CN114483379B - 一种排气结构、液体火箭贮箱排气系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

发明公开了一种排气结构、液体火箭贮箱排气系统及控制方法，排气结构的压力储罐与进流管路连通，增压储罐与状态控制阀的第一接口连通，状态控制阀的第二接口与排气阀的控制端连通，状态控制阀的第三接口与排空管连通；排气阀的一端与压力储罐连通，排气阀的另一端与排气管连通；控制组件与状态控制阀连接。本公开以增压储罐作为动力驱动状态控制阀，通过调整状态控制阀的状态，可以改变排气阀的作用，使排气阀具有排气和防止超压功能，省去了保险阀研制，且系统增加的控制电磁阀和减压阀均延用发动机阀门，减少了新研保险阀的验证周期。

Description

一种排气结构、液体火箭贮箱排气系统及控制方法

技术领域

本公开属于流体储存技术领域，具体涉及一种排气结构、液体火箭贮箱排气系统及控制方法。

背景技术

液体火箭贮箱排气系统涉及的阀门主要为两种：排气阀(一般为气动阀，控制气路通气，阀门打开；控制气路撤气，阀门关闭)和保险阀。排气阀用于贮箱预冷、加注和加注后停放期间打开阀门进行排气，保证贮箱内压力及温度稳定。保险阀能够按照预定压力自动启闭并排放多余的气态介质，避免贮箱系统超压；

相关的液压或气压系统上所需阀门种类众多，而保险阀是阀门设计中费时费力，且造价较高的一款阀门。根据以上分析，排气阀和保险阀在排气系统中的功能有重叠，并且，两阀门在工作时间上(排气阀在主要火箭起飞前工作，保险阀在火箭起飞后工作)又相互独立。也就是说，起飞前保险阀存在的意义不大，起飞后排气阀存在的意义不大。且保险阀在火箭起飞后，箭体振动等不良环境对保险阀的影响较大，可能使保险阀无法正常打开和关闭。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开的第一目的在于改进一种能够同时实现排气阀和保险阀作用且稳定性能较高的排气结构。

本公开的第二目的在于提供一种根据上述排气结构的液体火箭贮箱排气系统。

本公开的第三目的在于提供一种上述液体火箭贮箱排气系统的控制方法。

为了实现本公开的第一目的，本公开所采用的技术方案如下：

一种排气结构，包括压力储罐，所述压力储罐与进流管路连通，包括:

状态控制阀，增压储罐与状态控制阀的第一接口连通，状态控制阀的第二接口与排气阀的控制端连通，状态控制阀的第三接口与排空管连通；

排气阀，排气阀的一端与压力储罐连通，排气阀的另一端与排气管连通；

控制组件，与状态控制阀连接，在压力储罐中压力大于预设压力时，控制组件控制状态控制阀处于打开位置，在压力储罐中压力小于预设压力时，控制组件控制状态控制阀处于闭合位置；

当状态控制阀处于打开位置时，状态控制阀的第一接口与第二接口连通，当状态控制阀处于闭合位置时，状态控制阀的第二接口与第三接口连通。

可选地，增压储罐与状态控制阀之间还设置有减压器。

可选地，所述进流管路还通过增压控制阀后与所述增压储罐连通，所述控制组件与增压控制阀连接。

可选地，所述进流管路与增压控制阀之间还设置有增压孔板。

可选地，所述控制组件包括压力传感器和控制器，所述压力传感器的感应端与压力储罐连通，所述压力传感器通过控制器与状态控制阀、增压控制阀电连接。

为了实现本公开的第二目的，本公开所采用的技术方案如下：

一种液体火箭贮箱排气系统，包括上述的排气结构，所述压力储罐是燃料储罐，所述燃料储罐还与燃料输送管连通，所述进流管路连通有能够连接地面增压管路的第一接口。

可选地，所述排气阀的控制端还连通有能够连接地面控制管路的第二接口。

可选地，所述排气阀是气动截止阀。

为了实现本公开的第三目的，本公开所采用的技术方案如下；

一种上述液体火箭贮箱排气系统的控制方法，包括：

在火箭起飞之前，

控制组件控制状态控制阀处于打开位置，控制排气阀打开对燃料储罐排气，

控制组件控制状态控制阀处于闭合位置，控制排气阀控制端的管路排空；

在火箭起飞之后，

实时监测燃料储罐中的压力，当燃料储罐中的压力大于预设值时，控制状态控制阀处于打开位置，控制排气阀打开释放燃料储罐压力；当燃料储罐中的压力小于预设值时，控制组件控制状态控制阀处于闭合位置，控制排气阀关闭。

本公开以增压储罐作为动力驱动状态控制阀，通过调整状态控制阀的状态，可以改变排气阀的作用，使排气阀具有排气和防止超压功能，省去了保险阀研制，且系统增加的控制电磁阀和减压阀均延用发动机阀门，减少了新研保险阀的验证周期。

利用控制组件感知压力储罐的压力，以使状态控制阀打开关闭，进而控制排气阀打开关闭，具有排气阀感知压力精度高的优点。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是本公开中的排气结构的结构示意图；

图2是本公开中的液体火箭贮箱排气系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。

实施例一

参阅图1所示，一种排气结构，包括压力储罐1能够储存液体或气体，所述压力储罐1与进流管路2连通，进流管路2用于向压力储罐1中通入需要贮存的介质，排气结构包括:

状态控制阀3，增压储罐4与状态控制阀3的第一接口连通，状态控制阀3的第二接口与排气阀5的控制端连通，状态控制阀3的第三接口与排空管6连通；状态控制阀3可以使用电磁阀，方便控制，也可以是气动控制阀。增压储罐4作为驱动排气阀5打开或者关闭的动力。

排气阀5，排气阀5的一端与压力储罐1连通，排气阀5的另一端与排气管7连通；当排气阀5打开时，压力储罐1中的气体可以排出储罐，当压力储罐1中的压力较高时，排气阀5打开时也能泄压。

控制组件，可以是PLC、单片机、控制器等，控制组件与状态控制阀3连接，同时能够监测压力储罐1中的压力，在压力储罐1中压力大于预设压力时，控制组件控制状态控制阀3处于打开位置，在压力储罐1中压力小于预设压力时，控制组件控制状态控制阀3处于闭合位置。

若需要排气时，控制组件发出信号，控制状态控制阀3处于打开位置，状态控制阀3的第一接口与第二接口连通，增压储罐4中的压力介质通过第一接口、第二接口后到达排气阀5的控制端，控制排气阀5打开，压力储罐1排气；排气完成以后，控制组件发出信号，控制状态控制阀3处于闭合位置，状态控制阀3的第二接口与第三接口连通。对排气阀5的控制管路中的气体放空。

所述控制组件包括压力传感器8和控制器9，所述压力传感器8的感应端与压力储罐1连通，所述压力传感器8通过控制器9与状态控制阀3电连接。压力传感器8感知压力准确，在控制器9内设置相应的储罐安全压力，当输入压力值为大于安全压力，控制器9对状态控制阀3发出信号，控制阀打开，排气阀5因此打开。储罐排气至低于安全压力时，控制器9对状态控制阀3发出信号，电磁阀关闭，排气阀5因此关闭。排气阀5感知的压力为储罐中传感器的数值，压力值准确。

在一实施例中，增压储罐4与状态控制阀3之间还设置有减压器10，用于对增压储罐4中的压力进行减压后控制排气阀5的打开和关闭。所述进流管路2通过增压控制阀11后还与所述增压储罐4连通。用于通过进流管路2对增压储罐4补充压力介质。为了能够控制进流管路2对增压储罐4补充压力介质，进流管路2与减压器10之间还设置有增压控制阀11，所述控制组件与增压控制阀11连接。当控制组件打开增压控制阀11，进流管路2可以对增压储罐4补充压力介质，或者增压储罐4与进流管路2共同向压力储罐1注液。所述进流管路2与增压控制阀11之间还设置有增压孔板12。

实施例二

参阅图2所示，一种液体火箭贮箱排气系统，包括上述的排气结构，所述压力储罐1是燃料储罐，所述燃料储罐还与燃料输送管13连通，所述进流管路2连通有能够连接地面增压管路14的第一接口15，地面增压管路14能够通过第一接口向燃料储罐中通入燃料。所述排气阀5的控制端还连通有能够连接地面控制管路16的第二接口17，地面控制管路16还能够直接通过第二接口17控制排气阀5的打开或者关闭。所述排气阀5是气动截止阀。

液体火箭贮箱排气系统的控制方法，包括：

在火箭起飞之前，控制组件控制状态控制阀3处于打开位置，控制排气阀5打开对燃料储罐排气，控制组件控制状态控制阀3处于闭合位置，控制排气阀5控制端的管路排空；

在火箭起飞之后，

实时监测燃料储罐中的压力，当燃料储罐中的压力大于预设值时，控制状态控制阀3处于打开位置，控制排气阀5打开释放燃料储罐压力；当燃料储罐中的压力小于预设值时，控制组件控制状态控制阀3处于闭合位置，控制排气阀5关闭。

通过排气系统改进，使排气阀具有排气和防止超压功能，省去了保险阀研制，在箭上阀门研制中，保险阀为最复杂的阀门之一，采用本申请所阐述的排气系统，省去了保险阀的研制过程，且系统增加的控制电磁阀和减压阀均延用发动机阀门，减少了新研保险阀的验证周期，加快了火箭研制进度。

利用控制组件感知燃料储罐压力，以使状态控制阀打开关闭，进而控制排气阀5打开关闭，具有排气阀5感知压力精度高的优点。

排气阀5为气动截止阀，气动截止阀具有可靠性高，对振动环境不敏感的优点。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (9)

1.一种排气结构，包括压力储罐，所述压力储罐与进流管路连通，其特征在于，包括:

状态控制阀，增压储罐与状态控制阀的第一接口连通，状态控制阀的第二接口与排气阀的控制端连通，状态控制阀的第三接口与排空管连通；增压储罐作为驱动排气阀打开或者关闭的动力；

排气阀，排气阀的一端与压力储罐连通，排气阀的另一端与排气管连通；

控制组件，与状态控制阀连接，在压力储罐中压力大于预设压力时，控制组件控制状态控制阀处于打开位置，在压力储罐中压力小于预设压力时，控制组件控制状态控制阀处于闭合位置；

当状态控制阀处于打开位置时，状态控制阀的第一接口与第二接口连通，当状态控制阀处于闭合位置时，状态控制阀的第二接口与第三接口连通。

2.如权利要求1所述的排气结构，其特征在于，增压储罐与状态控制阀之间还设置有减压器。

3.如权利要求2所述的排气结构，其特征在于，所述进流管路还通过增压控制阀后与所述增压储罐连通，所述控制组件与增压控制阀连接。

4.如权利要求3所述的排气结构，其特征在于，所述进流管路与增压控制阀之间还设置有增压孔板。

5.如权利要求3所述的排气结构，其特征在于，所述控制组件包括压力传感器和控制器，所述压力传感器的感应端与压力储罐连通，所述压力传感器通过控制器与状态控制阀、增压控制阀电连接。

6.一种液体火箭贮箱排气系统，其特征在于，包括权利要求1所述的排气结构，所述压力储罐是燃料储罐，所述燃料储罐还与燃料输送管连通，所述进流管路连通有能够连接地面增压管路的第一接口。

7.如权利要求6所述的液体火箭贮箱排气系统，其特征在于：所述排气阀的控制端还连通有能够连接地面控制管路的第二接口。

8.如权利要求7所述的液体火箭贮箱排气系统，其特征在于：所述排气阀是气动截止阀。

9.一种权利要求6所述液体火箭贮箱排气系统的控制方法，其特征在于，包括：

在火箭起飞之前，

控制组件控制状态控制阀处于打开位置，控制排气阀打开对燃料储罐排气，

控制组件控制状态控制阀处于闭合位置，控制排气阀控制端的管路排空；

在火箭起飞之后，

实时监测燃料储罐中的压力，当燃料储罐中的压力大于预设值时，控制状态控制阀处于打开位置，控制排气阀打开释放燃料储罐压力；当燃料储罐中的压力小于预设值时，控制组件控制状态控制阀处于闭合位置，控制排气阀关闭。