀,44.玻璃视盅,45.气动回收阀,46.发动机,47.导热油箱体,48.控温导热油,49.推进剂盘管。
如图1~3所示,本发明的靶点补偿推进剂温控装置一实施例中,所述的主温控单元由出液口1、主温控箱体3、排空阀4、保温层5、温控流量计6、多点位温度传感器7、出液阀8、压力传感器9、温控增压阀10、温控增压口11、温控泄压阀12、温控泄压口13、温控隔板14、温控液位计15、控温贮箱16、推进剂Ⅰ17、换热盘管18、排空管19、传感器测温头20、控温层21、温控主阀41和温控手阀42组成,其中,主温控单元的零部组件均在主温控箱体3内,通过控温层21对推进剂Ⅰ17进行初级温控。
本发明的靶点补偿推进剂温控装置一实施例中,所述的温控主阀41用于控制主温控单元与推进剂循环供应模块的通断,可实现主温控单元的常温推进剂加注和试验过程中控温推进剂的供应。
本发明的靶点补偿推进剂温控装置一实施例中,所述控温层21,采用气体换热和换热盘管18相结合的方式对推进剂Ⅰ17进行温度控制。
本发明的靶点补偿推进剂温控装置一实施例中,所述的换热盘管18采用空间对称布局,根据多点位温度传感器7的温度数据,进行单个换热盘管18温控功率调节,使得推进剂Ⅰ17温度分布更加均匀,避免出现温度分层。
在此,所述的换热盘管18采取空间分层布局方式,并通过对进入单个换热盘管18的导热油的流量进行换热功率的控制,实现推进剂Ⅰ17的局部温度调节。
本发明的靶点补偿推进剂温控装置一实施例中,所述的排空管19接口位于控温贮箱16的底部,待试验完成后可将控温贮箱16内的推进剂Ⅰ17排空,同时具有排污的功能。
在此,所述排空管19,用于试验完成后将控温贮箱16内的推进剂Ⅰ17挤压到推进剂容器30中,完成排空。
本发明的靶点补偿推进剂温控装置一实施例中,所述多点位温度传感器7用于检测推进剂Ⅰ17空间各层的温度,为温度控制提供依据。
在此,所述多点位温度传感器7采取多点空间分层设计,具有更多的温度测点,有效避免推进剂Ⅰ17的温度分层和不均。
本发明的靶点补偿推进剂温控装置一实施例中,所述靶点补偿模块由主动控温管2、导热油箱体47、控温导热油48、推进剂盘管49组成。
本发明的靶点补偿推进剂温控装置一实施例中,所述导热油箱体47内有控温导热油48和推进剂盘管49,推进剂在推进剂盘管49内流动,通过控温导热油48对推进剂进行温度精调。
本发明的靶点补偿推进剂温控装置一实施例中,所述推进剂循环供应模块由手动排气阀22、手动排气口23、容器增压口24、容器增压阀25、容器压力传感器26、容器放气阀27、容器放气口28、容器液位计29、推进剂容器30、推进剂Ⅱ31、容器底阀32、主流量计33、推进剂主阀38、过滤器39、气动回流阀43和发动机46组成。
本发明的靶点补偿推进剂温控装置一实施例中,所述的靶点补偿模块,用于在发动机46的推进剂入口进行温度精确调节控制,并以主温控单元的调节温度为基点,进行推进剂温度的双向调节,达到快速响应,节能环保的目标。
本发明的靶点补偿推进剂温控装置一实施例中,所述气动回流阀43,用于将未达到目标温度的推进剂回流到推进剂容器30中,实现重复循环利用,充分利用该部分推进剂的潜热。
在此,所述的气动回流阀43用于未达温控目标的推进剂回流,推进剂沿主管路回流到推进剂容器30中,供再次使用,充分利用该部分推进剂中的潜热。
本发明的靶点补偿推进剂温控装置一实施例中,所述试验后处理单元由吹除阀34、清洗阀35、吹除单向阀36、清洗过滤器37、手动回收阀40、玻璃视盅44和气动回收阀45组成。
本发明的靶点补偿推进剂温控装置一实施例中,所述气动回收阀45,用于在打开时进行控温贮箱16吹除、排污。
下面结合附图所示进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式。
参见图1、2、3,主温控单元由1、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、41、42组成。通过控温层21对推进剂Ⅰ17进行初级温控,保温层5对管路、阀门和温控流量计6进行温度保持。靶点补偿模块由2、47、48、49组成,用于沿程推进剂热损补偿和供应靶点推进剂温度的精确控制。推进剂循环供应模块由22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、38、39、43、46组成,用于常温推进剂的持续供给,并对未达到控温目标的推进剂进行收集,循环使用。试验后处理单元由34、35、36、37、40、44、45组成,可实现试验前的管路排空及试验后的清洗、吹除。
具体实施过程如下:
初始状态:所有阀门均处于关闭状态,打开容器增压阀25,对推进剂容器30进行增压,打开容器底阀32、推进剂主阀38、温控主阀41、温控手阀42和出液阀8,常温推进剂Ⅱ31进入到控温贮箱16中,通过温控流量计6、温控液位计15可得到控温贮箱16内的液位信息,当加注量满足要求后,关闭推进剂主阀38和温控主阀41,开始对推进剂Ⅰ17进行温度调节。假设试验需求的推进剂温度为-5℃,在对推进剂Ⅰ17进行降温时,采取过冲的方式,将温度降低到-5.5℃。控温层21通过循环冷气进行降温,通过多点位温度传感器7对控温贮箱16内各点的推进剂Ⅰ17温度进行检测,通过对换热盘管18内的导热油流量控制实现单个换热盘管18的换热量的控制,实现不同区域推进剂Ⅰ17的温度调节,实现推进剂Ⅰ17空间各层的均匀降温,避免温度分层。多点位温度传感器7检测到的温度与目标温度-5.5℃差距较大时,增大换热盘管18内的导热油流量以及与外部推进剂Ⅰ17的温差,开启快速降温模式。当实时温度与目标温度的温差小于1℃时,换热盘管18主要用于调节控温贮箱16内各点的推进剂Ⅰ17温度的均匀性,利用控温层21内绕控温贮箱16循环流动的冷气进行降温。冷气降温温度惯性小,便于实现精确、快速控制。通过上述方式可以实现推进剂Ⅰ17的快速降温及温度的精确控制。待推进剂Ⅰ17温度满足要求后,打开温控增压阀10对控温贮箱16进行增压,打开温控主阀41、气动回流阀43进行管路预冷,推进剂Ⅰ17回流到推进剂容器30中,满足要求后,关闭气动回流阀43,进行发动机点火试验。靶点补偿模块可以对推进剂Ⅰ17沿程热损进行补偿,并且以主温控单元的控制温度为基点,进行±1℃的调节。实现发动机用推进剂的快响应、高精度控温。控温贮箱16内的推进剂Ⅰ17使用完毕后,重复上述过程。发动机试验完成后,关闭出液阀8,打开排空阀4、气动回流阀43,对控温贮箱16内的推进剂Ⅰ17进行排空,依次操作吹除阀34、清洗阀35,对管路系统进行中和、清洗和吹除,完成后关闭所有阀门。
本发明的快响应循环节能靶点补偿推进剂温控装置可以实现发动机试验过程中供应推进剂温度的精确控制。通过靶点补偿模块进行推进剂温度的精确控制、热损补偿和快速响应。未达到温度控制目标的推进剂可往复循环使用,充分利用温控后推进剂中的潜热,达到节能环保、高效节能的目标,具有良好的应用价值和推广前景。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
显然,本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种靶点补偿推进剂温控装置,其特征在于,包括:主温控单元、靶点补偿模块、推进剂循环供应模块和试验后处理单元,其中,
所述主温控单元,用于进行初级温控,并实现温控推进剂的供应;
所述靶点补偿模块,用于实现推进剂管路沿程温度补偿,及供应靶点温度的精确控制;
所述推进剂循环供应模块,用于实现常温推进剂的持续供给,并对控温过程中的推进剂进行收集,并循环使用;
所述试验后处理单元,用于进行试验前的管路排空及试验后的清洗、吹除。
2.如权利要求1所述的靶点补偿推进剂温控装置,其特征在于,所述主温控单元由出液口、主温控箱体、排空阀、保温层、温控流量计、多点位温度传感器、出液阀、压力传感器、温控增压阀、温控增压口、温控泄压阀、温控泄压口、温控隔板、温控液位计、控温贮箱、推进剂、换热盘管、排空管、传感器测温头、控温层、温控主阀和温控手阀组成,其中,主温控单元的零部组件均在主温控箱体内,通过控温层对推进剂进行初级温控。
3.如权利要求2所述的靶点补偿推进剂温控装置,其特征在于,所述的温控主阀用于控制主温控单元与推进剂循环供应模块的通断。
4.如权利要求2所述的靶点补偿推进剂温控装置,其特征在于,所述控温层,采用气体换热和换热盘管相结合的方式对推进剂进行温度控制。
5.如权利要求2所述的靶点补偿推进剂温控装置,其特征在于,所述换热盘管采用空间对称布局,根据多点位温度传感器的温度数据,进行单个换热盘管温控功率调节。
6.如权利要求2所述的靶点补偿推进剂温控装置,其特征在于,所述的排空管接口位于控温贮箱的底部,待试验完成后可将控温贮箱内的推进剂排空,同时具有排污的功能。
7.如权利要求2所述的靶点补偿推进剂温控装置,其特征在于,所述多点位温度传感器用于检测推进剂空间各层的温度,为温度控制提供依据。
8.如权利要求2所述的靶点补偿推进剂温控装置,其特征在于,所述靶点补偿模块由主动控温管、导热油箱体、控温导热油、推进剂盘管组成。
9.如权利要求8所述的靶点补偿推进剂温控装置,其特征在于,所述导热油箱体内有控温导热油和推进剂盘管,推进剂在推进剂盘管内流动,通过控温导热油对推进剂进行温度精调。
10.如权利要求8所述的靶点补偿推进剂温控装置,其特征在于,所述推进剂循环供应模块由手动排气阀、手动排气口、容器增压口、容器增压阀、容器压力传感器、容器放气阀、容器放气口、容器液位计、推进剂容器、推进剂、容器底阀、主流量计、推进剂主阀、过滤器、气动回流阀和发动机组成。
11.如权利要求10所述的靶点补偿推进剂温控装置,其特征在于,所述靶点补偿模块,用于在发动机的推进剂入口进行温度精确调节控制,并以主温控单元的调节温度为基点,进行推进剂温度的双向调节。
12.如权利要求10所述的靶点补偿推进剂温控装置,其特征在于,所述气动回流阀,用于将未达到目标温度的推进剂回流到推进剂容器中。
13.如权利要求10所述的靶点补偿推进剂温控装置,其特征在于,所述试验后处理单元由吹除阀、清洗阀、吹除单向阀、清洗过滤器、手动回收阀、玻璃视盅和气动回收阀组成。
14.如权利要求13所述的靶点补偿推进剂温控装置,其特征在于,所述气动回收阀,用于在打开时进行控温贮箱吹除、排污。
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