CN220911713U - 一种货运飞船制冷机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种货运飞船制冷机组，至少包括地面侧设备和飞船侧设备；所述地面侧设备至少包括压缩机、冷凝器和毛细管；所述压缩机入口设有用于连通所述飞船侧设备的低压回气管，所述压缩机出口设有高压排气管；所述高压排气管通过所述冷凝器与所述毛细管入口连通，所述毛细管出口用于与所述飞船侧设备连通；所述飞船侧设备包括蒸发器；所述蒸发器入口能够通过第一快速连接器与所述毛细管出口连通，所述蒸发器出口能够通过第二快速连接器与所述低压回气管连通。

Description

一种货运飞船制冷机组

技术领域

本实用新型涉及航天技术领域，特别是涉及一种货运飞船制冷机组。

背景技术

货运飞船是一种能够在太空中运载物资的无人太空舱，主要是用于向空间站定期补给食品、货物、燃料和仪器设备等物资，其中包括需要冷藏以及冷冻的食品、药品、实验材料等。

液体火箭推进剂通常在发射前一段时间开始加注直到火箭发射，整个加注过程时间长且危险，为了避免在推进剂加注期间装载物资，需要将物资装载工作提前至推进剂加注前。

货运飞船除了在飞行过程中需要对这些需要冷链运输的物资提供保冷或制冷条件外，在发射准备过程中也需要具备保冷或制冷条件。如果将物资装载工作提前至推进剂加注前，货运飞船的保冷和制冷时间也大幅延长。

因此，亟需提供一种能够在火箭推进剂加注前为货运飞船提供温度保障的制冷机组。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种货运飞船制冷机组，通过地面制冷机组在推进剂加注之前对储存冷链物资的飞船进行持续制冷，以为冷链物资提供良好的温度保障条件，从而可以将装载时机提前到推进剂加注前，避免推进剂加注期间进行装载作业的安全风险。

本实用新型提供了一种货运飞船制冷机组，至少包括地面侧设备和飞船侧设备；所述地面侧设备至少包括压缩机、冷凝器和毛细管；所述压缩机入口设有低压回气管，所述低压回气管用于连通所述压缩机与所述飞船侧设备；所述压缩机出口设有高压排气管，所述高压排气管通过所述冷凝器与所述毛细管入口连通，所述毛细管出口用于与所述飞船侧设备连通；所述飞船侧设备包括蒸发器；所述蒸发器入口能够通过第一快速连接器与所述毛细管出口连通，所述蒸发器出口能够通过第二快速连接器与所述低压回气管连通。

在一个实施例中，所述第一快速连接器包括第一插头和第一插座；所述第一插头设置于蒸发器入口，所述第一插座设置于所述毛细管出口；通过将所述第一插头与所述第一插座插接，能够实现所述毛细管出口与所述蒸发器入口连通。

在一个实施例中，所述第二快速连接器包括第二插头和第二插座；所述第二插头设置于蒸发器出口，所述第二插座设置于所述低压回气管；通过将所述第二插头与所述第二插座插接，能够实现所述低压回气管与所述蒸发器出口连通。

在一个实施例中，所述高压排气管路靠近所述压缩机的一侧设有用于连接制冷剂真空充注机的高压侧真空充注自封接头。

在一个实施例中，所述低压回气管靠近所述压缩机的一侧设有用于连接制冷剂真空充注机的低压侧真空充注自封接头。

在上述任意一个实施例中，本实用新型的货运飞船制冷机组还包括设置于所述冷凝器出口的视液镜；所述视液镜用于观察机组管路内部制冷剂的状态。

在一个实施例中，所述视液镜和所述毛细管之间设有干燥过滤器。

在一个实施例中，所述低压回气管靠近所述第二插座的一侧设有储液器，用于对从所述蒸发器进入所述低压回气管中的液体制冷剂进行分离并储存。

在一个实施例中，所述低压回气管在靠近所述压缩机入口的一侧设有低压侧真空压力传感器；所述高压排气管在靠近所述压缩机出口的一侧设有高压侧真空压力传感器。

在一个实施例中，所述毛细管出口通过第一软管与所述第一插座连通；所述储液器通过第二软管与所述第二插座连通。

本实用新型的货运飞船制冷机组，至少具有以下之一的有益效果：

一、飞船侧设备和地面侧设备具备快速连接与分离功能，操作简捷、效率高、安全性好。

二、在火箭发动机的推进剂加注前，通过地面制冷机组为飞船侧设备提供制冷剂，实现了货运飞船冷链物资装载时机前置，保障了作业人员的安全。

三、这种货运制冷机组，在保障冷链物资低温环境的同时，还降低了货运飞船的发射重量。

在阅读具体实施方式并且在查看附图之后，本领域的技术人员将认识到另外的特征和优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例的货运飞船制冷机组的整体结构示意图。

图2是本实用新型实施例的快速连接器与软管部分的结构示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本实用新型，用于示例性的说明本实用新型的原理，并不被配置为限定本实用新型。另外，附图中的机构件不一定是按照比例绘制的。例如，可能对于其他结构件或区域而放大了附图中的一些结构件或区域的尺寸，以帮助对本实用新型实施例的理解。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本实用新型实施例的具体结构进行限定。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有说明，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外术语“包括”、“包含”“具有”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素结构件或组件不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出或固有的属于结构件、组件上的其他机构件。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

诸如“下面”、“下方”、“在…下”、“低”、“上方”、“在…上”、“高”等的空间关系术语用于使描述方便，以解释一个元件相对于第二元件的定位，表示除了与图中示出的那些取向不同的取向以外，这些术语旨在涵盖器件的不同取向。另外，例如“一个元件在另一个元件上/下”可以表示两个元件直接接触，也可以表示两个元件之间还具有其他元件。此外，诸如“第一”、“第二”等的术语也用于描述各个元件、区、部分等，并且不应被当作限制。类似的术语在描述通篇中表示类似的元件。

对于本领域技术人员来说，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型更好的理解。

参见图1，本实用新型提供的一种货运飞船制冷机组至少包括地面侧设备和飞船侧设备。飞船侧设备用于为储放冷链物资提供温度保障，地面侧设备用于为飞船侧设备提供制冷介质，进而调控飞船侧设备的温度。地面侧设备至少包括彼此串联设置的压缩机1、冷凝器2和毛细管3。压缩机1的入口(吸气口)设有用于连通飞船侧设备的低压回气管11，压缩机1的出口设有高压排气管12，高压排气管12远离压缩机1出口的一端通过冷凝器2与毛细管3的入口连通，毛细管3的出口用于与飞船侧设备连通。

其中，飞船侧设备至少包括蒸发器9。在需要对飞船侧设备进行降温调节时，可以通过第一快速连接器4将蒸发器9的入口与毛细管3的出口连通，并通过第二快速连接器5将蒸发器9的出口与低压回气管11连通，从而使整个通路能够进行循环流动。

具体地，通过第一快速连接器4将蒸发器9的入口与毛细管3的出口连通，并通过第二快速连接器5将蒸发器9的出口与低压回气管11连通后，启动地面制冷机组使其运行。随着整个制冷机组的持续运行，压缩机1能够将低压回气管11内的低温蒸汽压缩成高温高压气体，并通过高压排气管12进入冷凝器2。冷凝器2通过与外界环境进行热交换，将来自压缩机1的高温高压气体冷却成高温高压液体。由冷凝器2排出的高温高压液体将通过管路进入毛细管3，通过毛细管3的阻力节流，将高温高压液体转化成低温低压液体，并将低温低压液体通过第一快速连接器4输送至蒸发器9。蒸发器9通过与外界环境的热交换将低温低压液体转换成低温低压气体，并将低温低压液体排出至低压回气管11，从而使地面制冷机组(地面侧设备100)与蒸发器9之间保持循环运作。制冷剂的循环流动方向为图1中小箭头标示的方向。

进一步地，飞船侧安装有温度控制器，用于监测蒸发器的运行状态。地面侧设备在低压回气管11在靠近压缩机1入口(吸气口)的一侧设有低压侧真空压力传感器P1，在高压排气管12在靠近压缩机1出口的一侧设有高压侧真空压力传感器P2。低压侧真空压力传感器P1用于监测压缩机1入口(吸气口)附近的压力，高压侧真空压力传感器P2用于监测压缩机1出口(排气口)附近的压力。本实用新型实施例的货运飞船制冷机组开机自动运行，可以通过温度控制器、高压侧真空压力传感器和低压侧真空压力传感器监测机组运行状态。

飞船侧的温度满足要求后持续提供保障，直到进入火箭发射程序(如发射前4分钟倒计时)。可以通过发射勤务设备控制第一快速连接器和第二快速连接器，使蒸发器的入口与毛细管的出口断开，并使蒸发器的出口与低压回气管断开。分离后地面管路会进行自动密封，货运飞船侧管路中的制冷剂排入大气。此时，地面侧设备和货运飞船侧设备完全脱离，满足运载火箭发射条件。

本实用新型实施例的货运飞船制冷机组，通过地面制冷机组为飞船侧设备进行制冷，其制冷过程至少可以持续到火箭发射前，因此无需在货运飞船侧安装用于发射前制冷的设备，降低了货运飞船的发射重量。

继续参见图1，在本实施例的货运飞船制冷机组中，蒸发器9可以分为冷藏室蒸发器91和冷冻室蒸发器92。冷冻室蒸发器92的出口与冷藏室蒸发器91的入口连接，冷冻室蒸发器92的入口能够通过第一快速连接器4与毛细管3的出口连通，冷藏室蒸发器91的出口能够通过第二快速连接器5与低压回气管11连通。

同时参见图1和图2，在一个实施例中，第一快速连接器4包括彼此匹配设置的第一插头41和第一插座42。其中，第一插头41设置于蒸发器入口或入口侧的管路上，第一插座42设置于毛细管3出口或出口侧的管路上。第一插头41与第一插座42插接后，毛细管3出口与蒸发器入口连通，从而使地面侧毛细管3排出的制冷剂能够依次通过第一插座42和第一插头41进入飞船侧的蒸发器内。在飞船侧设备的存储区域达到目标温度后持续提供制冷保障，直到进入火箭发射程序(如发射前4分钟倒计时)。进入火箭发射程序后，可以选择合适的时机断开第一插头41与第一插座42，使毛细管3出口与蒸发器入口完全脱离。

进一步地，第二快速连接器5包括彼此匹配设置的第二插头51和第二插座52。其中，第二插头51设置于蒸发器出口或出口侧的管路，第二插座52设置于低压回气管11远离压缩机1的一端。通过将第二插头51与第二插座52插接后，能够实现低压回气管11与蒸发器出口连通，从而时蒸发器内的制冷剂能够依次通过第二插头51和第二插座52排入地面侧的低压回气管11。在飞船侧设备的存储区域达到目标温度后持续进行制冷保障，直到进入火箭发射程序(如发射前4分钟倒计时)。进入火箭发射程序后，可以通过外力同时将第二插头51和第二插座52、以及第一插头41和第一插座42分离，使地面侧设备与飞船侧设备脱离，从而满足运载火箭的发射条件。其中，第一插座42和第二插座52在与对应插头分离后能够进行自密封，防止地面制冷机组中的制冷剂泄出。

本实用新型实施例的货运飞船制冷机组，通过匹配设置的插头与插座，实现了飞船侧设备与地面侧设备的快速对接、制冷剂循环流通以及快速分离，使装配和拆卸效率得到明显提升。

参见图1，在一个实施例中，高压排气管路12在靠近压缩机1的一侧设有用于连接制冷剂真空充注机的高压侧真空充注自封接头13。或者，也可以将高压侧真空充注自封接头13直接设置于压缩机1上。在需要对制冷机组实施抽真空及制冷剂充注时，可以直接将制冷剂真空充注机与高压侧真空充注自封接头13连接，在二者完成连接时高压侧真空充注自封接头13能够自动打开，使制冷剂真空充注机充注的制冷剂通过高压侧真空充注自封接头13进入地面侧设备中。

本实用新型实施例的高压侧真空充注自封接头13具有自密封能力。在高压侧真空充注自封接头13与制冷剂真空充注机断开时能够关闭并自密封，隔断高压排气管12与外界的连通，防止介质泄漏。

参见图1，进一步地，在上述实施例中，低压回气管11靠近压缩机1的一侧设有用于连接制冷剂真空充注机的低压侧真空充注自封接头14。在需要对制冷机组实施抽真空及制冷剂充注时，可以利用低压侧真空充注自封接头14将制冷剂真空充注机和低压回气管11连通。本实用新型实施例的低压侧真空充注自封接头14具有自密封能力，能够在与制冷剂真空充注机连接时打开，在与制冷剂真空充注机分离时关闭并自密封。

具体地，利用制冷剂真空充注机加注制冷剂通常发生在准备阶段。在货运飞船与运载火箭连接到位后，地面侧设备通过第一插座和第一插头与货运飞船侧设备的供液管路实施连接，并通过第二插座和第二插头与货运飞船侧设备的回液管路实施连接。随后，将制冷剂真空充注机的两组充注枪分别与高压侧真空充注自封接头和低压侧真空充注自封接头连接，并启动制冷剂真空充注机对制冷系统进行自动抽真空、泄漏检测和制冷剂充注等。当制冷剂充注完成后，将制冷剂真空充注机的充注枪与高压侧真空充注自封接头和低压侧真空充注自封接头断开，两个自封接头断开连接后实现自密封。为了增加高压侧真空充注自封接头和低压侧真空充注自封接头的密封性，还可以采用堵帽对两个自封接头分别进行冗余密封。

参见图1，在上述任意一个实施例中，本实用新型的货运飞船制冷机组还包括设置于冷凝器2出口的视液镜6。通过视液镜6可以观察制冷机组管路内部制冷剂的状态，进而判断是否需要补充制冷剂或者做出其他处理措施。

进一步地，为了避免制冷机组内出现水分和杂质等多余物，本实用新型的货运飞船制冷机组可以在视液镜6和毛细管3之间设置干燥过滤器7，以保持制冷机组内部的干燥清洁。

在上述实施例中，从冷藏蒸发器出口排出并通过低压回气管进入压缩机的制冷剂气体中可能存在液体制冷剂，为了防止液体制冷剂进入压缩机后发生“液击”事故，可以在低压回气管上设置干湿分离装置。例如，可以在低压回气管11靠近第二插座的一侧设置储液器8，通过储液器8将由冷藏蒸发器91进入低压回气管11中的液体制冷剂进行分离并储存。

参见图2，本实用新型实施例的货运飞船制冷机组，在地面侧设备与飞船侧设备连接后可能会发生相对位置的变化。为了适应该位置变化，可以利用软管的可形变特点补偿地面侧设备与飞船侧设备的相对位置变化。例如，可以在毛细管3出口与第一插座42之间设置第一软管R1，利用第一软管R1将毛细管3出口与第一插座42连通。例如，在储液器8与第二插座52之间设有第二软管R2，利用第二软管R2将储液器8与第二插座52连通。

以上实施例可以彼此组合，且具有相应的技术效果。

本实用新型的货运飞船制冷机组分为货运飞船侧设备和地面侧设备，通过插座与插头连接的方式实现地面侧设备与飞船侧设备的快速连接与分离，制冷过程结束后，在发射准备期间设定的时刻实现连接副的分离，保障冷链物资低温环境的同时还降低了货运飞船的发射重量。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种货运飞船制冷机组，其特征在于，至少包括地面侧设备和飞船侧设备；

所述地面侧设备至少包括压缩机、冷凝器和毛细管；所述压缩机入口设有用于连通所述飞船侧设备的低压回气管，所述压缩机出口设有高压排气管；所述高压排气管通过所述冷凝器与所述毛细管入口连通，所述毛细管出口用于与所述飞船侧设备连通；

所述飞船侧设备包括蒸发器；所述蒸发器入口能够通过第一快速连接器与所述毛细管出口连通，所述蒸发器出口能够通过第二快速连接器与所述低压回气管连通。

2.根据权利要求1所述的货运飞船制冷机组，其特征在于，所述第一快速连接器包括第一插头和第一插座；所述第一插头设置于蒸发器入口，所述第一插座设置于所述毛细管出口；通过将所述第一插头与所述第一插座插接，能够实现所述毛细管出口与所述蒸发器入口连通。

3.根据权利要求2所述的货运飞船制冷机组，其特征在于，所述第二快速连接器包括第二插头和第二插座；所述第二插头设置于蒸发器出口，所述第二插座设置于所述低压回气管；

通过将所述第二插头与所述第二插座插接，能够实现所述低压回气管与所述蒸发器出口连通。

4.根据权利要求1所述的货运飞船制冷机组，其特征在于，所述高压排气管路靠近所述压缩机的一侧设有用于连接制冷剂真空充注机的高压侧真空充注自封接头。

5.根据权利要求4所述的货运飞船制冷机组，其特征在于，所述低压回气管靠近所述压缩机的一侧设有用于连接制冷剂真空充注机的低压侧真空充注自封接头。

6.根据权利要求1至5任一项所述的货运飞船制冷机组，其特征在于，还包括设置于所述冷凝器出口的视液镜；所述视液镜用于观察机组管路内部制冷剂的状态。

7.根据权利要求6所述的货运飞船制冷机组，其特征在于，所述视液镜和所述毛细管之间设有干燥过滤器。

8.根据权利要求3所述的货运飞船制冷机组，其特征在于，所述低压回气管靠近所述第二插座的一侧设有储液器，用于对从所述蒸发器进入所述低压回气管中的液体制冷剂进行分离并储存。

9.根据权利要求8所述的货运飞船制冷机组，其特征在于，所述低压回气管在靠近所述压缩机入口的一侧设有低压侧真空压力传感器；所述高压排气管在靠近所述压缩机出口的一侧设有高压侧真空压力传感器。

10.根据权利要求9所述的货运飞船制冷机组，其特征在于，所述毛细管出口通过第一软管与所述第一插座连通；所述储液器通过第二软管与所述第二插座连通。