CN109681346B - 用于常温有毒火箭发动机的管路系统以及试验供应设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种用于常温有毒火箭发动机的管路系统以及试验供应设备，涉及火箭发动机技术领域，包括增压气路、挤压气路以及抽真空组件；增压气路包括顺次连接的第一手动截止阀、减压器、第二手动截止阀、第一气动阀、第一单向阀和高压储箱；挤压气路包括连接在减压器和第二手动截止阀之间的第四手动截止阀，第四手动截止阀后方顺次连接第二单向阀和第二过滤器，第二过滤器后方并联连接有第一气路和第二气路，第一气路和第二气路上分别设置有第十手动截止阀和第十三手动截止阀；抽真空组件包括设置在第一气路上的第九手动截止阀和第十一手动截止阀，以及设置在第二气路上的第十二手动截止阀和第十四手动截止阀。

Description

用于常温有毒火箭发动机的管路系统以及试验供应设备

技术领域

本发明涉及火箭发动机技术领域，尤其是涉及一种用于常温有毒火箭发动机的管路系统以及试验供应设备。

背景技术

大型液体火箭发动机在航空航天领域具有巨大的需求量，人类太空探索都需要大推力的液体火箭发动机作为支撑，现有的大型运载火箭仍有许多采用双组元自燃推进剂，如欧空局的阿里安4系列运载火箭、美国的大力神系列运载火箭，以及中国的长征二号、长征三号系列运载火箭。

双组元推进剂具有比冲高的优点，但双组元自燃推进剂的毒性，火箭发动机相关试验开展较少，仍需进一步的研究。现有试验系统四氧化二氮和肼类推进剂试验后，由于其毒性，试验场所中储箱内不能长期存放，未使用的推进剂只能中和处理后废弃，无法再次使用，试验系统存在资源浪费，成本高和试验准备周期长等问题。双组元推进剂由于其毒性，不适于暴露于空气中，应尽量减少其用量与泄漏量，确保试验人员安全，降低试验场所毒性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于常温有毒火箭发动机的管路系统以及试验供应设备，以解决现有技术中存在的双组元推进剂容易泄露，造成实验人员存在人身安全隐患的技术问题。

本发明提供的一种用于常温有毒火箭发动机的管路系统，包括增压气路、挤压气路以及抽真空组件；

所述增压气路包括顺次连接的第一手动截止阀、减压器、第二手动截止阀、第一气动阀、第一单向阀和高压储箱；

所述挤压气路包括连接在所述减压器和所述第二手动截止阀之间的第四手动截止阀，所述第四手动截止阀后方顺次连接第二单向阀和第二过滤器，所述第二过滤器后方并联连接有第一气路和第二气路，所述第一气路和所述第二气路上分别设置有第十手动截止阀和第十三手动截止阀，用于引入中和剂；

所述抽真空组件包括设置在所述第一气路上的第九手动截止阀和第十一手动截止阀，以及设置在所述第二气路上的第十二手动截止阀和第十四手动截止阀；所述第十一手动截止阀和第十四手动截止阀均连接有真空泵；

所述第二单向阀和所述第二过滤器之间还连接有第三气动阀，所述第三气动阀通过第五手动截止阀与所述高压储箱连接。

进一步的，还包括常压储箱；

所述常压储箱的入口连接有第八手动截止阀，用于接入增压气源；

所述常压储箱的出口顺次连接有第七手动截止阀、第六手动截止阀和第一过滤器，所述第一过滤器后方连接在所述第三气动阀和所述第五手动截止阀之间。

进一步的，还包括中和剂池；

所述高压储箱与所述中和剂池之间顺次连接有第二气动阀和连接孔板。

进一步的，所述第一气路上还设置有第四气动阀，所述第四气动阀与所述第十一手动截止阀并联设置，且该第四气动阀还顺次连接第三单向阀和第一电磁阀；

所述第二气路上还设置有第二电磁阀，所述第二电磁阀与所述第十四手动截止阀并联设置，且该第二电磁阀还顺次连接第四单向阀和第三电磁阀。

进一步的，所述增压气路还包括第一压力传感器、第一压力表、第二压力传感器和第三手动截止阀；

所述第一压力传感器和所述第一压力表顺次连接在所述减压器和所述第二手动截止阀之间，所述第二压力传感器连接在所述第一单向阀和所述高压储箱之间；

所述第三手动截止阀与所述第四手动截止阀相互并联连接在所述减压器和所述第二手动截止阀之间。

进一步的，所述第一气路上还设置有第一流量计和第三压力传感器；所述第一流量计和所述第三压力传感器顺次连接在所述第九手动截止阀和第十手动截止阀之间；

所述第二气路上还设置有第二流量计和第四压力传感器；所述第二流量计和所述第四压力传感器顺次连接在所述第十二手动截止阀和第十三手动截止阀之间。

进一步的，所述高压储箱上还设置有第二压力表和第一安全阀。

进一步的，所述常压储箱上设置有第三压力表和第二安全阀。

本申请还提供了一种用于常温有毒火箭发动机的试验供应设备，包括所述的管路系统。

进一步的，包括相互并联设置的两路所述管路系统；

其中一路所述管路系统用于接入发动机氧化剂，另一路所述管路系统用于接入发动机燃料。

在上述技术方案中，由于设置了挤压气路以及抽真空组件，所以能够在管路填充和管路泄放过程中避免四氧化二氮或者肼类有毒推进剂泄露。能够有效的保证试验人员安全，降低试验场所毒性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例提供的管路系统的第一结构示意图；

图2为本发明一个实施例提供的管路系统的第二结构示意图；

图3为本发明一个实施例提供的管路系统的第三结构示意图；

图4为本发明一个实施例提供的氧化剂和燃料并联的管路系统的结构示意图。

附图标记：

1-第一手动截止阀；2-减压器；

3-第一压力传感器；4-第一压力表；

5-第二手动截止阀；6-第一气动阀；

7-第一单向阀；8-第二压力传感器；

9-第二压力表；10-第二气动阀；

11-连接孔板；12-第三手动截止阀；

13-第四手动截止阀；14-第二单向阀；

15-第三气动阀；16-第五手动截止阀；

17-第一安全阀；18-第一过滤器；

19-第六手动截止阀；20-第七手动截止阀；

21-第八手动截止阀；22-第三压力表；

23-第二安全阀；24-第二过滤器；

25-第九手动截止阀；26-第一流量计；

27-第三压力传感器；28-第十手动截止阀；

29-第四气动阀；30-第十一手动截止阀；

31-真空泵；32-第三单向阀；

33-第一电磁阀；34-第十二手动截止阀；

35-第二流量计；36-第四压力传感器；

37-第十三手动截止阀；38-第二电磁阀；

39-第十四手动截止阀；40-第四单向阀；

41-第三电磁阀；42-高压储箱；

43-常压储箱。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明一个实施例提供的管路系统的第一结构示意图；图4为本发明一个实施例提供的氧化剂和燃料并联的管路系统的结构示意图。如图1或图4所示，本实施例提供的一种用于常温有毒火箭发动机的管路系统，包括增压气路、挤压气路以及抽真空组件；

所述增压气路包括顺次连接的第一手动截止阀1、减压器2、第二手动截止阀5、第一气动阀6、第一单向阀7和高压储箱42；

所述挤压气路包括连接在所述减压器2和所述第二手动截止阀5之间的第四手动截止阀13，所述第四手动截止阀13后方顺次连接第二单向阀14和第二过滤器24，所述第二过滤器24后方并联连接有第一气路和第二气路，所述第一气路和所述第二气路上分别设置有第十手动截止阀28和第十三手动截止阀37，用于引入中和剂；

所述抽真空组件包括设置在所述第一气路上的第九手动截止阀25和第十一手动截止阀30，以及设置在所述第二气路上的第十二手动截止阀34和第十四手动截止阀39；所述第十一手动截止阀30和第十四手动截止阀39均连接有真空泵31；

所述第二单向阀14和所述第二过滤器24之间还连接有第三气动阀15，所述第三气动阀15通过第五手动截止阀16与所述高压储箱42连接。

通过上述技术方案，由于设置了挤压气路以及抽真空组件，所以能够在管路填充和管路泄放过程中避免四氧化二氮或者肼类有毒推进剂泄露。保证试验人员安全，降低试验场所毒性。

针对管路填充时，在对管路抽真空的过程中，打开第九手动截止阀25、第十一手动截止阀30、第十二手动截止阀34和第十四手动截止阀39，然后使用真空泵31将管路内抽至真空状态，当抽真空操作完毕以后，便关闭第十一手动截止阀30和第十四手动截止阀39，打开第五手动截止阀16即可。该管路可以适用于氧化剂运输，也可以适用于燃料运输，本领域技术人员可以根据需求选择使用，或者采用两套管路并联使用，以实现对氧化剂和燃料的运输，在此便不作限定。

而针对管路泄放时，首先对管路进行泄压，泄压完毕后打开第四手动截止阀13、第十手动截止阀28以及第十三手动截止阀37，对第一气路以及第二气路进行管路氮气吹除。当管路中液体清理完毕后，关闭第四手动截止阀13、第十手动截止阀28以及第十三手动截止阀37即可。

同理，如图4所示，该管路可以适用于氧化剂排放，也可以适用于燃料排放，本领域技术人员可以根据需求选择使用，或者采用两套管路并联使用，以实现对氧化剂和燃料的排放，在此便不作限定。

而进行推力室独立试验主要工作流程为，首先调节所有气动截止阀的操纵气体压力至设计值，保证各气动截止阀驱动所需压力。然后调节增压气路，将减压器2后的气压调节至设计值，给氧化剂或燃料(四氧化二氮和肼类)输出介质压力提供保证。最后调节试验的吹除压力为设计值。

图2为本发明一个实施例提供的管路系统的第二结构示意图；如图2所示，还包括常压储箱43；

所述常压储箱43的入口连接有第八手动截止阀21，用于接入增压气源；

所述常压储箱43的出口顺次连接有第七手动截止阀20、第六手动截止阀19和第一过滤器18，所述第一过滤器18后方连接在所述第三气动阀15和所述第五手动截止阀16之间。

优选的，所述常压储箱43上设置有第三压力表22和第二安全阀23。

由上可知，还设置了对氧化剂或燃料(四氧化二氮和肼类)的常压储箱43进行推进剂填充的管路，通过槽车对其直接进行充填。通过上述常压储箱43和高压储箱42的配合，能够在常温有毒火箭发动机试验系统中通过高压氮气挤压实现对氧化剂或燃料(四氧化二氮和肼类)在高压储箱42和常压储箱43之间转运，这种转运方式可以防止有毒物质泄漏。

具体的，主要的方式利用槽车充填常压储箱43后，通过常压储箱43填充高压储箱42。例如，当四氧化二氮常压储箱43填充后，打开第七手动截止阀20，打开第六手动截止阀19，打开第五手动截止阀16，之后打开第八手动截止阀21，通过氮气挤压四氧化二氮常压储箱43对四氧化二氮高压储箱42进行充填，充填完毕后关闭第八手动截止阀21，关闭第六手动截止阀19，关闭第五手动截止阀16，待管路中残留液体放气完毕后关闭第七手动截止阀20，至此氧化剂储箱充填完毕。同理，该管路可以适用于氧化剂的填充，也可以适用于燃料的填充，本领域技术人员可以根据需求选择使用，或者采用两套管路并联使用，以实现对氧化剂和燃料的填充，在此便不作限定。

图3为本发明一个实施例提供的管路系统的第三结构示意图；如图3所示，还包括中和剂池；

所述高压储箱42与所述中和剂池之间顺次连接有第二气动阀10和连接孔板11。

利用所述中和剂池可以对泄放的气体进行中和，具体的，关闭第二手动截止阀5和第一气动阀6，打开第二气动阀10，对增压管路及罐体进行泄压，使泄压气体进入中和池，当气体泄放完毕之后，关闭第二气动阀10即可。同理，该管路可以适用于氧化剂的中和，也可以适用于燃料的中和。当对氧化剂(四氧化二氮)进行中和的时候，所述中和池内可采用碳酸氢钠水溶液，当对氧化剂(肼类)进行中和的时候，所述中和池内可采用高锰酸钾水溶液。本领域技术人员可以根据需求选择使用，或者采用两套管路并联使用，以实现对氧化剂和燃料的填充，在此便不作限定。

进一步的，所述第一气路上还设置有第四气动阀29，所述第四气动阀29与所述第十一手动截止阀30并联设置，且该第四气动阀29还顺次连接第三单向阀32和第一电磁阀33；

所述第二气路上还设置有第二电磁阀38，所述第二电磁阀38与所述第十四手动截止阀39并联设置，且该第二电磁阀38还顺次连接第四单向阀40和第三电磁阀41。

根据上述技术方案，可以通过时序操作，打开或是关闭第三气动阀15、第四气动阀29和第二电磁阀38，其操作顺序通过电脑时序来控制。待试验结束之后，对管路系统进行关闭操作，首先关闭燃料及氧化剂输运系统，根据实际试验用到的试验系统，关闭第三气动阀15、第四气动阀29和第二电磁阀38。根据实际试验用到的试验系统，打开第一电磁阀33和第三电磁阀41进行发动机氮气吹除。该管路可以适用于氧化剂管路的氮气吹除，也可以适用于燃料管路的氮气吹除，本领域技术人员可以根据需求选择使用，或者采用两套管路并联使用，以实现对氧化剂和燃料管路的氮气吹除，在此便不作限定。

进一步的，所述增压气路还包括第一压力传感器3、第一压力表4、第二压力传感器8和第三手动截止阀12；

所述第一压力传感器3和所述第一压力表4顺次连接在所述减压器2和所述第二手动截止阀5之间，所述第二压力传感器8连接在所述第一单向阀7和所述高压储箱42之间；

所述第三手动截止阀12与所述第四手动截止阀13相互并联连接在所述减压器2和所述第二手动截止阀5之间。

优选的，所述高压储箱42上还设置有第二压力表9和第一安全阀17。

在试验准备时，需要确认所有的手动截止阀及气动截止阀处于关闭状态，调节驱动气路出口压力至气动截止阀所需压力要求，至此所有的气动截止阀所需气源得到保证。调节吹除气路出口压力至所需的吹除压力值，至此管路系统吹除气体调节完毕。随后打开第一手动截止阀1，调节减压器2使输出压力为所需压力大小，通过第一压力传感器3和第一压力表4进行指示，若调错输出压力则通过打开第三手动截止阀12来进行放气泄压，之后打开第二手动截止阀5和第一气动阀6，通过第二压力传感器8和第二压力表9进行指示，高压储箱42至所需压力，至此增压管路调节完毕。该管路可以适用于氧化剂的调节，也可以适用于燃料的调节，本领域技术人员可以根据需求选择使用，或者采用两套管路并联使用，以实现对氧化剂和燃料的调节，在此便不作限定。

优选的，所述第一气路上还设置有第一流量计26和第三压力传感器27；所述第一流量计26和所述第三压力传感器27顺次连接在所述第九手动截止阀25和第十手动截止阀28之间；

所述第二气路上还设置有第二流量计35和第四压力传感器36；所述第二流量计35和所述第四压力传感器36顺次连接在所述第十二手动截止阀34和第十三手动截止阀37之间。

本申请还提供了一种用于常温有毒火箭发动机的试验供应设备，包括所述的管路系统。

进一步的，包括相互并联设置的两路所述管路系统；

其中一路所述管路系统用于接入发动机氧化剂，另一路所述管路系统用于接入发动机燃料。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种用于常温有毒火箭发动机的管路系统，其特征在于，包括增压气路、挤压气路以及抽真空组件；

所述增压气路包括顺次连接的第一手动截止阀、减压器、第二手动截止阀、第一气动阀、第一单向阀和高压储箱；

所述挤压气路包括连接在所述减压器和所述第二手动截止阀之间的第四手动截止阀，所述第四手动截止阀后方顺次连接第二单向阀和第二过滤器，所述第二过滤器后方并联连接有第一气路和第二气路，所述第一气路和所述第二气路上分别设置有第十手动截止阀和第十三手动截止阀，用于引入中和剂；

所述抽真空组件包括设置在所述第一气路上的第九手动截止阀和第十一手动截止阀，以及设置在所述第二气路上的第十二手动截止阀和第十四手动截止阀；所述第十一手动截止阀和第十四手动截止阀均连接有真空泵；

所述第二单向阀和所述第二过滤器之间还连接有第三气动阀，所述第三气动阀通过第五手动截止阀与所述高压储箱连接。

2.根据权利要求1所述的管路系统，其特征在于，还包括常压储箱；

所述常压储箱的入口连接有第八手动截止阀，用于接入增压气源；

所述常压储箱的出口顺次连接有第七手动截止阀、第六手动截止阀和第一过滤器，所述第一过滤器后方连接在所述第三气动阀和所述第五手动截止阀之间。

3.根据权利要求1所述的管路系统，其特征在于，还包括中和剂池；

所述高压储箱与所述中和剂池之间顺次连接有第二气动阀和连接孔板。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的管路系统，其特征在于，所述第一气路上还设置有第四气动阀，所述第四气动阀与所述第十一手动截止阀并联设置，且该第四气动阀还顺次连接第三单向阀和第一电磁阀；

所述第二气路上还设置有第二电磁阀，所述第二电磁阀与所述第十四手动截止阀并联设置，且该第二电磁阀还顺次连接第四单向阀和第三电磁阀。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的管路系统，其特征在于，所述增压气路还包括第一压力传感器、第一压力表、第二压力传感器和第三手动截止阀；

所述第一压力传感器和所述第一压力表顺次连接在所述减压器和所述第二手动截止阀之间，所述第二压力传感器连接在所述第一单向阀和所述高压储箱之间；

所述第三手动截止阀与所述第四手动截止阀相互并联连接在所述减压器和所述第二手动截止阀之间。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的管路系统，其特征在于，所述第一气路上还设置有第一流量计和第三压力传感器；所述第一流量计和所述第三压力传感器顺次连接在所述第九手动截止阀和第十手动截止阀之间；

所述第二气路上还设置有第二流量计和第四压力传感器；所述第二流量计和所述第四压力传感器顺次连接在所述第十二手动截止阀和第十三手动截止阀之间。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的管路系统，其特征在于，所述高压储箱上还设置有第二压力表和第一安全阀。

8.根据权利要求2所述的管路系统，其特征在于，所述常压储箱上设置有第三压力表和第二安全阀。

9.一种用于常温有毒火箭发动机的试验供应设备，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的管路系统。

10.根据权利要求9所述的试验供应设备，其特征在于，包括相互并联设置的两路所述管路系统；

其中一路所述管路系统用于接入发动机氧化剂，另一路所述管路系统用于接入发动机燃料。

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