CN215408908U - 一种自增压燃气挤压式轨姿控动力系统 - Google Patents
一种自增压燃气挤压式轨姿控动力系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供了一种自增压燃气挤压式轨姿控动力系统，包含高压贮箱、低压贮箱、增加泵和燃气发生器。高压贮箱的出液口通过液路导管与低压贮箱的出液口连接，高压贮箱的进气口通过气路导管与低压贮箱的进气口连接，且低压贮箱用于通过液路导管向高压贮箱输送液体推进剂，高压贮箱用于为发动机供应液体推进剂。气路导管上设有燃气控制阀，通过打开燃气控制阀，高压贮箱内的高压气体随着气路导管进入低压贮箱以使低压贮箱内的液体推进剂受到高压作用快速进入高压贮箱内。本申请的轨姿控动力系统通过设计低压储箱和高压储箱配合供液，可以显著降低对高压储箱的设计要求及尺寸，提高系统工作可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及动力控制技术领域，尤其涉及自增压燃气挤压式轨姿控动力系统。
背景技术
随着航天产业的快速发展，火箭领域所涉及的各项技术也实现了突飞猛进。轨姿控动力系统是航天器的关键分系统之一,主要用于为各类航天器在飞行过程的姿态稳定和控制、轨道转移、轨道修正提供控制力和控制力矩。
而轨姿控动力系统主要包含发动机和为发动机提供能源的系统。为了向轨姿控发动机提供介质，通常介质贮存在高压贮箱内，通过高压储箱的高压挤压介质的方案将介质输送至发动机。为适应安装空间要求，通常选取较高的发动机室压以减小发动机结构尺寸，这导致推进剂供应压力高，贮箱设计压力高。在推进剂需求量较大时，贮箱的质量也相应较大，不利于系统质量控制。
亟需提供一种轨姿控动力系统，以有效降低贮箱结构质量及系统质量。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自增压燃气挤压式轨姿控动力系统，具有设计合理，方便控制，便于生产等优点，且能够有效降低贮箱结构质量及轨姿控动力系统质量，同时提高火箭的可靠性。
本实用新型的提供一种自增压燃气挤压式轨姿控动力系统，包含高压贮箱、低压贮箱、增加泵和燃气发生器，其中，
所述高压贮箱的出液口通过液路导管与所述低压贮箱的出液口连接，所述高压贮箱的进气口通过气路导管与所述低压贮箱的进气口连接，且所述低压贮箱用于通过所述液路导管向所述高压贮箱输送液体推进剂，所述高压贮箱用于为发动机供应液体推进剂；所述高压贮箱的出液口分别与所述增压泵和发动机入口连接，所述增压泵的出口与所述燃气发生器的进气口连接，所述燃气发生器的出气口连接所述高压贮箱的进气口；
所述气路导管上设有燃气控制阀，通过打开所述燃气控制阀，所述高压贮箱内的高压气体随着所述气路导管进入所述低压贮箱以使所述低压贮箱内的液体推进剂受到高压作用快速进入所述高压贮箱内；所述增压泵用于将所述高压贮箱内的部分液体推进剂输送至所述燃气发生器，使得经由所述燃气发生器的液体推进剂燃烧后产生的气体进入所述高压贮箱以对所述高压贮箱增压。
在同一实施例中，所述液路导管设有单向阀，用于防止进入所述高压贮箱内的液体推进剂向所述低压贮箱回流。
在同一实施例中，在所述高压贮箱的进气口和所述低压贮箱的进气口端，且位于所述高压贮箱和所述低压贮箱的内部分别设有用于配合高压气体推动液体推进剂流动的隔挡装置，所述隔挡装置由带有通孔的圆板和弹性膜构成，所述弹性膜与所述圆板上表面连接，且圆板的外周与所述高压贮箱和所述低压贮箱内壁紧贴。
在同一实施例中，所述高压贮箱的容积小于所述低压贮箱的容积。
在同一实施例中，所述高压贮箱和所述低压贮箱为圆柱体。
在同一实施例中，所述气路导管上还设有燃气排放阀，以便高压气体从所述气路导管排出到外部。
在同一实施例中，所述高压贮箱和所述低压贮箱内部设有压力传感器。
在同一实施例中，还包括可编程控制器，所述增加泵和所述燃气控制阀通过所述可编程控制器控制。
在同一实施例中，当通过所述压力传感器测得所述高压贮箱内部压力达到设定值时，所述可编程控制器控制所述燃气控制阀打开使得所述高压贮箱内的高压气体随着所述气路导管进入所述低压贮箱以使所述低压贮箱内的所述液体推进剂受到高压作用快速进入所述高压贮箱内；且当通过所述压力传感器测得所述低压贮箱内部压力达到设定值时，所述可编程控制器控制所述燃气控制阀关闭及打开所述燃气排放阀，使得所述高压气体沿所述燃气排放阀排出。
在同一实施例中，所述气路导管和所述液路管路的孔径相等。
本实用新型实施例提供的自增压燃气挤压式轨姿控动力系统由高压贮箱、低压贮箱、增加泵和燃气发生器组成。整个过程通过低压贮箱向所述高压贮箱输送液体推进剂，即高压贮箱和低压贮箱代替了原来一个贮箱的设计，原有贮箱内部的液体推进剂分设置在两个贮箱内，使得高压贮箱的设计难度降低。
另外，本实施例的轨姿控动力系统，通过在所述气路导管上设置燃气控制阀，使得所述高压贮箱内的高压气体随着所述气路导管进入所述低压贮箱以使所述低压贮箱内的液体推进剂受到高压作用快速进入所述高压贮箱内，不仅能够充分利用高压气体，而且提高液体推进剂的输送效率，设计巧妙，方便应用。整个结构具有设计合理，方便控制，便于生产的优点，且可以有效降低贮箱结构质量及系统质量，提高火箭的可靠性。
应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本实用新型所欲主张的范围。
附图说明
下面的附图是本实用新型的说明书的一部分，其绘示了本实用新型的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本实用新型的原理。
图1为本实用新型实施例中轨姿控动力系统的结构示意图；
图2为本实用新型实施例中隔挡装置的俯视图。
附图标记说明：
1高压贮箱 2低压贮箱
3增加泵 4燃气发生器
5液路导管 6气路导管
7燃气控制阀 8单向阀
9隔挡装置 10燃气排放阀
11发动机 12圆板
13弹性膜
具体实施方式
现详细说明本实用新型的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本实用新型的限制，而应理解为是对本实用新型的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
在不背离本实用新型的范围或精神的情况下，可对本实用新型说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本实用新型的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
本实用新型的一个方面提供了一种自增压燃气挤压式轨姿控动力系统，如图1所示，包含高压贮箱1、低压贮箱2、增加泵3和燃气发生器4。其中，高压贮箱1的出液口通过液路导管5与低压贮箱2的出液口连接，高压贮箱1的进气口通过气路导管6与低压贮箱2的进气口连接，且低压贮箱2用于通过液路导管5向高压贮箱1输送液体推进剂，高压贮箱1用于为发动机11供应液体推进剂。高压贮箱1的出液口分别与增压泵3和发动机11入口连接，增压泵3的出口与燃气发生器4的进气口连接，燃气发生器4的出气口连接高压贮箱1的进气口。
气路导管6上设有燃气控制阀7，通过打开燃气控制阀7，高压贮箱1内的高压气体随着气路导管6进入低压贮箱2以使低压贮箱2内的液体推进剂受到高压作用快速进入高压贮箱1内。增压泵3用于将高压贮箱1内的部分液体推进剂输送至燃气发生器4，使得经由燃气发生器4的液体推进剂燃烧后产生的气体进入高压贮箱1以对高压贮箱1增压。
具体的说，自增压燃气挤压式轨姿控动力系统由高压贮箱1、低压贮箱2、增加泵3和燃气发生器4组成。采用本申请的轨姿控动力系统，可以在系统工作过程中，通过低压贮箱2向高压贮箱1输送液体推进剂。即高压贮箱1和低压贮箱2代替了原来一个贮箱的设计，原有贮箱内部的液体推进剂分设置在两个贮箱内，使得高压贮箱的设计难度降低(体积变小的同时使得结构复杂程度降低)，同时可以根据需要，低压贮箱2可以随时向高压贮箱1提高液体推进剂，方便发动机的使用。
另外，通过在气路导管6上设有燃气控制阀7，可以使得高压贮箱1内的高压气体随着气路导管6进入低压贮箱2以使低压贮箱2内的液体推进剂受到高压作用快速进入高压贮箱1内，此设计不仅能够充分利用高压气体，使得高压气体循环利用，而且还可以提高液体推进剂的输送效率，设计巧妙，方便应用。整个结构具有设计合理，方便控制，便于生产，且有效降低贮箱2结构质量及系统质量，提高火箭的可靠性。
值得一提的是，为了便于低压贮箱2向高压贮箱1提供液体推进剂，避免因高压贮箱1压力高使得液体推进剂流向低压贮箱2，例如，可以在液路导管5设有单向阀8，可以防止进入高压贮箱1内的液体推进剂向低压贮箱2回流，保证高压贮箱1内的压力稳定。
如图1和图2所示，在实际应用时，为了使得高压贮箱1和低压贮箱2内的液体推进剂快速排出，例如，在高压贮箱1的进气口和低压贮箱2的进气口端，且位于高压贮箱1和低压贮箱2的内部分别设有用于配合高压气体推动液体推进剂流动的隔挡装置9。隔挡装置将贮箱内部分成两个空间，高压气体可以推动隔挡装置9使得高压贮箱1和低压贮箱2内部的液体推进剂快速排出高压贮箱1和低压贮箱2(例如，高压贮箱1的隔挡装置在高压气体作用下，可以将内部的液体推进剂快速输入至发动机，以供发动机使用)，进而可以提高液体推进剂的输出效率。
另外，为了方便隔挡装置9使用，例如，隔挡装置9由带有通孔的圆板12和弹性膜13构成，弹性膜13与圆板12上表面连接(可以通过粘结剂连接或一体成型设计)。为了避免液体推进剂从高压贮箱1和低压贮箱2内壁与圆板12之间的缝隙流出，例如，可以将圆板12的外周与高压贮箱1和低压贮箱2内壁密封地紧贴。应用过程中，弹性膜13一方面可以在受到高压气体冲击后发生形变，进而推动高压贮箱1和低压贮箱2内的液体推进剂快速流出；另一方面，由于弹性膜13具有弹性，其可以在高压气体降低到一定程度时，便于弹性膜13复位(发生形变后可以快速恢复原来状态)。
进一步说明的是，为了减少高压贮箱1的设计难度，降低高压贮箱1的设计要求，例如，可以将高压贮箱1的容积小于低压贮箱的容积(例如，现有技术的贮箱为100L，通过改进后，将高压贮箱的设计成20L,低压贮箱设计成80L,即制造20L的高压贮箱与原100L的贮箱相比，无论在设计体积，材质应用上都会降低难度)，整个设计降低贮箱的设计难度，同时方便生产，进而有利于火箭的整机组装。
在本实施方式中，为了增加液体推进剂的容量，例如，将高压贮箱1和低压贮箱2设计为圆柱体。另外，还可以根据实际需要改变高压贮箱1和低压贮箱2的设计，例如，可以设计成长方体，正方体等，在此为了避免赘余，在此不再一一举例说明。
特别需要指出的是，在不影响低压贮箱2压力的前提下(即高压气体进入低压贮箱2后，使得低压贮箱2内部压力到达指定标准后，关闭燃气控制阀7)，为了快速将高压气体排出，例如，气路导管6上还设有燃气排放阀，以便高压气体从气路导管排6出到外部，以保证低压贮箱2的使用安全。
如图1所示，为了及时掌握高压贮箱1和低压贮箱2内部的压力，例如，高压贮箱1和低压贮箱2内部设有压力传感器。另外，为了方便控制增加泵3和燃气控制阀7，例如，可以通过可编程控制器对增加泵3和燃气控制阀7进行控制。
具体的说，当通过压力传感器测得高压贮箱1内部压力达到设定值时，可编程控制器控制燃气控制阀7打开，使得高压贮箱1内的高压气体随着气路导管6进入低压贮箱2以使低压贮箱2内的液体推进剂受到高压作用快速进入高压贮箱1内(由于低压贮箱2的内部压力高于高压贮箱1内部的压力)；且当通过压力传感器测得低压贮箱2内部压力达到设定值时，可编程控制器控制燃气控制阀7关闭,打开燃气排放阀10，使得高压气体沿燃气排放阀10排出(在某些应用场合，低压贮箱2不足以全部承受高压贮箱1内高压气体)。
另外，为了方便管路的加工，例如，气路导管6和液路管路5的孔径相等。
需要注意的是，另外，本申请实施例地轨姿控动力系统在应用时，为了避免管路被水汽腐蚀生锈，例如，可以再气路导管6和液路管路5表面设置防水层。为了避免防水层脱落，例如，将防水层分别与气路导管6和液路管路5表面相互紧贴，且通过粘结剂连接。
在本实施方式中，根据实际需求，低压贮箱可以反复向高压贮箱推进剂补给，使得整个系统再次具备工作能力。
以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
Claims (10)
1.一种自增压燃气挤压式轨姿控动力系统，其特征在于，包含高压贮箱、低压贮箱、增压泵和燃气发生器，其中，
所述高压贮箱的出液口通过液路导管与所述低压贮箱的出液口连接，所述高压贮箱的进气口通过气路导管与所述低压贮箱的进气口连接，且所述低压贮箱用于通过所述液路导管向所述高压贮箱输送液体推进剂，所述高压贮箱用于为发动机供应液体推进剂；所述高压贮箱的出液口分别与所述增压泵和发动机入口连接，所述增压泵的出口与所述燃气发生器的进气口连接，所述燃气发生器的出气口连接所述高压贮箱的进气口；
所述气路导管上设有燃气控制阀，通过打开所述燃气控制阀，所述高压贮箱内的高压气体随着所述气路导管进入所述低压贮箱以使所述低压贮箱内的液体推进剂受到高压作用快速进入所述高压贮箱内；所述增压泵用于将所述高压贮箱内的部分液体推进剂输送至所述燃气发生器，使得经由所述燃气发生器的液体推进剂燃烧后产生的气体进入所述高压贮箱以对所述高压贮箱增压。
2.根据权利要求1所述的自增压燃气挤压式轨姿控动力系统，其特征在于，所述液路导管设有单向阀，用于防止进入所述高压贮箱内的液体推进剂向所述低压贮箱回流。
3.根据权利要求1所述的自增压燃气挤压式轨姿控动力系统，其特征在于，在所述高压贮箱的进气口和所述低压贮箱的进气口端，且位于所述高压贮箱和所述低压贮箱的内部分别设有用于配合高压气体推动液体推进剂流动的隔挡装置，所述隔挡装置由带有通孔的圆板和弹性膜构成，所述弹性膜与所述圆板上表面连接，且圆板的外周与所述高压贮箱和所述低压贮箱内壁紧贴。
4.根据权利要求1所述的自增压燃气挤压式轨姿控动力系统，其特征在于，所述高压贮箱的容积小于所述低压贮箱的容积。
5.根据权利要求1所述的自增压燃气挤压式轨姿控动力系统，其特征在于，所述高压贮箱和所述低压贮箱为圆柱体。
6.根据权利要求1所述的自增压燃气挤压式轨姿控动力系统，其特征在于，所述气路导管上还设有燃气排放阀，以便高压气体从所述气路导管排出。
7.根据权利要求6所述的自增压燃气挤压式轨姿控动力系统，其特征在于，所述高压贮箱和所述低压贮箱内部设有压力传感器。
8.根据权利要求7所述的自增压燃气挤压式轨姿控动力系统，其特征在于，还包括可编程控制器，所述增压泵和所述燃气控制阀通过所述可编程控制器控制。
9.根据权利要求8所述的自增压燃气挤压式轨姿控动力系统，其特征在于，当通过所述压力传感器测得所述高压贮箱内部压力达到设定值时，所述可编程控制器控制所述燃气控制阀打开，使得所述高压贮箱内的高压气体随着所述气路导管进入所述低压贮箱，以使所述低压贮箱内的所述液体推进剂受到高压作用快速进入所述高压贮箱内；且当通过所述压力传感器测得所述低压贮箱内部压力达到设定值时，所述可编程控制器控制所述燃气控制阀关闭及打开所述燃气排放阀，使得所述高压气体沿所述燃气排放阀排出。
10.根据权利要求1所述的自增压燃气挤压式轨姿控动力系统，其特征在于，所述气路导管和所述液路管路的孔径相等。
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