液体火箭贮箱电热增压系统技术方案

本发明专利技术提供一种液体火箭贮箱电热增压系统，至少包含两个用于设置在火箭子级内部且用于存储液体推进剂介质的贮箱，其中，所述贮箱内部至少设有第一管路、第二管路、输送泵和加热机构，所述第一管路的一端连接所述输送泵，所述输送泵的另一端连通第二管路，所述第二管路的一部分设置在所述加热机构内，所述加热机构用于将进入所述第二管路位于所述加热机构内的一部分液体推进剂介质汽化，并通过所述第二管路的另一端进入所述贮箱的气枕部位，以增加所述贮箱内部压力。同现有技术相比，整个系统具有布局合理、结构稳定、安全可靠，同时可以减轻自身重量，有利于提高火箭的运载能力。有利于提高火箭的运载能力。有利于提高火箭的运载能力。

【技术实现步骤摘要】
液体火箭贮箱电热增压系统


[0001]本专利技术涉及运载火箭发射支持
，尤其涉及一种液体火箭贮箱电热增压系统。

技术介绍

[0002]液体火箭是目前世界上大型运载火箭的主要类型，具有推力大、比冲高等优势。液体火箭中一个重要的组成部分为增压系统，增压系统用于提供液体火箭推进剂贮箱气枕压力。在增压气体进入推进剂贮箱后，可以通过挤压液体推进剂产生工作压力，一方面满足发动机飞行过程中所需要的发动机入口推进剂工作压力条件，保证泵不发生气蚀；另一方面提供足够的内压维持火箭推进剂贮箱轴向刚度，增加承载能力。
[0003]现有增压系统一般为贮气增压、自生增压和化学增压等类型。贮气增压是将增压气体贮存在高压气瓶中，贮气压力一般为20～35MPa。高压气体经减压阀后进入贮箱为贮箱增压，一般使用氮气或氦气的惰性气体。贮气增压的优点是系统简单、工作可靠、技术成熟，缺点是系统质量大、占空间多、效率低，无法满足高性能、大推力火箭的使用。
[0004]化学增压系统是利用化学反应产物的系统为贮箱增压，将自燃的推进剂组元喷入主贮箱中，使燃料和氧化剂在贮箱内进行化学反应产生燃气来增压主贮箱。但推进剂和燃气温度的限制使这种方式非常局限，使用较少。
[0005]自生增压系统主要应用于泵压式供应系统，适应于热稳定、低沸点的推进剂，如液氧、液氢、液甲烷等。泵后引出部分推进剂在换热器中汽化，然后将这些蒸汽引入推进剂贮箱进行增压。这种方法系统简单、质量小、技术成熟，是目前主流液体火箭的应用类型。
[0006]但自生增压通常需要相对复杂的组件、管路装置、换热器、阀门、调节元件及支撑结构。在发动机内增加燃气换热器，使自生增压系统的可靠性和安全性较差。此外，现有的自生增压方式，暴露在贮箱外的增压输送管道长达几十米，且需要在箭体外设置保护壳，造成箭体结构质量增大，影响火箭的运载能力。另外，输送管道在箭体表面形成凸起物，不利于火箭的气动外形，进而增加火箭防护难度和姿态控制难度。
[0007]因此，如何设计一种布局合理、结构稳定、安全可靠，同时可以减轻自身重量，提高火箭运载能力的液体火箭贮箱增压系统，是目前所要解决的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种液体火箭贮箱增压系统，具有布局合理、结构稳定、安全可靠，同时可以减轻自身重量，提高火箭运载能力。
[0009]本专利技术的一个方面提供了一种液体火箭贮箱电热增压系统，至少包含两个用于设置在火箭子级内部且用于存储液体推进剂介质的贮箱，其中，
[0010]所述贮箱内部至少设有第一管路、第二管路、输送泵和加热机构，所述第一管路的一端连接所述输送泵，所述输送泵的另一端连通第二管路，所述第二管路的一部分设置在所述加热机构内，所述加热机构用于将进入所述第二管路位于所述加热机构内的一部分液
体推进剂介质汽化，并通过所述第二管路的另一端进入所述贮箱的气枕部位，以增加所述贮箱内部压力。
[0011]进一步的，每个所述贮箱内部包含容纳液体推进剂介质的第一空间和用于容纳气体介质的第二空间，所述第二空间对应所述气枕部位，所述第二管路连通至所述第二空间。
[0012]进一步的，所述贮箱的数量为2个，且分别为同轴设计的第一箱体和第二箱体，在所述第一箱体和所述第二箱体装配至火箭子级内部时，所述第二箱体位于远离所述液体火箭发动机的一端，所述第一箱体内部设有液体甲烷推进剂，所述第二箱体内部设有液氧推进剂。
[0013]进一步的，所述第一箱体内包含所述第一管路、所述第二管路、所述输送泵和所述加热机构；所述第一管路的一端位于液体甲烷推进剂内，另一端与所述输送泵的一端连接，所述输送泵的另一端连接所述第二管路，所述第二管路的一部分位于所述加热机构的内部，且所述第二管路的另一端连通至所述第一箱体的气枕部位；所述加热机构用于对所述第二管路位于所述加热机构内部的部分进行加热，以使位于所述加热机构内部的第二管路内的液体甲烷推进剂快速汽化后从所述第二管路的另一端排出至所述气枕部位。
[0014]进一步的，还包含第三管路和第四管路，所述第三管路的一端与所述第二箱体连接且用于设置在所述第二箱体内的液氧中，在所述第一箱体内，
[0015]所述第三管路的另一端连接所述输送泵，所述输送泵的另一端连通第四管路，所述第四管路的一部分设置在所述加热机构内；所述加热机构用于将进入所述第四管路位于所述加热机构内的一部分液氧推进剂汽化，并通过所述第四管路的另一端进入所述第二箱体的气枕部位，以增加所述第二箱体内部压力。
[0016]进一步的，所述第二管路和第四管路位于所述加热机构内部的部分为螺旋管结构。
[0017]进一步的，所述第一管路、所述第二管路、第三管路和所述第四管路分别通过固定柱和U型卡接件与所述第一箱体内壁固定连接。
[0018]进一步的，所述加热机构包含加热器和电池组，所述电池组固定连接在火箭子级的内壁上且用于向所述输送泵和所述加热器提供电能。
[0019]进一步的，所述加热器包含内部设有腔体且两端密封的加热筒和沿所述加热筒周向外表面均匀排布的加热管构成，所述加热管缠绕设置在所述加热筒表面且与所述加热筒表面紧贴，两者固定连接。
[0020]进一步的，还包括发电装置，所述发电装置至少包含电机涡轮和发电机，所述电机涡轮通过转动轴与所述发电机连接；其中，所述电机涡轮用于在火箭发动机涡轮泵排出的气体的作用下转动，且所述电机涡轮的转动通过所述转动轴传递至所述发电机，从而所述发电机产生电能，为所述电池组提供电能。
[0021]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下之一的优点：
[0022]第一、通过在贮箱内部设有第一管路、第二管路、输送泵和加热机构，第一管路的一端连接所述输送泵，输送泵的另一端连通第二管路，第二管路的一部分设置在加热机构内，加热机构用于将进入第二管路位于加热机构内的一部分液体推进剂介质汽化，并通过第二管路的另一端进入贮箱的气枕部位，以增加贮箱内部压力。由于将第一管路、第二管路、输送泵和加热机构设在贮箱内部，贮箱可以起到外壳作用，从而可以保护第一管路、第
二管路、输送泵和加热机构以避免其发生破损，还可以减少系统的重量(管路设在贮箱外部时，需要在管路外设置保护壳)，进而提高运载能力，特别火箭飞行过程中，可以减少空气阻力，降低火箭姿态控制难度。
[0023]第二、通过加热机构的设置，可以将进入第二管路位于加热机构内的一部分液体推进剂介质汽化，并通过第二管路的另一端进入贮箱的气枕部位。而加热机构的设置可以方便控制自身的产热量，同时保证热量的持续与稳定供给位于加热结构内的第二管路，使其内部的液体快速完成汽化，进而增加贮箱内部压力，便于将贮箱内的液体推进剂稳定的输出至涡轮泵。
[0024]整个系统具有布局合理、结构稳定、安全可靠，同时可以减轻自身重量，有利于提高火箭的运载能力。
[0025]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，其并不能限制本专利技术所欲主张的范围。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液体火箭贮箱电热增压系统，其特征在于，至少包含两个用于设置在火箭子级内部且用于存储液体推进剂介质的贮箱，其中，所述贮箱内部至少设有第一管路、第二管路、输送泵和加热机构，所述第一管路的一端连接所述输送泵，所述输送泵的另一端连通第二管路，所述第二管路的一部分设置在所述加热机构内，所述加热机构用于将进入所述第二管路位于所述加热机构内的一部分液体推进剂介质汽化，并通过所述第二管路的另一端进入所述贮箱的气枕部位，以增加所述贮箱内部压力。2.根据权利要求1所述的液体火箭贮箱电热增压系统，其特征在于，每个所述贮箱内部包含容纳液体推进剂介质的第一空间和用于容纳气体介质的第二空间，所述第二空间对应所述气枕部位，所述第二管路连通至所述第二空间。3.根据权利要求1所述的液体火箭贮箱电热增压系统，其特征在于，所述贮箱的数量为2个，且分别为同轴设计的第一箱体和第二箱体，在所述第一箱体和所述第二箱体装配至火箭子级内部时，所述第二箱体位于远离所述液体火箭发动机的一端，所述第一箱体内部设有液体甲烷推进剂，所述第二箱体内部设有液氧推进剂。4.根据权利要求3所述的液体火箭贮箱电热增压系统，其特征在于，所述第一箱体内包含所述第一管路、所述第二管路、所述输送泵和所述加热机构；所述第一管路的一端位于液体甲烷推进剂内，另一端与所述输送泵的一端连接，所述输送泵的另一端连接所述第二管路，所述第二管路的一部分位于所述加热机构的内部，且所述第二管路的另一端连通至所述第一箱体的气枕部位；所述加热机构用于对所述第二管路位于所述加热机构内部的部分进行加热，以使位于所述加热机构内部的第二管路内的液体甲烷推进剂快速汽化后从所述第二管路的另一端排出至所述气枕部位。5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩建业，袁宇，杨瑞康，
申请(专利权)人：蓝箭航天空间科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：