CN112282971A - 一种燃气自增压用固体燃气启动器 - Google Patents

一种燃气自增压用固体燃气启动器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种燃气自增压用固体燃气启动器,属于固体燃气启动器,解决现有固体燃气启动器输出燃气温度高的问题,本发明包括壳体以及设置在壳体头部的电爆管,壳体内部设有内腔,内腔尾部设置有排气板,排气板的外壁与壳体连接;壳体的尾部设置有用于隔绝外部气氛的膜片;内腔内自左至右依次设置有点火药盒、火药装药、金属丝网、第一多孔挡板、降温组件以及过滤组件;用于姿控发动机燃气自增压系统使用需求,本发明具有降低燃气输出温度的优点。

Description

一种燃气自增压用固体燃气启动器
技术领域
本发明涉及固体燃气启动器,具体涉及一种燃气自增压用固体燃气启动器。
背景技术
姿轨控发动机系统用于火箭或者卫星等飞行器的姿态控制,为了实现长期贮存、灵活响应、便于勤务的目标,采用了燃气自增压技术;由于燃气自增压系统需要一定的初始启动压力,因此需配套一种启动产品,在较短时间内给系统提供所需初始动力。
现有发动机增压初始动力源主要有高压气瓶、电动机和固体燃气启动器。
其中,高压气瓶因其使用维护复杂且长期贮存安全性较差,电动机所需能量较大且系统结构复杂,不能满足发动机系统要求,因此,发动机系统多采用固体燃气启动方案。
但现有的固体燃气启动器主要存在以下不足:输出燃气温度高,一般大于2200K,高温燃气易对下游的活塞组件产生烧蚀;燃气中含有大量固体大粒径残渣,易导致活塞运动部件摩擦力增大或卡死,降低工作效率或不能工作;启动器出口易因长期贮存导致密封性能较低,使启动器出口下游增压容腔内存在的肼类气氛进入启动器内腔,直接影响启动器的工作性能。
发明内容
本发明的目的在于:解决现有固体燃气启动器输出燃气温度高,高温燃气易对下游活塞组件产生烧蚀的问题,本发明提供一种燃气自增压用固体燃气启动器,用于火箭或者卫星等飞行器的姿态控制。
为实现上述目的,本发明所提供的技术解决方案是:
一种燃气自增压用固体燃气启动器,包括壳体以及设置在壳体头部的电爆管,所述壳体内部设有内腔,所述内腔尾部设置有排气板,所述排气板的外壁与壳体连接;
其特殊之处在于:所述内腔内自左至右依次设置有点火药盒、火药装药、金属丝网、第一多孔挡板、降温组件以及过滤组件;
所述点火药盒与壳体的内壁连接,所述点火药盒的前端与电爆管通过设置在壳体上的通孔相连通,所述火药装药自由装填在内腔中,两端各通过4个非金属固定块与壳体连接;
所述壳体的尾部设置有用于提高点火压力和隔绝外部气氛的膜片。
进一步地,所述排气板的前端设置有腔体,所述金属丝网、第一多孔挡板、降温组件以及过滤组件自左至右依次设置在腔体内。
进一步地,所述过滤组件由100目~400目钼网和多孔挡板组成,采用点焊连接,嵌装在排气板内;
所述降温组件为多孔金属框内装刚玉砂,嵌装在排气板内;
所述第一多孔挡板嵌装在排气板内;
所述金属丝网过盈安装在排气板内。
进一步地,所述刚玉砂的直径为1mm~3mm,刚玉砂吸收燃气的热量,实现燃气的降温。
进一步地,所述金属丝网为圆柱状,由直径为0.4mm~0.8mm的不锈钢丝压制而成。
进一步地,所述壳体的前端通过螺纹与电爆管连接,所述壳体的后端通过螺纹与排气板连接。
进一步地,所述火药装药由双基推进剂制成,所述火药装药的药型为圆柱状内外孔全燃面燃烧结构,双基推进剂理论燃烧温度1688K,输出燃气温度低、固体残渣率低。
进一步地,所述过滤组件包括钼网和第二多孔挡板,所述钼网与第二多孔挡板连接,起到过滤燃气中大量固体大粒径残渣的作用。
进一步地,所述电爆管的外壁周向设置有凸缘,所述壳体头部的内壁周向设置有与凸缘配合的凹槽,所述凹槽内设置有密封垫,所述电爆管与壳体连接时,凸缘抵紧密封垫将电爆管与壳体密封;提高启动器出口的密封性。
进一步地,所述膜片为不锈钢,在一个端面预制“米”字型刻痕,厚度为0.1mm~0.15mm。
进一步地,所述排气板为不锈钢,喉部直径为0.5~1.0mm,数量为5~10个。
本发明的优点是:
1、本发明采用双基推进剂,输出燃气温度低、固体残渣率低;
2、本发明采用第二通孔安装架、金属丝网刚玉砂和钼网组合结构实现燃气降温和过滤,通过热传递实现燃气的降温,进而避免高温燃气易对下游活塞组件产生的烧蚀;
3、本发明通过金属丝网在排气板内形成第一喉道,第一多孔挡板在排气板内形成第二喉道,降温组件在排气板内形成第三喉道,过滤组件在排气板内形成第四道喉道;采用多喉道设计,可进一步降低燃气温度,并对输出燃气进行分流,减小燃气对下游组件冲刷;
4、本发明通过设置凸缘、凹槽以及密封垫,电爆管与壳体连接时,凸缘抵紧密封垫将电爆管与壳体密封;
5、本发明通过壳体尾部设置膜片,避免外部气氛环境影响启动器内的火药装药等组件,提高启动器出口的密封性;膜片在端面预制米字型刻痕是提高点火压力。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构示意图;
附图标号如下:1-电爆管,2-壳体,3-点火药盒,4-火药装药,5-金属丝网,6-第一多孔挡板,7-降温组件,8-过滤组件,9-排气板,10-膜片。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步的详细描述:
如图1所示,本实施例提供一种燃气自增压用固体燃气启动器,包括电爆管1、壳体2、点火药盒3、火药装药4、金属丝网5、第一多孔挡板6、降温组件7、过滤组件8、排气板9以及膜片10。
电爆管1采用双桥钝感电爆管,与壳体2的头部采用螺纹连接;电爆管1的外壁周向设置有凸缘,壳体2头部的内壁周向设置有与凸缘配合的凹槽,凹槽内设置有密封垫,电爆管1与壳体2连接时,凸缘抵紧密封垫将电爆管1与壳体2密封;密封垫优选石棉垫圈。
点火药盒3的外壳采用赛璐璐材料粘接而成,内装多个圆柱状点火药粒,点火药为硼/硝酸钾,点火药盒3与壳体2采用胶液粘接。
火药装药4采用双基推进剂,药型为圆柱状内外孔燃烧结构,火药装药4自由装填在内腔中,两端各通过4个非金属固定块与壳体2连接,双基推进剂理论燃烧温度1200K~1700K,本实施例中优选1688K。
壳体2的尾部开设有腔体,金属丝网5、第一多孔挡板6、降温组件7以及过滤组件8自左至右依次位于腔体内。
金属丝网5由直径为取值范围为0.4mm~0.8mm的不锈钢丝压制而成,本实施例中优选0.6mm,金属丝网5的材料为不锈钢,过盈安装在排气板9内。
第一多孔挡板6材料为1Cr11Ni2W2MoV,嵌装在排气板9内。
降温组件7为金属框和刚玉砂组成,金属框材料为1Cr11Ni2W2MoV,结构为中空多孔结构,刚玉砂粒径为1mm~3mm,降温组件7嵌装在排气板9内。
过滤组装8由钼网和第二多孔挡板组成,钼网规格为200目,第二多孔挡板材料为1Cr11Ni2W2MoV,第二多孔挡板和钼网采用点焊连接,嵌装在排气板9内。
排气板9材料为1Cr11Ni2W2MoV,端面分布6个直径取值范围为0.5mm~1.0mm的小孔,本实施例优选0.75mm,采用螺纹与增压容腔连接。
膜片10材料为022Cr19Ni10,厚度的取值范围为0.1mm~0.15mm,本实施例中优选0.13mm,正向破裂压力为1MPa~3MPa,在一个端面预制“米”字型刻痕,采用激光焊接在壳体2的尾部上。
工作过程:本固体燃气发生器装配完成后,给电爆管1两个桥路分别通入5A~10A直流电流,通道时间不小于50ms,电爆管1工作点燃点火药盒3,电爆管1和点火药盒3产生的高温燃气和炙热粒子点燃火药装药4,火药装药4按设计要求工作,燃气经降温和过滤输出,燃气通过金属丝网5、第一多孔挡板6、降温组件7、过滤组件8和排气板9后,给下游容腔增压,为燃气自增压系统提供初始动力;固体燃气启动器输出燃气温度小于650K,残渣粒径小于0.071mm。
其中,压制金属丝网5在排气板9内形成第一喉道,所述第一多孔挡板6在排气板9内形成第二喉道,所述降温组件7在排气板9内形成第三喉道;过滤组件8在排气板9内形成第四喉道;采用多喉道设计,可进一步降低燃气温度,并对输出燃气进行分流,减小燃气对下游组件冲刷。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃气自增压用固体燃气启动器,包括壳体(2)以及设置在壳体(2)头部的电爆管(1),所述壳体(2)内部设有内腔,所述内腔尾部设置有排气板(9),所述排气板(9)的外壁与壳体(2)连接;
其特征在于:所述内腔内自左至右依次设置有点火药盒(3)、火药装药(4)、金属丝网(5)、第一多孔挡板(6)、降温组件(7)以及过滤组件(8);
所述点火药盒(3)与壳体(2)的内壁连接,所述点火药盒(3)的前端与电爆管(1)通过设置在壳体(2)上的通孔相连通,所述火药装药(4)自由装填在内腔中,两端各通过4个非金属固定块与壳体(2)连接;
所述壳体(2)的尾部设置有用于提高点火压力和隔绝外部气氛的膜片(10)。
2.根据权利要求1所述的一种燃气自增压用固体燃气启动器,其特征在于:所述排气板(9)的前端设置有腔体,所述金属丝网(5)、第一多孔挡板(6)、降温组件(7)以及过滤组件(8)自左至右依次设置在腔体内。
3.根据权利要求2所述的一种燃气自增压用固体燃气启动器,其特征在于:所述过滤组件(8)由100目~400目钼网和多孔挡板组成,采用点焊连接,嵌装在排气板(9)内;
所述降温组件(7)为多孔金属框内装刚玉砂,嵌装在排气板(9)内;
所述第一多孔挡板(6)嵌装在排气板(9)内;
所述金属丝网(5)过盈安装在排气板(9)内。
4.根据权利要求3所述的一种燃气自增压用固体燃气启动器,其特征在于:所述刚玉砂的直径为1mm~3mm。
5.根据权利要求3所述的一种燃气自增压用固体燃气启动器,其特征在于:所述金属丝网(5)为圆柱状,由直径为0.4mm~0.8mm的不锈钢丝压制而成。
6.根据权利要求1所述的一种燃气自增压用固体燃气启动器,其特征在于:所述壳体(2)的前端通过螺纹与电爆管(1)连接,所述壳体(2)的后端通过螺纹与排气板(9)连接。
7.根据权利要求1所述的一种燃气自增压用固体燃气启动器,其特征在于:所述火药装药(4)由双基推进剂制成,所述火药装药(4)的药型为圆柱状内外孔全燃面燃烧结构。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种燃气自增压用固体燃气启动器,其特征在于:所述电爆管(1)的外壁周向设置有凸缘,所述壳体(2)头部的内壁周向设置有与凸缘配合的凹槽,所述凹槽内设置有密封垫,所述电爆管(1)与壳体(2)连接时,凸缘抵紧密封垫将电爆管(1)与壳体(2)密封。
9.根据权利要求1所述的一种燃气自增压用固体燃气启动器,其特征在于:所述膜片(10)为不锈钢,在一个端面预制“米”字型刻痕,厚度为0.1mm~0.15mm。
10.根据权利要求1所述的一种燃气自增压用固体燃气启动器,其特征在于:所述排气板(9)为不锈钢,喉部直径为0.5~1.0mm,数量为5~10个。
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