供给模块3的第一氢氧供给模块氢气出口 20与气氢气氧发动机模块5的气氢气氧发动机模块氢气入口
26相连。氢氧供给模块3的第二氢氧供给模块氢气出口 21与氢电弧推力器模块4的氢电弧推力器模块氢气入口 27相连。
[0031](1)废水处理及电解模块。
[0032]废水处理及电解模块1如图2所示。通过废水处理及电解模块废水入口6接收废水，通过过滤和电解，产生氢气和氧气，氢气通过废水处理及电解模块氢气出口 7输出，氧气通过通过废水处理及电解模块氧气出口 8输出。
[0033](2)氢氧存储模块
[0034]氢氧存储模块2如图3所示，9为氢氧存储模块氧气入口，10为氧充填装置，11为高压氧气瓶，12为氢氧存储模块氧气出口，13为氢氧存储模块氢气出口，14为高压氢气瓶，15为氢充填装置，16为氢氧存储模块氢气入口。通过氢氧存储模块氧气入口 9接收氧气，通过氧充填装置10将氧气充填入高压氧气瓶11，高压氧气瓶11存储高压氧气，存储压力2-15MPa，高压氧气瓶11通过氢氧存储模块氧气出口 12将高压氧气输出。通过氢氧存储模块氢气入口 16接收氢气，通过氢充填装置15将氢气充填入高压氢气瓶14，高压氢气瓶14存储高压氧气，存储压力2-15MPa，高压氢气瓶14通过氢氧存储模块氢气出口 13将高压氢气输出。
[0035]充填装置用于将上游氢或氧气体充填到高压气瓶，该装置一方面通过压力调理，保证氢或氧气体压力高于气瓶内气体压力，同时低于气瓶额定存储压力，使氢氧气体能够充填进气瓶，另一方面控制反向泄露，保证气瓶内存储气体不会反向泄露到上游部件。
[0036](3)氢氧供给模块
[0037]氢氧供给模块3如图4所示，17为氢氧供给模块氧气入口，18为氧减压器，19为氢氧供给模块氧气出口，20为第一氢氧供给模块氢气出口，21为第二氢氧供给模块氢气出口，22为氢气减压器，23为氢氧供给模块氢气入口。通过氢氧供给模块氧气入口 17接收高压氧气，通过氧减压器18将高压氧气减压到1.4MPa-1.6MPa，通过氢氧供给模块氧气出口 19将低压氧气输出。
[0038]氢氧供给模块3通过氢氧供给模块氢气入口23接收高压氢气，通过氢减压器22将高压氢气减压到1.4MPa-l.6MPa，通过第一氢氧供给模块氢气出口 20和第二氢氧供给模块氢气出口 21将低压氢气输出。
[0039]氢氧供给模块包括一个氧气分支和两个氢气分支，氧气分支通过减压器将氧气减压到气氢气氧发动机工作所需压力后供给到气氢气氧发动机模块，氢气分支通过减压器将氢气减压到气氢气氧发动机工作所需压力后一路供给到气氢气氧发动机模块，另一路供给到氢电弧推力器模块。
[0040](4)氢电弧推力器模块
[0041]氢电弧推力器模块4如图5所不，24为气氢气氧发动机模块氧气入口，25为气氢气氧发动机，26为气氢气氧发动机模块氢气入口。通过氢电弧推力器模块氢气入口 27输入氢气，并分成多个支路向下游供给。一个支路包括一个微小流量控制器28和一个氢电弧推力器29，分支数量根据空间站实际推进需求确定。各个支路的微小流量控制器28精确控制氢气流量，按照需求将氢气供给到氢电弧推力器29。
[0042](5)气氢气氧发动机模块
[0043]气氢气氧发动机模块5如图6所不，27为氢电弧推力器模块氢气入口，28为微小流量控制器，29为氢电弧推力器。通过气氢气氧发动机模块氧气入口 24输入氧气，通过气氢气氧发动机模块氢气入口 26输入氢气，并分别形成多个支路供给到气氢气氧发动机25。每一个氧气支路和氢气支路对应一个气氢气氧发动机25，气氢气氧发动机25作为轨控发动机使用，推力和数量由空间站推进需求确定。
[0044]本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
【主权项】
1.基于氢电弧推力器和氢氧发动机的空间站水基推进系统，其特征在于包括废水处理及电解模块(1 )、氢氧存储模块(2)、氢氧供给模块(3)、氢电弧推力器模块(4)、气氢气氧发动机模块(5)，其中 废水处理及电解模块(1)，包括废水入口(6)、第一氧气出口(8)、第一氢气出口(7)，过滤单元、电解单元;废水入口(6)接收空间站废水送至过滤单元，过滤单元对废水进行过滤后送至电解单元，电解单元对过滤后的废水进行电解得到氧气、氢气，将氧气经第一氧气出口(8)送至氢氧存储模块(2)，将氢气经第一氢气出口(7)送至氢氧存储模块(2); 氢氧存储模块(2)，包括第一氧气入口(9)、第二氧气出口(12)、第一氢气入口(16)、第二氢气出口(13)、氧充填装置(10)、高压氧气瓶(11)、氢充填装置(15)、高压氢气瓶(14);第一氧气入口(9)接收氧气，并将氧气经氧充填装置(10)送至高压氢气瓶(14)，第一氢气入口(16)接收氢气，并将氢气经氢充填装置(15)送至高压氢气瓶(14)，氧充填装置(10)调节第一氧气入口(9)或高压氧气瓶(11)气压，使第一氧气入口(9)处氧气气压大于高压氧气瓶(11)内氧气气压且低于高压氧气瓶(11)额定存储气压，氢充填装置(15)调节第一氢气入口(16)或高压氢气瓶(14)气压，使第一氢气入口(16)处氢气气压大于高压氢气瓶(14)内氧气气压且低于高压氢气瓶(14)额定存储气压，高压氧气瓶(11)存储氧气，并将氧气经第二氧气出口(12)送至氢氧供给模块(3)，高压氢气瓶(14)存储氢气，并将氢气经第二氢气出口(13)送至氢氧供给模块(3); 氢氧供给模块(3)包括第二氧气入口(17)、氧减压器(18)、第三氧气出口(19)、第二氢气入口(23)、氢减压器(22)、第三氢气出口(20)、第四氢气出口(21); 第二氧气入口(17)接收氧气后送至氧减压器(18)，氧减压器(18)将氧气进行降压，得到降压后的氧气并送至第三氧气出口(19)，第三氧气出口(19)将氧气送至气氢气氧发动机模块(5)，第二氢气入口(23)接收氢气后送至氢减压器(22)，氢减压器(22)将氢气进行降压，得到降压后的氢气并分别送至第三氢气出口(20)、第四氢气出口(21)，第三氢气出口(20)将氢气送至气氢气氧发动机模块(5)，第四氢气出口(21)将氢气送至氢电弧推力器模块； 氢电弧推力器模块(4)，包括第三氢气入口(27)、氢电弧推力器支路；第三氢气入口(27)接收氢气后送至氢电弧推力器支路，氢电弧推力器支路包括流量控制器(28)、氢电弧推力器(29)，流量控制器(28)接收外部流量指令，根据流量指令控制送至氢电弧推力器(29)的氢气流量，氢电弧推力器(29)产生用于空间站的动量轮卸载及姿态位置控制的推力，其中，氢电弧推力器支路为至少2个;所述的流量指令包括输送至氢电弧推力器(29)的氢气流量； 气氢气氧发动机模块(5)，包括第三氧气入口(24)、第四氢气入口(26)、氢氧发动机支路;第三氧气入口(24)接收氧气后送至氢氧发动机支路，第四氢气入口(26)接收氢气后送至氢氧发动机支路，氢氧发动机支路中的氢氧发动机(25)产生用于空间站的高度保持的推力，其中，氢氧发动机支路为至少2个。2.根据权利要求1所述的基于氢电弧推力器和氢氧发动机的空间站水基推进系统，其特征在于:所述的气氢气氧发动机模块(5)中氢氧发动机(25)需要的氧气和氢气重量比为4—8 ο3.根据权利要求1或2所述的基于氢电弧推力器和氢氧发动机的空间站水基推进系统，其特征在于:所述的高压氧气瓶(11)或高压氢气瓶(14)的额定存储气压为2-15MPa。4.根据权利要求1或2所述的基于氢电弧推力器和氢氧发动机的空间站水基推进系统，其特征在于:所述的降压后的氧气或降压后的氢气的气压为1.4MPa-1.6MPa。
【专利摘要】基于氢电弧推力器和氢氧发动机的空间站水基推进系统，包括废水处理及电解模块(1)、氢氧存储模块(2)、氢氧供给模块(3)、氢电弧推力器模块(4)、气氢气氧发动机模块(5)。本发明空间站水基推进系统满足了载人空间站有效处理废气废水及节省推进燃料两项需求，同时引入氢电弧推力器模块(4)来调节整个系统消耗的氧气和氢气比例，克服了现有水基推进系统难以将目前空间站废气废水产生的混合比小于4的氧气和氢气完全有效利用的缺陷，实现了对空间站废气和废水的有效利用，每年可为空间站节省25％以上的推进剂。
【IPC分类】B64G1/40
【公开号】CN105438501
【申请号】CN201510860374
【发明人】林震, 李永, 耿永兵, 宋涛, 尹文娟, 唐飞, 王猛杰
【申请人】北京控制工程研究所
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月30日