一种喷气转移装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种喷气转移装置，该装置主要由高压气源、气路管道、电爆阀、高压自锁阀和喷嘴组件组成；其中高压气源、电爆阀、高压自锁阀和喷嘴组件依次通过气路管道进行对焊连接；所述喷嘴组件由环形气缸和均布于环形气缸上的多个喷嘴构成，其中所述喷嘴包括入口直线段、流线收缩段和出口直线段，入口直线段和出口直线段的长度比为3：1，流线收缩段的收缩角为7.63°，且入口直线段的入口直径为Φ4mm，出口直线段的出口直径为Φ2mm。本发明喷嘴组件中的喷嘴采用流线收缩型喷嘴，并分别对喷嘴的入口直线段、流线收缩段和出口直线段的尺寸进行设计，很好地增大了喷嘴的净推力，增大转移物的转移行程。
【专利说明】一种喷气转移装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种喷气转移装置，属于飞行器交会对接【技术领域】。
【背景技术】
[0002]交会对接机构是两飞行器实现刚性联接的关键机构，目前常见的对接技术有:“杆-锥”对接系统、“异体同构周边式”对接系统、“捕获式”对接系统等，这些对接机构以机械能作为动力，结构复杂，体积大，对接精度要求较高。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明的目的是提供一种喷气转移装置，该装置结构简单，动力获取容易，可以通过控制喷气时间获取不同大小的转移输出力，为对接转移提供一种方便有效的方法。
[0004]为了实现上述目的本发明的技术解决方案为:
[0005]一种喷气转移装置，该装置主要由高压气源、气路管道、电爆阀、高压自锁阀和喷嘴组件组成；其中高压气源、电爆阀、高压自锁阀和喷嘴组件依次通过气路管道进行对焊连接；所述喷嘴组件由环形气缸和均布于环形气缸上的多个喷嘴构成，其中所述喷嘴包括入口直线段、流线收缩段和出口直线段，入口直线段和出口直线段的长度比为3:1，流线收缩段的收缩角为7.63°，且入口直线段的入口直径为Φ4πιπι，出口直线段的出口直径为Φ2πιιη0
[0006]进一步地，本发明所述喷气转移装置应用于两飞行器交会对接中时，所述高压气源为飞行器气瓶中的高压气体。
[0007]有益效果
[0008]本发明喷嘴组件中的喷嘴采用流线收缩型喷嘴，并分别对喷嘴的入口直线段、流线收缩段和出口直线段的尺寸进行设计，很好地增大了喷嘴的净推力，增大转移物的转移行程。
[0009]本发明喷气转移装置在应用于两飞行器(返回器和上升器)交会对接中，利用上升器气瓶中剩余高压气体作为高压气源将待转移物体从上升器上初始位置推送到返回器样品容器舱内；因此本发明喷气转移装置无需另设高压气源，其具有结构简单，体积小，动力容易获取等特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是喷气转移装置的结构图；
[0011]图2是喷嘴的结构图；
[0012]图中:1高压气源、2电爆阀、3高压自锁阀、4气路管道、5喷嘴组件。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明。
[0014]如图1所示，本发明一种喷气转移装置，该装置主要由高压气源1、气路管道4、电爆阀2、高压自锁阀3和喷嘴组件5组成；连接关系为:高压气源1、电爆阀2、高压自锁阀3和喷嘴组件5依次通过气路管道4进行对焊连接；其中所述喷嘴组件由环形气缸和均布于环形气缸上的多个喷嘴构成；所述喷嘴包括入口直线段A、流线收缩段B和出口直线段C，其中入口直线段A和出口直线段C的长度比为3:1，流线收缩段B的收缩角为7.63°，且入口直线段A的入口直径为Φ4mm，出口直线段C的出口直径为Φ2πιπι。
[0015]喷嘴组件中的喷嘴既是高压气体能量转换的元件，又是形成射流工况的直接元件，其性能的好坏将直接影响喷气转移的成败。考虑到减小喷嘴内部的压降和阻力，增加喷嘴出口的压力，减缓喷出气流的衰减，本发明设计了流线收缩型喷嘴(见图2所示)，本发明喷嘴包括入口直线段Α、流线收缩段B和出口直线段C，采用计算流体动力学模拟，确定了入口直线段A和出口直线段C的长度比为3:1，流线收缩段B的收缩角为7.63° ;对比设计中的其他设计结果，验证了此设计方法的有效性。同时根据设计情况进行了喷管的性能分析，对比了边界层修正、定比热/变比热、喷管出入口攻角变化等情况下喷管的流场，并进行了性能分析。可知，与直壁构型相比，流线收缩型喷管内阻力增大15%，净推力增大22% ;与基于最大推力喷管生成的三维构型相比，流线收缩型喷管推力减小5%，而转移行程增大20%。最终在高压气源I压力为4.5MPa，喷嘴组件5中流线收缩型喷管在喷嘴出口直径C>2mm,喷嘴入口直径C>4mm,收缩角为7.63°的情况下可以输出40N的推力和600mm的转移行程。
[0016]本发明高压自锁阀3采用双密封柱塞接头；同时为了承受飞行过程中的力学环境，电爆阀2通过4个M5的螺钉固定在结构板上，喷嘴组件及管路组件通过支架固定在结构板上。
[0017]本发明喷气转移装置在应用于两飞行器(返回器和上升器)交会对接中，利用上升器气瓶中剩余高压气体作为高压气源将待转移物体从上升器上初始位置推送到返回器样品容器舱内；此时喷气转移装置的工作原理为:
[0018]电爆阀2控制气路的通断，高压自锁阀3控制喷气输出的时间。在月球轨道上，电爆阀2和高压自锁阀3处于常闭状态，气路未连通，防止气体泄漏，此时喷气转移装置不进行对接工作。当供配电分系统提供点火电源，工作电压为23?29V，此时电爆阀引爆，气路部分连通，高压气体从上升器气瓶中经电爆阀2到达高压自锁阀3处，此时高压自锁阀3未工作，气路未连通，装置不工作。当推进电路盒提供阀门电流，工作电流为3.5A，低电平有效；此时高压自锁阀3阀门开启，至此气路全部连通。高压气体经高压自锁阀3到达喷嘴处，装置开始工作。装置开始工作时，高压气流经喷嘴喷出，气流作用在待转移物体的底部，给待转移物体一个初始运动能量，然后待转移物体靠惯性力进行运动，完成转移过程。该装置在气源压力4.5MPa时，调整喷嘴结构，达到推力大，行程远的目的
[0019]综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种喷气转移装置，该装置主要由高压气源、气路管道、电爆阀、高压自锁阀和喷嘴组件组成；其中高压气源、电爆阀、高压自锁阀和喷嘴组件依次通过气路管道进行对焊连接；其特征在于，所述喷嘴组件由环形气缸和均布于环形气缸上的多个喷嘴构成，其中所述喷嘴包括入口直线段、流线收缩段和出口直线段，入口直线段和出口直线段的长度比为3:1，流线收缩段的收缩角为7.63°，且入口直线段的入口直径为Φ4mm，出口直线段的出口直径为Φ2ι?πι。
2.根据权利要求1所述喷气转移装置，其特征在于，所述喷气转移装置应用于两飞行器交会对接中时，所述高压气源为飞行器气瓶中的高压气体。
【文档编号】B64G1/64GK104326094SQ201410453262
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日
【发明者】孙亮, 杨勇, 杨震春, 付朝晖, 李昊璘, 刘轶鑫, 水龙 申请人:兰州空间技术物理研究所