一種具有冗余功能的常溫補(bǔ)壓系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種具有冗余功能的常溫補(bǔ)壓系統(tǒng)，包括氫箱補(bǔ)壓系統(tǒng)和氧箱補(bǔ)壓系統(tǒng)。氧補(bǔ)壓系統(tǒng)由兩個(gè)電磁閥、壓力信號(hào)器、孔板以及相應(yīng)的導(dǎo)管組成，電磁閥的開(kāi)閉由壓力信號(hào)器控制；通過(guò)對(duì)兩個(gè)壓力信號(hào)器的開(kāi)閉壓力進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)氧箱補(bǔ)壓系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)。氫補(bǔ)壓系統(tǒng)由兩個(gè)電磁閥、壓力信號(hào)器、孔板、控制系統(tǒng)以及相應(yīng)的導(dǎo)管組成，通過(guò)對(duì)電磁閥的供電時(shí)間進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)氫箱補(bǔ)壓系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)。
【專利說(shuō)明】一種具有冗余功能的常溫補(bǔ)壓系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于液體火箭常溫補(bǔ)壓系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)方案。
【背景技術(shù)】
[0002]通常液體火箭貯箱的增壓系統(tǒng)采用發(fā)動(dòng)機(jī)的自生增壓或使用低溫氦氣進(jìn)行增壓，但在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之前，發(fā)動(dòng)機(jī)的自生增壓氣體未能對(duì)貯箱增壓，冷氦增壓氣體未經(jīng)過(guò)加溫其低溫氣體的增壓效率低，因此在液體火箭都設(shè)計(jì)有補(bǔ)壓系統(tǒng)，用于在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前對(duì)貯箱增壓，確保在發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火之前貯箱有足夠的壓力確保發(fā)動(dòng)機(jī)能正常點(diǎn)火，此外在火箭飛行的跨音速階段，需要通過(guò)對(duì)貯箱進(jìn)行補(bǔ)壓以提高箱體的剛度，補(bǔ)壓系統(tǒng)是液體火箭的重要組成部分。
[0003]現(xiàn)有補(bǔ)壓系統(tǒng)中都存在單點(diǎn)失效的潛在風(fēng)險(xiǎn)，即系統(tǒng)中的任何一個(gè)重要單機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題，將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的補(bǔ)壓功能失效，因此急需進(jìn)行補(bǔ)壓系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)技術(shù)研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是:克服現(xiàn)有補(bǔ)壓系統(tǒng)冗余性能不足現(xiàn)象，提供了一種高可靠性的補(bǔ)壓系統(tǒng)冗余技術(shù)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0006]一種具有冗余功能的常溫補(bǔ)壓系統(tǒng)，包括氣瓶組、過(guò)濾器、氫箱補(bǔ)壓系統(tǒng)和氧箱補(bǔ)壓系統(tǒng)；氧箱補(bǔ)壓系統(tǒng)包括第一氧補(bǔ)壓電磁閥、第二氧補(bǔ)壓電磁閥、第一氧補(bǔ)壓壓力信號(hào)器、第二氧補(bǔ)壓壓力信號(hào)器、第一氧補(bǔ)壓孔板、第二氧補(bǔ)壓孔板和氧控制系統(tǒng)；氫箱補(bǔ)壓系統(tǒng)包括第一氫補(bǔ)壓電磁閥、第二氫補(bǔ)壓電磁閥、氫補(bǔ)壓壓力信號(hào)器、第一氫補(bǔ)壓孔板、第二氫補(bǔ)壓孔板和氫控制系統(tǒng)；
[0007]高壓氦氣儲(chǔ)存在氣瓶組中，經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾之后分別向氧箱補(bǔ)壓系統(tǒng)和氫箱補(bǔ)壓系統(tǒng)供氣；向氧箱補(bǔ)壓系統(tǒng)供氣時(shí)，高壓氦氣通過(guò)第一氧補(bǔ)壓電磁閥和第一氧補(bǔ)壓孔板輸入到氧箱中，第二氧補(bǔ)壓電磁閥和第二氧補(bǔ)壓孔板作為向氧箱中供氣的冗余，第一氧補(bǔ)壓孔板和第二氧補(bǔ)壓孔板用于控制氣體流量；第一氧補(bǔ)壓壓力信號(hào)器和第二氧補(bǔ)壓壓力信號(hào)器均連接到氧箱并且將氧箱壓力輸出給氧控制系統(tǒng)，氧控制系統(tǒng)根據(jù)第一氧補(bǔ)壓壓力信號(hào)器的傳遞的氧箱壓力數(shù)據(jù)控制第一氧補(bǔ)壓電磁閥的開(kāi)閉，根據(jù)第二氧補(bǔ)壓壓力信號(hào)器的傳遞的氧箱壓力數(shù)據(jù)控制第二氧補(bǔ)壓電磁閥的開(kāi)閉；
[0008]向氫箱補(bǔ)壓系統(tǒng)供氣時(shí)，高壓氦氣通過(guò)第一氫補(bǔ)壓電磁閥和第一氫補(bǔ)壓孔板輸入到氫箱中，第二氫補(bǔ)壓電磁閥和第二氫補(bǔ)壓孔板作為向氫箱中供氣的冗余，第一氫補(bǔ)壓孔板、第二氫補(bǔ)壓孔板用于控制氣體流量；氫補(bǔ)壓壓力信號(hào)器連接到氫箱并且將氫箱壓力輸出給氫控制系統(tǒng)，氫控制系統(tǒng)根據(jù)氫補(bǔ)壓壓力信號(hào)器的傳遞的氫箱壓力數(shù)據(jù)控制第一氫補(bǔ)壓電磁閥和第二氫補(bǔ)壓電磁閥的開(kāi)閉。
[0009]當(dāng)氫箱內(nèi)壓力低于額定壓力時(shí)，氫控制系統(tǒng)控制第一氫補(bǔ)壓電磁閥工作對(duì)氫箱進(jìn)行補(bǔ)壓，延遲5s后控制第二氫補(bǔ)壓電磁閥工作對(duì)氫箱進(jìn)行補(bǔ)壓；當(dāng)氫箱內(nèi)壓力高于額定壓力時(shí)，氫控制系統(tǒng)控制第一氫補(bǔ)壓電磁閥和第二氫補(bǔ)壓電磁閥同時(shí)停止工作。
[0010]當(dāng)氧箱壓力低于0.30MPa時(shí)，氧控制系統(tǒng)控制第一氧補(bǔ)壓電磁閥工作，對(duì)氧箱進(jìn)行補(bǔ)壓，當(dāng)氧箱壓力高于0.32MPa時(shí)，氧控制系統(tǒng)控制第一氧補(bǔ)壓電磁閥停止工作，停止對(duì)氧箱進(jìn)行補(bǔ)壓；
[0011]當(dāng)氧箱壓力低于0.28MPa時(shí)，氧控制系統(tǒng)控制第二氧補(bǔ)壓電磁閥工作，對(duì)氧箱進(jìn)行補(bǔ)壓，當(dāng)氧箱壓力高于0.3MPa時(shí)，氧控制系統(tǒng)控制第二氧補(bǔ)壓電磁閥停止工作，停止對(duì)氧箱進(jìn)行補(bǔ)壓。
[0012]當(dāng)氫箱壓力低于0.28MPa時(shí)，氫控制系統(tǒng)控制第一氫補(bǔ)壓電磁閥和第二氫補(bǔ)壓電磁閥工作對(duì)氫箱進(jìn)行補(bǔ)壓，當(dāng)氫箱壓力高于0.3OMPa時(shí)，氫控制系統(tǒng)控制第一氫補(bǔ)壓電磁閥和第二氫補(bǔ)壓電磁閥停止工作，停止對(duì)氫箱進(jìn)行補(bǔ)壓。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:
[0014](I)本發(fā)明提供一種具有冗余功能的常溫補(bǔ)壓系統(tǒng)，在系統(tǒng)重要單機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)仍能起到正常的補(bǔ)壓效果。
[0015](2)本發(fā)明通過(guò)對(duì)氧補(bǔ)壓系統(tǒng)增加補(bǔ)壓電磁閥和壓力信號(hào)器，實(shí)現(xiàn)氧箱補(bǔ)壓系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)。
[0016](3)本發(fā)明可通過(guò)對(duì)氫補(bǔ)壓控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，使其對(duì)電磁閥的供電時(shí)間產(chǎn)生一定時(shí)間差，以事項(xiàng)氫箱補(bǔ)壓系統(tǒng)的冗余。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種具有冗余功能的常溫補(bǔ)壓系統(tǒng)，包括氣瓶組1、過(guò)濾器2、氫箱補(bǔ)壓系統(tǒng)和氧箱補(bǔ)壓系統(tǒng)；氧箱補(bǔ)壓系統(tǒng)包括第一氧補(bǔ)壓電磁閥3、第二氧補(bǔ)壓電磁閥4、第一氧補(bǔ)壓壓力信號(hào)器5、第二氧補(bǔ)壓壓力信號(hào)器6、第一氧補(bǔ)壓孔板7、第二氧補(bǔ)壓孔板8和氧控制系統(tǒng)9 ;氫箱補(bǔ)壓系統(tǒng)包括第一氫補(bǔ)壓電磁閥10、第二氫補(bǔ)壓電磁閥
11、氫補(bǔ)壓壓力信號(hào)器12、第一氫補(bǔ)壓孔板13、第二氫補(bǔ)壓孔板14和氫控制系統(tǒng)15 ；
[0020]高壓氦氣儲(chǔ)存在氣瓶組I中，經(jīng)過(guò)濾器2過(guò)濾之后分別向氧箱補(bǔ)壓系統(tǒng)和氫箱補(bǔ)壓系統(tǒng)供氣；向氧箱補(bǔ)壓系統(tǒng)供氣時(shí)，高壓氦氣通過(guò)第一氧補(bǔ)壓電磁閥3和第一氧補(bǔ)壓孔板7輸入到氧箱中，第二氧補(bǔ)壓電磁閥4和第二氧補(bǔ)壓孔板8作為向氧箱中供氣的冗余，第一氧補(bǔ)壓孔板7和第二氧補(bǔ)壓孔板8用于控制氣體流量；第一氧補(bǔ)壓壓力信號(hào)器5和第二氧補(bǔ)壓壓力信號(hào)器6均連接到氧箱并且將氧箱壓力輸出給氧控制系統(tǒng)9，氧控制系統(tǒng)9根據(jù)第一氧補(bǔ)壓壓力信號(hào)器5的傳遞的氧箱壓力數(shù)據(jù)控制第一氧補(bǔ)壓電磁閥3的開(kāi)閉，根據(jù)第二氧補(bǔ)壓壓力信號(hào)器6的傳遞的氧箱壓力數(shù)據(jù)控制第二氧補(bǔ)壓電磁閥4的開(kāi)閉；
[0021]向氫箱補(bǔ)壓系統(tǒng)供氣時(shí)，高壓氦氣通過(guò)第一氫補(bǔ)壓電磁閥10和第一氫補(bǔ)壓孔板13輸入到氫箱中，第二氫補(bǔ)壓電磁閥11和第二氫補(bǔ)壓孔板14作為向氫箱中供氣的冗余，第一氫補(bǔ)壓孔板13、第二氫補(bǔ)壓孔板14用于控制氣體流量；氫補(bǔ)壓壓力信號(hào)器12連接到氫箱并且將氫箱壓力輸出給氫控制系統(tǒng)15,氫控制系統(tǒng)15根據(jù)氫補(bǔ)壓壓力信號(hào)器12的傳遞的氫箱壓力數(shù)據(jù)控制第一氫補(bǔ)壓電磁閥10和第二氫補(bǔ)壓電磁閥11的開(kāi)閉。
[0022]當(dāng)氫箱內(nèi)壓力低于額定壓力時(shí),氫控制系統(tǒng)15控制第一氫補(bǔ)壓電磁閥10工作對(duì)氫箱進(jìn)行補(bǔ)壓，延遲5s后控制第二氫補(bǔ)壓電磁閥11工作對(duì)氫箱進(jìn)行補(bǔ)壓；當(dāng)氫箱內(nèi)壓力高于額定壓力時(shí)，氫控制系統(tǒng)15控制第一氫補(bǔ)壓電磁閥10和第二氫補(bǔ)壓電磁閥11同時(shí)停止工作。
[0023]具體的，當(dāng)氫箱壓力低于0.28MPa時(shí),氫控制系統(tǒng)15控制第一氫補(bǔ)壓電磁閥10和第二氫補(bǔ)壓電磁閥11工作對(duì)氫箱進(jìn)行補(bǔ)壓，當(dāng)氫箱壓力高于0.3OMPa時(shí),氫控制系統(tǒng)15控制第一氫補(bǔ)壓電磁閥10和第二氫補(bǔ)壓電磁閥11停止工作，停止對(duì)氫箱進(jìn)行補(bǔ)壓。
[0024]當(dāng)氧箱壓力低于0.30MPa時(shí)，氧控制系統(tǒng)9控制第一氧補(bǔ)壓電磁閥3工作，對(duì)氧箱進(jìn)行補(bǔ)壓，當(dāng)氧箱壓力高于0.32MPa時(shí)，氧控制系統(tǒng)9控制第一氧補(bǔ)壓電磁閥3停止工作，停止對(duì)氧箱進(jìn)行補(bǔ)壓；
[0025]當(dāng)氧箱壓力低于0.28MPa時(shí)，氧控制系統(tǒng)9控制第二氧補(bǔ)壓電磁閥4工作，對(duì)氧箱進(jìn)行補(bǔ)壓，當(dāng)氧箱壓力高于0.3MPa時(shí)，氧控制系統(tǒng)9控制第二氧補(bǔ)壓電磁閥4停止工作，停止對(duì)氧箱進(jìn)行補(bǔ)壓。
[0026]工作原理:
[0027]氧箱補(bǔ)壓系統(tǒng):氣瓶組I為氧箱提供補(bǔ)壓氣源，第一氧補(bǔ)壓壓力信號(hào)器5和第二氧補(bǔ)壓壓力信號(hào)器6的開(kāi)閉壓力有一定差異,第一氧補(bǔ)壓壓力信號(hào)器5的開(kāi)啟壓力為
0.30MPa，關(guān)閉壓力為0.32MPa，第二氧補(bǔ)壓壓力信號(hào)器6的開(kāi)啟壓力為0.28MPa，關(guān)閉壓力為0.30MPa ;正常情況下第一氧補(bǔ)壓電磁閥3和第一氧補(bǔ)壓壓力信號(hào)器5工作滿足對(duì)氧箱的補(bǔ)壓要求；當(dāng)?shù)谝谎跹a(bǔ)壓電磁閥3和第一氧補(bǔ)壓壓力信號(hào)器5出現(xiàn)故障導(dǎo)致補(bǔ)壓功能失效時(shí)、第二氧補(bǔ)壓電磁閥4和第二氧補(bǔ)壓壓力信號(hào)器6工作對(duì)氧箱進(jìn)行補(bǔ)壓，實(shí)現(xiàn)氧箱補(bǔ)壓系統(tǒng)的幾余功能。
[0028]氫箱補(bǔ)壓系統(tǒng)氣瓶組I為氧箱提供補(bǔ)壓氣源，為氫箱提供補(bǔ)壓氣源，氫補(bǔ)壓壓力信號(hào)器12的工作范圍為0.28MPa?0.30MPa,氫控制系統(tǒng)15根據(jù)壓力信號(hào)器的輸出壓力對(duì)第一氫補(bǔ)壓電磁閥10和第二氫補(bǔ)壓電磁閥11供電，氫控制系統(tǒng)首先對(duì)電第一氫補(bǔ)壓電磁閥10供電使壓力信號(hào)器9控制第一氫補(bǔ)壓電磁閥10的開(kāi)閉，氫控制系統(tǒng)15延后5s對(duì)第二氫補(bǔ)壓電磁閥11供電；正常情況下第一氫補(bǔ)壓電磁閥10工作滿足對(duì)氫箱的補(bǔ)壓要求，當(dāng)?shù)谝粴溲a(bǔ)壓電磁閥10出現(xiàn)故障，5s之后第二氫補(bǔ)壓電磁閥11工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)氫箱的冗余補(bǔ)壓功能。
[0029]本發(fā)明未詳細(xì)說(shuō)明部分屬本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識(shí)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有冗余功能的常溫補(bǔ)壓系統(tǒng)，其特征在于:包括氣瓶組(I)、過(guò)濾器(2)、氫箱補(bǔ)壓系統(tǒng)和氧箱補(bǔ)壓系統(tǒng)；氧箱補(bǔ)壓系統(tǒng)包括第一氧補(bǔ)壓電磁閥(3)、第二氧補(bǔ)壓電磁閥(4)、第一氧補(bǔ)壓壓力信號(hào)器(5)、第二氧補(bǔ)壓壓力信號(hào)器(6)、第一氧補(bǔ)壓孔板(7)、第二氧補(bǔ)壓孔板(8)和氧控制系統(tǒng)(9);氫箱補(bǔ)壓系統(tǒng)包括第一氫補(bǔ)壓電磁閥(10)、第二氫補(bǔ)壓電磁閥(11)、氫補(bǔ)壓壓力信號(hào)器(12)、第一氫補(bǔ)壓孔板(13)、第二氫補(bǔ)壓孔板(14)和氫控制系統(tǒng)(15)； 高壓氦氣儲(chǔ)存在氣瓶組(I)中，經(jīng)過(guò)濾器(2)過(guò)濾之后分別向氧箱補(bǔ)壓系統(tǒng)和氫箱補(bǔ)壓系統(tǒng)供氣；向氧箱補(bǔ)壓系統(tǒng)供氣時(shí)，高壓氦氣通過(guò)第一氧補(bǔ)壓電磁閥(3)和第一氧補(bǔ)壓孔板(7)輸入到氧箱中，第二氧補(bǔ)壓電磁閥(4)和第二氧補(bǔ)壓孔板(8)作為向氧箱中供氣的冗余，第一氧補(bǔ)壓孔板(7)和第二氧補(bǔ)壓孔板(8)用于控制氣體流量；第一氧補(bǔ)壓壓力信號(hào)器(5)和第二氧補(bǔ)壓壓力信號(hào)器(6)均連接到氧箱并且將氧箱壓力輸出給氧控制系統(tǒng)(9)，氧控制系統(tǒng)(9)根據(jù)第一氧補(bǔ)壓壓力信號(hào)器(5)的傳遞的氧箱壓力數(shù)據(jù)控制第一氧補(bǔ)壓電磁閥(3)的開(kāi)閉，根據(jù)第二氧補(bǔ)壓壓力信號(hào)器(6)的傳遞的氧箱壓力數(shù)據(jù)控制第二氧補(bǔ)壓電磁閥(4)的開(kāi)閉； 向氫箱補(bǔ)壓系統(tǒng)供氣時(shí)，高壓氦氣通過(guò)第一氫補(bǔ)壓電磁閥(10)和第一氫補(bǔ)壓孔板(13)輸入到氫箱中，第二氫補(bǔ)壓電磁閥(11)和第二氫補(bǔ)壓孔板(14)作為向氫箱中供氣的冗余，第一氫補(bǔ)壓孔板(13)、第二氫補(bǔ)壓孔板(14)用于控制氣體流量；氫補(bǔ)壓壓力信號(hào)器(12)連接到氫箱并且將氫箱壓力輸出給氫控制系統(tǒng)(15),氫控制系統(tǒng)(15)根據(jù)氫補(bǔ)壓壓力信號(hào)器(12)的傳遞的氫箱壓力數(shù)據(jù)控制第一氫補(bǔ)壓電磁閥(10)和第二氫補(bǔ)壓電磁閥(11)的開(kāi)閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有冗余功能的常溫補(bǔ)壓系統(tǒng)，其特征在于:當(dāng)氫箱內(nèi)壓力低于額定壓力時(shí)，氫控制系統(tǒng)(15)控制第一氫補(bǔ)壓電磁閥(10)工作對(duì)氫箱進(jìn)行補(bǔ)壓，延遲5s后控制第二氫補(bǔ)壓電磁閥(11)工作對(duì)氫箱進(jìn)行補(bǔ)壓；當(dāng)氫箱內(nèi)壓力高于額定壓力時(shí)，氫控制系統(tǒng)(15)控制第一氫補(bǔ)壓電磁閥(10)和第二氫補(bǔ)壓電磁閥(11)同時(shí)停止工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有冗余功能的常溫補(bǔ)壓系統(tǒng)，其特征在于:當(dāng)氧箱壓力低于0.30MPa時(shí)，氧控制系統(tǒng)(9)控制第一氧補(bǔ)壓電磁閥(3)工作，對(duì)氧箱進(jìn)行補(bǔ)壓，當(dāng)氧箱壓力高于0.32MPa時(shí)，氧控制系統(tǒng)(9)控制第一氧補(bǔ)壓電磁閥(3)停止工作，停止對(duì)氧箱進(jìn)行補(bǔ)壓； 當(dāng)氧箱壓力低于0.28MPa時(shí)，氧控制系統(tǒng)(9)控制第二氧補(bǔ)壓電磁閥(4)工作，對(duì)氧箱進(jìn)行補(bǔ)壓，當(dāng)氧箱壓力高于0.3MPa時(shí)，氧控制系統(tǒng)(9)控制第二氧補(bǔ)壓電磁閥(4)停止工作，停止對(duì)氧箱進(jìn)行補(bǔ)壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有冗余功能的常溫補(bǔ)壓系統(tǒng)，其特征在于:當(dāng)氫箱壓力低于0.28MPa時(shí)，氫控制系統(tǒng)(15)控制第一氫補(bǔ)壓電磁閥(10)和第二氫補(bǔ)壓電磁閥(11)工作對(duì)氫箱進(jìn)行補(bǔ)壓，當(dāng)氫箱壓力高于0.3OMPa時(shí),氫控制系統(tǒng)(15)控制第一氫補(bǔ)壓電磁閥(10)和第二氫補(bǔ)壓電磁閥(11)停止工作，停止對(duì)氫箱進(jìn)行補(bǔ)壓。
【文檔編號(hào)】F02K9/50GK103670799SQ201310556828
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】杜正剛, 張立強(qiáng), 劉文川, 滿滿, 王海洲, 馬方超, 吳姮, 李文斌, 張志廣 申請(qǐng)人:北京宇航系統(tǒng)工程研究所, 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院