一种低温推进剂快速过冷装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及低温推进剂过冷技术领域，具体涉及一种低温推进剂快速过冷装置。
【背景技术】
[0002]低温推进剂(如液氢、液氧、液态甲烷等)由于具有无毒、无污染、低成本、高比冲和大推力等优势，成为应用于大型运载火箭最广泛的一组推进剂，其比冲比常温推进剂高30 %?40 %。目前，低温推进剂应用时的热力学状态大部分都处于沸点温度附近，其热物理性能具有明显不足，尤其是液氢，其突出缺点是:密度和单位体积显冷量小。为了提高低温推进剂热力学性能，采用过冷的手段，来改善低温推进剂自身的不足，效果非常显著。
[0003]低温推进剂过冷方式主要包括换热过冷、抽空过冷和冷氦气鼓泡过冷。对于重型运载火箭来说，其低温推进剂过冷有两个特点:①过冷度大，接近三相点温区;②过冷量大，每发任务需要低温推进剂100m3以上，国外最大充注量达到8000m3。因此，要想满足以上两个要求，从工程应用角度来说，抽空过冷是一种最可行的方式之一，但其不足之处就是抽空时间过长。因为低温推进剂抽空过冷的速率不仅与真空栗的抽速有关，还与其自身的热物性特点有关。当真空栗抽速加大时，会给系统带来两个致命的后果:①引起贮罐巨烈振动，由于抽速加大，使贮罐内气枕压力快速降低，贮罐内气液界面发生剧烈沸腾，如水在电壶中烧开的情形一样，导致大型贮罐发生强烈振动，轻则螺丝松动，部件掉落，重则引起共振，焊缝开裂，低温推进剂泄漏;②引起低温推进剂温度严重分层，尤其在三相点附近，由于抽速过快，会导致贮罐内气液界面处的液体凝固，而底部的液体过冷度其实并不大。
[0004]目前，随着航天事业的大力发展，运载火箭发射任务会大量增加，相应地每发任务准备的周期会大大缩短。低温推进剂过冷作为运载火箭地面加注系统的一个子系统，在每发任务准备期间，却占据了大量的准备时间，同时，低温推进剂过冷时，贮罐内会有热量漏入，过冷时间越长，漏入的热量会越多，相应地低温推进剂浪费就越大。因此，则急需一种快速过冷低温推进剂的方法和过冷器装置，来保障未来运载火箭密集发射时，每发任务准备周期缩短和低温推进剂高效利用。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种低温推进剂快速过冷装置，将低温推进剂过冷时间大大减少，且将过冷温度降至近三相点温度。
[0006]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0007]—种低温推进剂快速过冷装置，包括装有低温推进剂的贮罐组件，低温推进剂在贮罐组件形成气相16、气液界面17和液相20，气相16内设有挡板组件，挡板组件下方设有节流组件，挡板组件上方设有减压抽空组件；
[0008]所述贮罐组件包括内罐18与外罐19，内罐18与外罐19通过一个以上并联的支撑杆21相连，管道W穿过内罐18与外罐19，w端伸入低温推进剂液相20底部，V端和第五阀门15出口相连，第五阀门15入口和大气相通，内罐18与固定在外罐19上的第六阀门14、传感器13相连；
[0009]所诉挡板组件包括气相16内设置的挡板11，挡板11通过吊杆12连接在内罐18的内壁上；
[0010]所述的节流组件包括管道ab，管道ab的a端侵入低温推进剂液相20，管道b端与第一阀门4入口相连，第一阀门4出口与栗5入口通过管道Cd相连，栗5出口与第二阀门7入口通过管道ef相连，第二阀门7出口通过管道g j和节流装置8入口相连，节流装置8入口通过管道i j和第三阀门6出口连接，阀门6入口与管道ah的h端相连，节流装置8出口与渐扩管9入口通过管道km相连，翅片10连接于管道km的外壁面上；
[0011 ]所述的减压抽空组件包括管道no，管道η端伸入低温推进剂气相16，管道ο端与外罐19外的加热装置3入口相连，加热装置3出口与第四阀门2入口通过管道pq相连，阀门2出口与真空栗I入口通过管道rs相连，真空栗I出口与管道tu和大气相通。
[0012]所述低温推进剂为液氢、液氧或液态甲烷。
[0013]所述第一阀门4为低温截止阀，第三阀门6和第二阀门7为低温调节阀，第五阀门15为低温截止阀，第六阀门14为安全排放阀，第四阀门2为低真空电磁压差充气阀。
[0014]所述栗5为低温离心栗;真空栗I为旋片真空变频栗，其设置有水预冷系统，防止真空栗I损耗。
[0015]所述节流装置8为节流阀。
[0016]所述翅片10为铝合金制环形翅片。
[0017]所述管道ab、管道ah、管道Cd、管道ef、管道gj、管道ij、管道vw为高真空多层绝热低温液体管道，管道km、管道no、管道pq、管道rs、管道tu为光滑不锈钢管道。
[0018]所述加热装置3为一个以上并联的加热网。
[0019]所述内罐18和外罐19材料为不锈钢。
[0020]所述传感器13为压力传感器。
[0021]本发明的有益效果:
[0022]本发明装置可以将低温推进剂(如液氢、液氧或液态甲烷等)过冷时间大大减少，缩短每发任务准备周期，且可将过冷温度降至三相点温度，甚至出现浆体液体，为大型运载火箭或重型运载火箭密集、高效的发射提供地面保障和技术支持。
【附图说明】
[0023]图1是本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图来进一步说明本发明的技术方案。
[0025]参照图1，一种低温推进剂快速过冷装置，包括装有低温推进剂的贮罐组件，低温推进剂在贮罐组件形成气相16、气液界面17和液相20，气相16内设有挡板组件，挡板组件下方设有节流组件，挡板组件上方设有减压抽空组件；
[0026]所述贮罐组件包括内罐18与外罐19，内罐18与外罐19通过一个以上并联的支撑杆
21相连，管道W穿过内罐18与外罐19，w端伸入低温推进剂液相20底部，V端和第五阀门15出口相连，第五阀门15入口和大气相通，内罐18与固定在外罐19上的第六阀门14、传感器13相连，第五阀门15为低温截止阀，作用是控制低温推进剂的加注，管道vw为高真空多层绝热低温液体管道，第六阀门14为安全排放阀，传感器13为压力传感器，作用是采集压力信号，送入人工智能控制器内，通过PID算法控制真空栗I的抽速；
[0027]所诉挡板组件包括气相16内设置的挡板11，挡板11通过吊杆12连接在内罐18的内壁上，挡板11的作用是抵挡从渐扩管9中射出的低温气体或气液两相流体，防止被真空栗I直接抽走；
[0028]所述的节流组件包括管道ab，管道ab的a端侵入低温推进剂液相20，管道b端与第一阀门4入口相连，第一阀门4出口与栗5入口通过管道Cd相连，栗5出口与第二阀门7入口通过管道ef相连，第二阀门7出口通过管道g j和节流装置8入口相连，节流装置8入口通过管道i j和第三阀门6出口连接，阀门6入口与管道ah的h端相连，节流装置8出口与渐扩管9入口通过管道km相连，翅片10连接于管道km的外壁面上;第一阀门4为低温截止阀，作用是控制液体进入栗5内；第三阀门6和第二阀门7为低温调节阀，调节进入节流装置8内的液体流量;栗5为低温离心栗，提供一定的压头，使节流后液体的温度尽量降低;栗5浸泡在低温池内，防止热量进入;节流装置8为节流阀，作用是通过压降，获得致冷量，从而带走低温推进剂液相20内的能量，使其温度降低;翅片10为铝合金制的环形翅片，作用是加强管道km的换热面积，同时减