CN111928104B - 一种液氧甲烷火箭增压装置及液氧甲烷火箭 - Google Patents

一种液氧甲烷火箭增压装置及液氧甲烷火箭 Download PDF

Info

Publication number
CN111928104B
CN111928104B CN202011068782.4A CN202011068782A CN111928104B CN 111928104 B CN111928104 B CN 111928104B CN 202011068782 A CN202011068782 A CN 202011068782A CN 111928104 B CN111928104 B CN 111928104B
Authority
CN
China
Prior art keywords
liquid
rocket
storage tank
oxymethane
heat exchange
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
Application number
CN202011068782.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111928104A (zh
Inventor
彭小波
张玺
熊宴斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Star Smart Manufacturing Technology Co ltd
Beijing Interstellar Glory Technology Co Ltd
Beijing Star Glory Space Technology Co Ltd
Original Assignee
Beijing Star Smart Manufacturing Technology Co ltd
Beijing Interstellar Glory Space Technology Co Ltd
Beijing Interstellar Glory Technology Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Star Smart Manufacturing Technology Co ltd, Beijing Interstellar Glory Space Technology Co Ltd, Beijing Interstellar Glory Technology Co Ltd filed Critical Beijing Star Smart Manufacturing Technology Co ltd
Priority to CN202011068782.4A priority Critical patent/CN111928104B/zh
Publication of CN111928104A publication Critical patent/CN111928104A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111928104B publication Critical patent/CN111928104B/zh
Priority to EP21201173.8A priority patent/EP3981692B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/42—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using liquid or gaseous propellants
    • F02K9/60—Constructional parts; Details not otherwise provided for
    • F02K9/605—Reservoirs
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/42—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using liquid or gaseous propellants
    • F02K9/44—Feeding propellants
    • F02K9/50—Feeding propellants using pressurised fluid to pressurise the propellants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/002—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels for vessels under pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C7/00—Methods or apparatus for discharging liquefied, solidified, or compressed gases from pressure vessels, not covered by another subclass
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D1/00—Pipe-line systems
    • F17D1/02—Pipe-line systems for gases or vapours
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D3/00—Arrangements for supervising or controlling working operations
    • F17D3/01—Arrangements for supervising or controlling working operations for controlling, signalling, or supervising the conveyance of a product
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/213—Heat transfer, e.g. cooling by the provision of a heat exchanger within the cooling circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01—Shape
    • F17C2201/0128—Shape spherical or elliptical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/01—Mounting arrangements
    • F17C2205/0123—Mounting arrangements characterised by number of vessels
    • F17C2205/013—Two or more vessels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0352—Pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0388—Arrangement of valves, regulators, filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/011—Oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/016—Noble gases (Ar, Kr, Xe)
    • F17C2221/017—Helium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03—Mixtures
    • F17C2221/032—Hydrocarbons
    • F17C2221/033—Methane, e.g. natural gas, CNG, LNG, GNL, GNC, PLNG
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0107—Single phase
    • F17C2223/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0107—Single phase
    • F17C2223/013—Single phase liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2225/00—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
    • F17C2225/01—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2225/0107—Single phase
    • F17C2225/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/01—Propulsion of the fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0186—Applications for fluid transport or storage in the air or in space
    • F17C2270/0197—Rockets

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

本发明涉及液体火箭技术领域，具体涉及一种液氧甲烷火箭增压装置及液氧甲烷火箭。一种液氧甲烷火箭增压装置，包括：液氧贮箱，设有增压气体进口;液甲烷贮箱，内设有增压气瓶，所述增压气瓶通过管路与所述增压气体进口连通。本发明提供了一种在保证安全性的基础上，成本较低的液氧甲烷火箭增压装置及液氧甲烷火箭。

Description

一种液氧甲烷火箭增压装置及液氧甲烷火箭
技术领域
本发明涉及液体火箭技术领域，具体涉及一种液氧甲烷火箭增压装置及液氧甲烷火箭。
背景技术
液氧甲烷推进剂具有来源广泛、成本低、无毒环保、性能较高的特点，更加适宜于重复使用、低成本火箭运载器的使用要求，是未来航天运载器的理想液体动力选择之一。目前国内外多家航天企业正在研发液氧甲烷火箭及火箭发动机。增压系统用于提供液体火箭推进剂贮箱气枕压力，增压气体进入推进剂贮箱，膨胀后占据推进剂排出后的空间，对液体推进剂产生工作压力，一方面满足发动机飞行过程中所需要的发动机入口推进剂工作压力条件，另一方面用于满足维持火箭推进剂贮箱足够强度和刚度所需要的内压要求。
液体火箭的贮箱贮气式增压系统是指预先贮存在火箭上贮气装置内的增压介质以一定流量进入贮箱增压的方式。目前国内外常用的贮气式增压系统主要包括常温高压气态增压和低温高压气态增压。常温高压气态增压是指增压介质在常温下贮存在高压气瓶中，当需要增压时将气瓶中的气体输送到贮箱增压，增压气体进贮箱前可进行加温以提高增压效率。低温高压气态增压则是指将高压气瓶贮存在低温推进剂中，从而获得较高的贮气密度，可以减少增压气体贮气瓶的数量或体积，增加了火箭的有效载荷。由于液氧的强氧化性，把气瓶放在液氧贮箱内，复合材料气瓶中的非金属材料和铝合金内衬都有可能和液氧发生燃烧反应，存在较大的安全性问题。普通钛合金材料因其具有的比强度高、耐腐蚀性能好等优点，且具有优越的低温性能，可作为液氢、液氮、甚至液氦环境下使用的压力容器材料，在长征系列运载火箭气瓶增压系统中得到了稳定、可靠的应用，但是普通钛合金与液氧接触存在爆炸风险；而阻燃钛合金材料在正式应用在液氧环境前还需要更多的安全性试验，且其材料成本是普通钛合金的十倍甚至更高；其他与液氧相容性较好的材料如高温合金则存在着比重较大的缺点。因此，如何将增压气瓶与增压装置装配设置，以在保证系统的安全性的基础上降低成本是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有低温高压气态增压技术应用到液氧甲烷火箭中增压装置成本较高，存在安全隐患的缺陷，从而提供一种在保证安全性的基础上，成本较低的液氧甲烷火箭增压装置及液氧甲烷火箭。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种液氧甲烷火箭增压装置，包括：
液氧贮箱，设有增压气体进口;
液甲烷贮箱，内设有增压气瓶，所述增压气瓶通过管路与所述增压气体进口连通。
可选地，所述液甲烷贮箱内还设有换热结构，所述增压气瓶的出口与所述换热结构的进口连通，所述换热结构的出口与所述管路连通。
可选地，所述换热结构包括换热盘管和设于所述液甲烷贮箱内壁上部的支架，所述换热盘管安装在所述支架上。
可选地，所述管路暴露在所述液甲烷贮箱和液氧贮箱的外部。
可选地，所述换热结构的出口与所述增压气体进口之间的管路上设有气体流量调节结构。
可选地，所述气体流量调节结构包括串联设置的阀门和限流孔板。
可选地，所述阀门和限流孔板并联设置有多组。
可选地，还包括与所述气体流量调节结构并联设置的控制器和压力检测器，所述控制器接收所述压力检测器发送的信号，并控制所述气体流量调节结构的开闭。
可选地，还包括设于所述增压气体进口的消能器。
还提供了一种液氧甲烷火箭，包括本发明所述的液氧甲烷火箭增压装置。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的液氧甲烷火箭增压装置，将增压气瓶设于液甲烷贮箱内，由于甲烷腐蚀性弱，因此不管是钛合金还是铝合金的气瓶均可安全放置在液甲烷贮箱内，不会被腐蚀或发生燃烧爆炸，降低了安全隐患，同时由于无需研制新材料气瓶，因此成本较低。另外，增压气瓶贮存在低温液甲烷贮箱中，可以获得较高的贮气密度，减少增压气瓶的数量或体积，增加了火箭的有效载荷。
2.本发明提供的液氧甲烷火箭增压装置，液甲烷贮箱内换热结构的设置，在需要对系统进行增压时，增压气瓶中的低温气体通过液甲烷贮箱内的换热结构换热后，经管路和增压气体进口输送至液氧贮箱内，提高了换热能力，避免了与发动机的耦合，减少了对发动机的干扰，且减少了整个装置的重量，提高了运载能力。
3.本发明提供的液氧甲烷火箭增压装置，换热盘管的设置增加了增压气瓶中的低温气体与液甲烷贮箱内气枕气体的换热面积，保证了换热效果。
4.本发明提供的液氧甲烷火箭增压装置，管路暴露在液甲烷贮箱和液氧贮箱的外部，通过火箭飞行中的气动加热效应，使管路中的增压气体充分吸收外界环境中的热量，进一步提高了增压气体焓值，提高了增压效率。
5.本发明提供的液氧甲烷火箭增压装置，过滤器与增压气体进口之间气体流量调节结构、控制器和压力检测器的设置，使得控制器可以根据液氧贮箱内的压力调节进入液氧贮箱内的气体流量，进一步保证安全性，同时确保能够提供足够的压力。
6.本发明提供的液氧甲烷火箭增压装置，增压气体进口的消能器降低了进入液氧贮箱的增压气体流速，同时可以调整增压气体的流动方向，进一步提高安全性。
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为本发明提供的液氧甲烷火箭增压装置的示意图；
图2为本发明提供的液氧甲烷火箭增压装置的原理示意图。
附图标记说明：
1、液氧贮箱；2、液甲烷贮箱；3、增压气瓶；4、管路；5、换热盘管；6、过滤器；7、控制器；8、压力检测器；9、阀门；10、限流孔板；11、消能器；12、安全阀。
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。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1和2所示的液氧甲烷火箭增压装置的一种具体实施方式，增压气体为冷氦气，包括液氧贮箱1和液甲烷贮箱2，内部分别储存有液氧和液甲烷。液氧贮箱1和液甲烷贮箱2均为椭球形，且液氧贮箱1设置在液甲烷贮箱2的顶部，二者共用一个底壁，形成密封空间。液氧贮箱1的顶部设有增压气体进口;液甲烷贮箱2为自生增压，内侧壁上设有多个并联设置的增压气瓶3，增压气瓶3为球形，钛合金材质，内部储存有初始压力为23MPa，初始温度为112K的低温冷氦气。所述增压气瓶3通过管路4与所述增压气体进口连通。所述管路4经液甲烷贮箱2顶部的开口，沿液氧贮箱1的侧壁延伸至顶部的增压气体进口，以将大部分暴露在所述液甲烷贮箱2和液氧贮箱1的外部。
为提高换热能力，在所述液甲烷贮箱2内还设有换热结构，所述换热结构包括换热盘管5和设于所述液甲烷贮箱2内壁上部的支架，所述换热盘管5为钛合金材质，螺旋上升，形成多层环管，安装在所述支架上。所述增压气瓶3的出口与所述换热盘管5的进口连通，所述换热盘管5的出口与所述管路4连通。
为便于控制进入液氧贮箱1内的增压气体的流量，在所述换热结构的出口与所述增压气体进口之间的管路4上设有气体流量调节结构以及与所述气体流量调节结构并联设置的控制器7和压力检测器8。在管路4靠近气体流量调节结构的入口处设有过滤器6，以对增压气体进行过滤。所述气体流量调节结构包括串联设置的阀门9和限流孔板10。所述阀门9和限流孔板10并联设置有多组，阀门9为电磁阀。压力检测器8实时检测液氧贮箱1内的压力，并将测量得到的压力数据信号发送至控制器7，所述控制器7接收所述压力检测器8发送的信号并控制一个或多个阀门9的开闭，进而调节进入液氧贮箱1的气体流量。
当液氧贮箱1内的压力小于设定压力值时，控制器7打开阀门9，以使得增压气体通过管路4进入液氧贮箱1内，并保持状态；当液氧贮箱1内的压力大于设定压力值时，控制器7关闭阀门9，并保持状态。设定压力值包括阀门打开压力设定值和阀门关闭压力设定值，该设定值可以是常数，也可以是随时间变化的函数，根据需求设定。
为降低进入液氧贮箱1的增压气体流速和调整流动方向，在所述增压气体进口还设有消能器11。具体的，消能器11采用多层板打孔结构。
在液氧贮箱1的顶部还设有安全阀12，若液氧贮箱1内的压力大于或等于预设安全压力时，安全阀12开启，否则，安全阀12保持关闭。
增压气瓶3安装位置位于初始液甲烷液面之下，在飞行过程中随着液甲烷的消耗，液面降低，增压气瓶3逐渐露出液面。这样在增压气瓶3处于液面以下时，可保证即使在阀门9关闭状态下，管路4内的压力与增压气瓶3内的压力一致，但始终不超过初始增压气瓶3的压力。当增压气瓶3露出液面以后，增压气瓶3内的压力随着氦气的消耗已低于初始增压气瓶3的压力，这样即使在阀门9关闭状态下，管路4内的压力提高也不会使增压气瓶3和管路4内的压力超过初始增压气瓶3的压力，保证安全性。并且增压气瓶本体直接受到甲烷气枕内高温气加热，能增加瓶内氦气温度，在相同气瓶末压下减少瓶内剩余不可用氦气密度，提高利用效率。
当压力检测器8检测到液氧贮箱1内的压力小于设定压力值，需要对系统进行增压时，控制器7控制阀门9打开，增压气瓶3中的冷氦气与液甲烷贮箱2内的换热盘管5换热后，进入管路4中，经过滤器6过滤后，沿管路4输送至液氧贮箱1内，并在输送过程中充分吸收飞行中外界环境的热量。当压力检测器8检测到液氧贮箱1内的压力大于设定压力值时，控制器7控制阀门9关闭，停止增压。
还提供了一种液氧甲烷火箭，包括所述的液氧甲烷火箭增压装置。
作为替代的实施方式，液氧贮箱1和液甲烷贮箱2还可以独立设置，此时换热盘管5通过支架固定在液甲烷贮箱2的顶壁内部。
作为替代的实施方式，管路4还可以设置在设有通风口的整流罩内。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种液氧甲烷火箭增压装置，其特征在于，包括：
液氧贮箱（1），设有增压气体进口;
液甲烷贮箱（2），内设有增压气瓶（3），所述增压气瓶（3）通过管路（4）与所述增压气体进口连通。
2.根据权利要求1所述的液氧甲烷火箭增压装置，其特征在于，所述液甲烷贮箱（2）内还设有换热结构，所述增压气瓶（3）的出口与所述换热结构的进口连通，所述换热结构的出口与所述管路（4）连通。
3.根据权利要求2所述的液氧甲烷火箭增压装置，其特征在于，所述换热结构包括换热盘管（5）和设于所述液甲烷贮箱（2）内壁上部的支架，所述换热盘管（5）安装在所述支架上。
4.根据权利要求1-3任一项所述的液氧甲烷火箭增压装置，其特征在于，所述管路（4）暴露在所述液甲烷贮箱（2）和液氧贮箱（1）的外部。
5.根据权利要求2所述的液氧甲烷火箭增压装置，其特征在于，所述换热结构的出口与所述增压气体进口之间的管路（4）上设有气体流量调节结构。
6.根据权利要求5所述的液氧甲烷火箭增压装置，其特征在于，所述气体流量调节结构包括串联设置的阀门（9）和限流孔板（10）。
7.根据权利要求6所述的液氧甲烷火箭增压装置，其特征在于，所述阀门（9）和限流孔板（10）并联设置有多组。
8.根据权利要求5-7任一项所述的液氧甲烷火箭增压装置，其特征在于，还包括与所述气体流量调节结构并联设置的控制器（7）和压力检测器（8），所述控制器（7）接收所述压力检测器（8）发送的信号，并控制所述气体流量调节结构的开闭。
9.根据权利要求1-3任一项所述液氧甲烷火箭增压装置，其特征在于，还包括设于所述增压气体进口的消能器（11）。
10.一种液氧甲烷火箭，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的液氧甲烷火箭增压装置。
CN202011068782.4A 2020-10-09 2020-10-09 一种液氧甲烷火箭增压装置及液氧甲烷火箭 Active CN111928104B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011068782.4A CN111928104B (zh) 2020-10-09 2020-10-09 一种液氧甲烷火箭增压装置及液氧甲烷火箭
EP21201173.8A EP3981692B1 (en) 2020-10-09 2021-10-06 Pressurization device for rocket propelled by liquid oxygen and methane and rocket propelled by liquid oxygen and methane

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011068782.4A CN111928104B (zh) 2020-10-09 2020-10-09 一种液氧甲烷火箭增压装置及液氧甲烷火箭

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111928104A CN111928104A (zh) 2020-11-13
CN111928104B true CN111928104B (zh) 2020-12-22

Family

ID=73333704

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011068782.4A Active CN111928104B (zh) 2020-10-09 2020-10-09 一种液氧甲烷火箭增压装置及液氧甲烷火箭

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP3981692B1 (zh)
CN (1) CN111928104B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113309634B (zh) * 2021-05-17 2022-03-04 北京宇航系统工程研究所 一种液体运载火箭推进剂贮箱增压消能器
CN113955162B (zh) * 2021-10-19 2024-03-12 湖北航天技术研究院总体设计所 一种飞行器用供气供料装置
CN114252344B (zh) * 2021-12-20 2023-04-18 北京星际荣耀空间科技股份有限公司 一种无绝热层压力容器的低温液压测试装置及测试方法
CN114320664B (zh) * 2022-02-08 2024-08-23 北京星际荣耀科技有限责任公司 一种防冻结过冷装置及火箭
CN116025483B (zh) * 2022-12-30 2024-08-30 北京天兵科技有限公司 运载火箭增压系统及运载火箭
CN116293413B (zh) * 2022-12-30 2024-08-13 北京天兵科技有限公司 一种用于液体运载火箭的射前充气系统及方法
CN116006358B (zh) * 2022-12-30 2024-06-11 北京天兵科技有限公司 一种冷氦增压地面试验系统及方法
CN116696604B (zh) * 2023-07-15 2024-07-09 北京箭元科技有限责任公司 一种基于不锈钢可回收运载火箭贮箱消能装置

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7568352B2 (en) * 2006-02-22 2009-08-04 The Boeing Company Thermally coupled liquid oxygen and liquid methane storage vessel
CN107630769A (zh) * 2017-08-14 2018-01-26 上海宇航系统工程研究所 火箭氧箱冷氦加温增压系统
CN109281774A (zh) * 2018-12-03 2019-01-29 上海空间推进研究所 电动泵压式液氧甲烷空间推进系统
CN109366106A (zh) * 2018-11-28 2019-02-22 北京宇航系统工程研究所 一种适用于液氧环境的大容积钛合金气瓶、制造方法及其应用
CN109595468A (zh) * 2018-12-24 2019-04-09 西安交通大学 一种低温运载火箭冷氦气增压降温输送系统
CN109630316A (zh) * 2018-12-13 2019-04-16 西安航天动力研究所 一种用于运载火箭上面级及轨道转移飞行器的动力系统
CN110332060A (zh) * 2019-03-22 2019-10-15 北京蓝箭空间科技有限公司 液氧甲烷火箭及液氧甲烷火箭贮箱落压式增压设计方法
CN209726951U (zh) * 2019-01-31 2019-12-03 蓝箭航天空间科技股份有限公司 火箭液体贮箱推进剂输送系统及运载火箭
CN110566369A (zh) * 2019-08-27 2019-12-13 上海空间推进研究所 一种适用于大容量表面张力贮箱的补压式空间推进系统
CN209818182U (zh) * 2019-01-17 2019-12-20 蓝箭航天空间科技股份有限公司 双组元推进剂贮存和供应系统以及航天运载器
US20200011275A1 (en) * 2017-03-09 2020-01-09 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Methane/Oxygen Rocket Engine with Specific Impulse Enhancement by Hot Helium Infusion
CN110671232A (zh) * 2019-09-27 2020-01-10 北京宇航系统工程研究所 一种液氧温区冷氦增压系统
CN110705013A (zh) * 2019-08-22 2020-01-17 蓝箭航天空间科技股份有限公司 用于液态甲烷自生增压输送系统的仿真方法
CN111005821A (zh) * 2019-11-29 2020-04-14 北京航天动力研究所 一种膨胀循环液氧甲烷上面级发动机系统
CN210391595U (zh) * 2019-07-31 2020-04-24 蓝箭航天空间科技股份有限公司 一种液体运载火箭推进剂贮箱及多级火箭
CN111207010A (zh) * 2020-01-19 2020-05-29 上海交通大学 一种液氧温区冷氦直接增压地面试验装置及测试方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000248994A (ja) * 1999-03-01 2000-09-12 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd ロケットエンジンの推薬加圧装置
CN109339981B (zh) * 2018-12-10 2021-03-09 上海宇航系统工程研究所 一种运载火箭煤油箱冷氦的增压系统

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7568352B2 (en) * 2006-02-22 2009-08-04 The Boeing Company Thermally coupled liquid oxygen and liquid methane storage vessel
US20200011275A1 (en) * 2017-03-09 2020-01-09 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Methane/Oxygen Rocket Engine with Specific Impulse Enhancement by Hot Helium Infusion
CN107630769A (zh) * 2017-08-14 2018-01-26 上海宇航系统工程研究所 火箭氧箱冷氦加温增压系统
CN109366106A (zh) * 2018-11-28 2019-02-22 北京宇航系统工程研究所 一种适用于液氧环境的大容积钛合金气瓶、制造方法及其应用
CN109281774A (zh) * 2018-12-03 2019-01-29 上海空间推进研究所 电动泵压式液氧甲烷空间推进系统
CN109630316A (zh) * 2018-12-13 2019-04-16 西安航天动力研究所 一种用于运载火箭上面级及轨道转移飞行器的动力系统
CN109595468A (zh) * 2018-12-24 2019-04-09 西安交通大学 一种低温运载火箭冷氦气增压降温输送系统
CN209818182U (zh) * 2019-01-17 2019-12-20 蓝箭航天空间科技股份有限公司 双组元推进剂贮存和供应系统以及航天运载器
CN209726951U (zh) * 2019-01-31 2019-12-03 蓝箭航天空间科技股份有限公司 火箭液体贮箱推进剂输送系统及运载火箭
CN110332060A (zh) * 2019-03-22 2019-10-15 北京蓝箭空间科技有限公司 液氧甲烷火箭及液氧甲烷火箭贮箱落压式增压设计方法
CN210391595U (zh) * 2019-07-31 2020-04-24 蓝箭航天空间科技股份有限公司 一种液体运载火箭推进剂贮箱及多级火箭
CN110705013A (zh) * 2019-08-22 2020-01-17 蓝箭航天空间科技股份有限公司 用于液态甲烷自生增压输送系统的仿真方法
CN110566369A (zh) * 2019-08-27 2019-12-13 上海空间推进研究所 一种适用于大容量表面张力贮箱的补压式空间推进系统
CN110671232A (zh) * 2019-09-27 2020-01-10 北京宇航系统工程研究所 一种液氧温区冷氦增压系统
CN111005821A (zh) * 2019-11-29 2020-04-14 北京航天动力研究所 一种膨胀循环液氧甲烷上面级发动机系统
CN111207010A (zh) * 2020-01-19 2020-05-29 上海交通大学 一种液氧温区冷氦直接增压地面试验装置及测试方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3981692B1 (en) 2024-05-29
EP3981692A1 (en) 2022-04-13
CN111928104A (zh) 2020-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111928104B (zh) 一种液氧甲烷火箭增压装置及液氧甲烷火箭
US10415756B2 (en) Tank
US6860923B2 (en) Onboard hydrogen storage unit with heat transfer system for use in a hydrogen powered vehicle
CN108644604B (zh) 低温杜瓦容器以及低温高压储氢系统
US6293110B1 (en) Hydrogen cooled hydride storage unit
CN110671232B (zh) 一种液氧温区冷氦增压系统
CN105179933B (zh) 以lng为燃料的通用飞机动力系统及其燃料供应方法
WO2021008620A1 (zh) 双燃料超大型集装箱船供气系统及超大型集装箱船
CN113422087B (zh) 车载低温液氢燃料电池系统及燃料电池换热方法
CN110544784A (zh) 高压复合金属氢化物储氢系统为氢源的燃料电池物流车
CN105570663A (zh) Lng储罐组件以及lng温度控制方法
US6823931B1 (en) Hydrogen cooled hydride storage unit incorporating porous encapsulant material to prevent alloy entrainment
CN110017222B (zh) 车辆及其天然气供气系统
CN217843508U (zh) 液氢增压系统、车辆
CN117028838A (zh) 一种液氢储供系统集成调节装置及方法
CN115411300B (zh) 一种燃料电池液氢系统
CN113879502B (zh) 一种基于外浸式合金储氢技术的船用燃料电池供氢系统
CN104751909B (zh) 核电站容器加压蓄能系统
CN207795424U (zh) 车辆及其天然气供气系统
CN214171965U (zh) 以lng为燃料的模块化动力系统
CN113418135B (zh) 一种新型船用lng燃料的自增压供气系统及其控制方法
RU2382268C2 (ru) Топливный бак и установка для хранения и подачи газа
CN216046842U (zh) 一种新型船用lng燃料的自增压供气系统
CN220957921U (zh) 一种夹套换热式储放氢装置
CN221195216U (zh) 一种液体运载火箭的增压系统

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
CP03 Change of name, title or address

Address after: 100045 1-14-214, 2nd floor, 136 Xiwai street, Xicheng District, Beijing

Patentee after: Beijing Star glory Space Technology Co.,Ltd.

Patentee after: Beijing Star glory Technology Co.,Ltd.

Patentee after: Beijing Star smart Manufacturing Technology Co.,Ltd.

Address before: 329, floor 3, building 1, No. 9, Desheng South Street, Daxing Economic and Technological Development Zone, Beijing 100176

Patentee before: BEIJING XINGJIRONGYAO SPACE TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Patentee before: Beijing Star glory Technology Co.,Ltd.

Patentee before: Beijing Star smart Manufacturing Technology Co.,Ltd.

CP03 Change of name, title or address