CN207000844U - 冷气姿控发动机及其推力器阀岛组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种探空火箭及小卫星用冷气姿控发动机及其推力器阀岛组件。其中冷气姿控发动机包括安装隔板、两个以上推力器和用于控制各相应推力器的进气的推力器控制阀，所述安装隔板上设有阀岛，各所述推力器和相应的推力器控制阀均设置在所述阀岛上，所述阀岛内设有用于连通相应的推力器和推力器控制阀的连通通道。与现有技术相比，上述结构实现了推力器的集成化布置，不需要连接复杂的供气管路，结构简洁，安装、替换和维护方便，并且能够避免供气管路受到碰撞、减小供气管路结构，有利于提高可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种探空火箭及小卫星用冷气姿控发动机及其推力器阀岛组件。
背景技术
探空火箭是一种在近地空间进行探测和科学试验的火箭，用探空火箭可以在高度方向探测大气各层结构成分和参数，研究电离层、地磁场、宇宙线、太阳紫外线和X射线，陨尘等多种日——地物理现象，是30千米至360千米高空的有效探测工具，探空火箭所取得的资料可用于天气预报、地球和天文物理研究，为弹道导弹、运载火箭、人造卫星、载人飞船等飞行器的研制提供必要的环境参数。探空火箭的年发射量高达数千枚。探空火箭一般为无控制火箭，飞行弹道受风的影响较大，因此当火箭达到预定的发射高度后，箭头的姿态无法保持稳定，无法保证精准定位、定向及精密的科学载荷的正常工作需要。因此，具有姿态控制能力的箭头平台必将成为探空火箭发展的趋势，而冷气姿控发动机则是具有姿态控制能力的箭头平台的重要组成部分。
小卫星采用了新的设计理念和科学的管理方法，实现了成本低、重量轻、体积小、高性能、研制周期短等特点。它的出现，立刻受到各国的重视，出现了一个世界范围内的小卫星研究热潮。目前，空间中得到应用的推进系统有冷气推进、化学推进和电推进。对于小卫星来说，推进系统主要用于卫星轨道保持和姿态控制，需要的推力小，工作时间短。因此，在装载空间和总质量满足的前提下，首选冷气姿控发动机作为小卫星的姿态控制系统。
现有的冷气姿控发动机如授权公告号为CN 101907039 B的中国实用新型专利公开的一种采用三圆柱推进剂贮箱的氮气冷气微推进装置，包括安装隔板，安装隔板上设有推进剂贮箱、高压充气阀、高压传感器、高压自锁阀、高压减压器、低压减压器、过滤器、推力器与控制线路盒等，其中推力器上装有电磁阀，该电磁阀为推力器控制阀，用于控制推力器的进气；控制线路盒与需要控制的高压传感器、高压自锁阀以及推力器之间通过电缆连接，用以供电和传输控制信号。使用时，推进剂贮箱中流出的推进剂通过高压自锁阀进入高压减压器进行一级减压，接着进入低压减压器进行二级减压，使氮气推进剂的压力降到推力器要求的入口压力值，减压后的推进剂进入到过滤器中进行过滤，以免氮气中存在杂质堵塞推力器喉部，最后，控制线路盒根据卫星的相关控制指令发出控制信号，打开需要工作的推力器的电磁阀，则氮气会从中喷出，从而产生推力。但是，现有的冷气姿控发送机的推力器均是通过供气管路连接，结构复杂，安装、替换和维护不方便，也会对系统可靠性造成影响。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种冷气姿控发动机，以解决现有的冷气姿控发动机供气管路结构复杂，安装、替换和维护不方便的问题。同时，本实用新型还提供了一种冷气姿控发动机的推力器阀岛组件。
为实现上述目的，本实用新型中采用的技术方案是：冷气姿控发动机，包括安装隔板、两个以上推力器和用于控制各相应推力器的进气的推力器控制阀，所述安装隔板上设有阀岛，各所述推力器和相应的推力器控制阀均设置在所述阀岛上，所述阀岛内设有用于连通相应的推力器和推力器控制阀的连通通道。
所述阀岛设有两个，两阀岛设置在安装隔板的边缘处且在周向上间隔180度布置。
各阀岛上的推力器包括第一推力器和第二推力器，第一推力器的喷口的朝向与两阀岛的连线平行，第二推力器的喷口的朝向与两阀岛的连线垂直，第二推力器设有两个以上且对称设置在第一推力器的两侧。
所述阀岛为直线型阀岛，第一推力器和第二推力器沿阀岛的长度方向排列，第一推力器设置在阀岛长度方向的中部，第一推力器的两侧分别设有两个以上第二推力器，各侧的两个相邻第二推力器中，靠近端部的第二推力器的高度低于另一第二推力器的喷口。
所述推力器设置在各阀岛相背的一侧。
所述安装隔板的一个侧面上设有推进器贮箱，另一个侧面上设有所述阀岛。
所述安装隔板为十字形隔板。
冷气姿控发动机的推力器阀岛组件，包括用于固定到冷气姿控发动的安装隔板上的阀岛，所述阀岛上设有两只以上推力器和与各推力器对应的推力器控制阀，阀岛内设有用于连通相应的推力器和推力器控制阀的连通通道。
推力器包括第一推力器和第二推力器，第一推力器的喷口的朝向与两阀岛的连线平行，第二推力器的喷口的朝向与两阀岛的连线垂直，第二推力器设有两个以上且对称设置在第一推力器的两侧。
所述阀岛为直线型阀岛，第一推力器和第二推力器沿阀岛的长度方向排列，第一推力器设置在阀岛长度方向的中部，第一推力器的两侧分别设有两个以上第二推力器，各侧的两个相邻第二推力器中，靠近端部的第二推力器的高度低于另一第二推力器的喷口。
有益效果：本实用新型采用上述技术方案，冷气姿控发动机的安装隔板上设有阀岛，各推力器和相应的推力器控制阀均设置在所述阀岛上，所述阀岛内设有用于连通相应的推力器和推力器控制阀的连通通道，与现有技术相比，实现了推力器的集成化布置，不需要连接复杂的供气管路，结构简洁，安装、替换和维护方便，并且能够避免供气管路受到碰撞、减小供气管路结构，有利于提高可靠性。
附图说明
图1是本实用新型中冷气姿控发动机的一个实施例的主视图；
图2是图1中冷气姿控发动机的俯视图；
图3是图1中冷气姿控发动机的后视图；
图4是阀岛组件的主视图；
图5是图4中阀岛组件的俯视图；
图6是图1中冷气姿控发动机的阀岛组件的气路图。
图中各附图标记对应的名称为：1-安装隔板，2-推进剂贮箱，3-气瓶安全阀，4-充气阀，5-气瓶压力传感器，6-电爆阀，7-减压器，8-阀岛组件，9-第一推力器，10-第二推力器，11-推力器控制阀，12-末端安全阀，13-末端压力传感器，14-电连接器，15-阀岛，16-束带，17-连接管路，18-四通。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
本实用新型冷气姿控发动机的一个实施例如图1~图6所示，包括整体为十字形的安装隔板1，安装隔板1形成基体，其上设有推进剂贮箱2、控制元件、连接管路17和推力器。其中推进剂贮箱2为用于储存高压、高纯氮气的高压气瓶，高压气瓶通过束带16固定在安装隔板1上方的中部，其瓶口设有气瓶安全阀3、充气阀4和气瓶压力传感器5，同时，瓶口通过连接管路17依次连接有电爆阀6和减压器7，减压器7的出口通过四通18连接有两个阀岛组件8，减压器7与阀岛组件8之间的管路上设有末端安全阀12和末端压力传感器13。为了进一步简化结构，四通18设置在安装隔板1的底部并且位于两个阀岛组件8之间，四通18的两侧分别设置两个开口，两个阀岛组件8连接在四通18的两侧，两侧的另一开口分别连接主供气管路和末端压力传感器13。安装隔板1的上方还设有两只电连接器14，便于进行电路连接，结构紧凑。
上述结构中，采用电爆阀6结构能够实现高压气体的长期储存，当收到控制指令后，电爆阀6启动，释放高压容器内高压气体。上述减压器7采用流量大、稳压精度高、重量轻的减压器7实现高压气体的稳定输出，同时采用活塞反馈式设计，当输出流量在较大范围内变化时，减压器7的输出压力稳定在设定的压力范围内。压力传感器的设置能够实时监测监控点的压力值，配合安全阀装置，能够有效提高系统的安全性。另外，上述气路中还设有滤网，能够防止输出气体中的多余物污染负载，提高可靠性。
阀岛组件8包括设置在安装隔板1底部的两只阀岛15，各阀岛15相背的一侧设有推力器，各阀岛15的底部设有与各推力器一一对应的推力器控制阀11。两阀岛15设置在安装隔板1与十字的一对顶端对应的边缘处，在周向上间隔180度布置，推力器包括第一推力器9和第二推力器10，第一推力器9的喷口的朝向与两阀岛15的连线平行，第二推力器10的喷口的朝向与两阀岛15的连线垂直。阀岛15为直线型阀岛，第一推力器9和第二推力器10沿阀岛15的长度方向排列，第一推力器9设置在阀岛长度方向的中部，第二推力器10设有两个且对称设置在第一推力器9的两侧。第一推力器9的两侧分别设有两个第二推力器10，各侧的两个相邻第二推力器10中，靠近端部的第二推力器10的高度低于另一第二推力器10的喷口，能够避免对靠近中部的阀岛的喷射造成阻挡。各推力器与各自的推力器控制阀11均通过阀岛内的连通通道连通，推力器控制阀11采用电磁阀，推力器采用高精度拉瓦尔喷管，能够实现推力的精确控制。采用阀岛组件8这一独特的结构设计，能够将多路电磁阀和拉瓦尔喷管集成为一体，实现气路系统的高度集成、单独控制及推力大小的切换功能。
工作时，给电爆阀6施加工作电流，电爆阀6开启，高压气体经减压器7减压至所需的工作压力，末端压力传感器13可实时监测推力器控制阀11进口压力；然后给需要输出的支路上的推力器控制阀11施加一定的工作电压，相应推力器控制阀11开启，减压后的气体通过拉瓦尔喷管加速后输出，进而给系统提供所需的推力，形成控制力矩，进而实现火箭载荷舱的滚动、俯仰和偏航等姿态控制。各推力器可以单独工作，也可以协同工作。当系统压力超过安全阀的设定开启值时，安全阀迅速打开泄压，保证系统的安全；当压力低于安全阀的设定开启值时，安全阀迅速关闭，保证系统的正常工作。
本实用新型中冷气姿控发动机的推力器阀岛组件的一个实施例即上述冷气姿控发动机的实施例中的推力器阀岛组件8，此处不再具体说明。
在上述实施例中，阀岛为直线型阀岛，其上设有第一推力器9和第二推力器10且第一推力器9和第二推力器10沿阀岛的长度方向排列，在本实用新型的其他实施例中，阀岛也可以替换为其他形式，例如弧形阀岛，此时第一推力器9和第二推力器10可以沿弧形排列，并且可以设置成高度相等的形式，依靠位置差实现对其他推力器的避让。在上述实施例中，阀岛设有两个，并且在周向上间隔180度布置，在其他实施例中，阀岛的数量和设置位置也可以根据使用需求调整，例如仅与安装隔板1中部设置一只阀岛。另外，阀岛上推力器的数量和各推力器的喷口方向也可以根据需要进行调整。
Claims (10)
1.冷气姿控发动机，包括安装隔板、两个以上推力器和用于控制各相应推力器的进气的推力器控制阀，其特征在于：所述安装隔板上设有阀岛，各所述推力器和相应的推力器控制阀均设置在所述阀岛上，所述阀岛内设有用于连通相应的推力器和推力器控制阀的连通通道。
2.根据权利要求1所述的冷气姿控发动机，其特征在于：所述阀岛设有两个，两阀岛设置在安装隔板的边缘处且在周向上间隔180度布置。
3.根据权利要求2所述的冷气姿控发动机，其特征在于：各阀岛上的推力器包括第一推力器和第二推力器，第一推力器的喷口的朝向与两阀岛的连线平行，第二推力器的喷口的朝向与两阀岛的连线垂直，第二推力器设有两个以上且对称设置在第一推力器的两侧。
4.根据权利要求3所述的冷气姿控发动机，其特征在于：所述阀岛为直线型阀岛，第一推力器和第二推力器沿阀岛的长度方向排列，第一推力器设置在阀岛长度方向的中部，第一推力器的两侧分别设有两个以上第二推力器，各侧的两个相邻第二推力器中，靠近端部的第二推力器的高度低于另一第二推力器的喷口。
5.根据权利要求2所述的冷气姿控发动机，其特征在于：所述推力器设置在各阀岛相背的一侧。
6.根据权利要求1—5中的任意一项所述的冷气姿控发动机，其特征在于：所述安装隔板的一个侧面上设有推进器贮箱，另一个侧面上设有所述阀岛。
7.根据权利要求1—5中的任意一项所述的冷气姿控发动机，其特征在于：所述安装隔板为十字形隔板。
8.冷气姿控发动机的推力器阀岛组件，其特征在于：包括用于固定到冷气姿控发动的安装隔板上的阀岛，所述阀岛上设有两只以上推力器和与各推力器对应的推力器控制阀，阀岛内设有用于连通相应的推力器和推力器控制阀的连通通道。
9.根据权利要求8所述的推力器阀岛组件，其特征在于：推力器包括第一推力器和第二推力器，第一推力器的喷口的朝向与两阀岛的连线平行，第二推力器的喷口的朝向与两阀岛的连线垂直，第二推力器设有两个以上且对称设置在第一推力器的两侧。
10.根据权利要求9所述的推力器阀岛组件，其特征在于：所述阀岛为直线型阀岛，第一推力器和第二推力器沿阀岛的长度方向排列，第一推力器设置在阀岛长度方向的中部，第一推力器的两侧分别设有两个以上第二推力器，各侧的两个相邻第二推力器中，靠近端部的第二推力器的高度低于另一第二推力器的喷口。
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