一种液体运载火箭膜盒充气与测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及航天运载火箭技术领域，特别是涉及一种液体运载火箭膜盒充气与测试装置。


背景技术：

2.在运载火箭发射过程中，为了抑制pogo振动(纵向耦合振动)的发生，不影响火箭的正常发射，通常会在低温运载火箭的发动机入口附近安装低温蓄压器，而蓄压器膜盒一般悬臂于蓄压器壳体外侧，其结构为通过金属膜盒形成一密闭容腔，且将密闭容腔与液体推进剂隔离，密闭容腔内充入可压缩的气体，使其具有柔性，进而降低推进剂输送系统的固有频率，使推进剂输送系统的固有频率与箭体结构固有频率彼此远离，达到抑制火箭pogo效应的作用。
3.火箭发射前通常需要在发射区对蓄压器的膜盒进行气体置换、充气和保压测试，完成各项测试程序后再对火箭进行射前加注及预冷。
4.因此，提供一种可同时对多个膜盒进行充气、气体置换和保压测试的装置是目前要解决的问题。


技术实现要素：

5.为解决相关技术中的上述技术问题，本实用新型提出一种液体运载火箭膜盒充气与测试装置，该膜盒充气与测试装置集膜盒充装、膜盒内气体置换和膜盒保压测试功能为一体，优化了火箭发射前膜盒充气及测试的流程。该膜盒充气与测试装置还可以同时对多个箭上膜盒进行充气、置换和保压测试工作，极大的降低了人工劳动强度，缩短了火箭发射前的膜盒充气及测试时间，且该膜盒充气与测试装置还具有操作简单、安装便捷、稳定可靠的优点。
6.本实用新型提供的一种液体运载火箭膜盒充气与测试装置，包括：与气源接口依次连接的高压充气单元、调压单元、低压充气单元和多路膜盒充气单元，所述多路膜盒充气单元的另一端用于与箭上膜盒连接。所述高压充气单元内的气体压力在所述调压单元的调控下降低至要求值后充入所述低压充气单元，所述低压充气单元通过所述多路膜盒充气单元同时对箭上多个膜盒进行充气，满足了不同任务膜盒数量的需求。
7.在一个实施例中，在所述调压单元与所述低压充气单元之间设有第一截止阀，通过关闭所述第一截止阀可以对箭上膜盒进行保压测试。
8.在一个实施例中，所述高压充气单元与所述调压单元之间分叉设置利用高压放气截止阀控制通断的高压放气单元；保压测试完成后，打开所述高压放气截止阀，高压充气单元内气体以及未经过所述调压单元的气体均通过所述高压放气单元释放。
9.在一个实施例中，所述第一截止阀与所述低压充气单元之间分叉设置利用低压放气截止阀控制通断的低压放气单元；保压测试完成后，打开所述低压放气截止阀，箭上膜盒膜盒及低压充气单元内气体通过所述低压放气单元释放。
10.在一个实施例中，所述调压单元与所述第一截止阀之间分叉设置缓存单元；所述缓存单元包括缓冲气瓶和气瓶截止阀，所述气瓶截止阀用于控制所述缓冲气瓶内气体的充装和排出。
11.在一个实施例中，所述缓冲气瓶端设有用于测量气瓶内气体压力的压力表。所述气瓶压力表用于监测缓冲气瓶内气体的压力，以避免缓冲气瓶超压存贮造成损伤。
12.在一个实施例中，所述高压充气单元与气源接口之间设有过滤器；所述过滤器用于过滤气源或者气瓶中的多余物。
13.在一个实施例中，所述高压充气单元包括设置于所述调压单元上游的高压压力表，所述低压充气单元包括设置于所述调压单元下游的低压压力表，根据所述高压压力表所示高压压力值与所述低压压力表所示低压压力值的比例关系，调控所述调压单元的开度以调整充气压力。
14.在一个实施例中，所述调压单元为减压阀，通过所述减压阀将高压气体转换为符合膜盒充装要求的低压气体，并通过所述膜盒充气单元充装至箭上膜盒。
15.在一个实施例中，所述多路膜盒充气单元至少包括：主管路和多条分支管路。所述主管路的一端与所述低压充气单元连通，所述主管路的另一端连通多条所述分支管路一端，多条所述分支管路的另一端用于分别与多个箭上膜盒接口连通。所述分支管路的分支数可以根据箭上膜盒的实际数量灵活设置相应数量的分支管路，实现了利用一套装置同时对多个箭上膜盒进行充气与测试工序。
16.本实用新型的实施例的一种液体运载火箭膜盒充气与测试装置，集气体置换、充气及保压测试功能于一体，大幅缩短了火箭发射前膜盒的测试流程。且该膜盒充气与测试装置的配气压力稳定可靠，充分满足膜盒充气压力和充气速率的要求。还可以通过多路膜盒充气管路对多个箭上膜盒进行同时充气和测试，满足了不同任务膜盒数量的需求。本实用新型的膜盒充气与测试装置具有轻便易携、组装便捷、易操作等优点，可以不受场地客观因素的约束，在装配厂或者发射场快速布置，适用范围广泛。
17.在阅读具体实施方式并且在查看附图之后，本领域的技术人员将认识到另外的特征和优点。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本实用新型实施例的膜盒充气与测试装置的第一种整体结构示意图。
20.图2是本实用新型实施例的膜盒充气与测试装置的第二种整体结构示意图。
21.图3是本实用新型实施例的多路膜盒充气单元的结构示意图。
具体实施方式
22.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。诸如“下面”、“下方”、“在
…
下”、“低”、“上方”、“在
…
上”、“高”等的空间关系术语用于使描述方
便，以解释一个元件相对于第二元件的定位，表示除了与图中示出的那些取向不同的取向以外，这些术语旨在涵盖器件的不同取向。另外，例如“一个元件在另一个元件上/下”可以表示两个元件直接接触，也可以表示两个元件之间还具有其他元件。此外，诸如“第一”、“第二”等的术语也用于描述各个元件、区、部分等，并且不应被当作限制。类似的术语在描述通篇中表示类似的元件。
23.火箭发射前通常需要在发射区对蓄压器的膜盒进行气体置换、充气和保压测试，完成各项测试程序后再对火箭进行射前加注及预冷。由于膜盒充气后长期处于带压状态下易造成膜盒漏气，因而火箭发射前膜盒不宜过早充气，通常在加注预冷前3天内充气最为理想。
24.由于膜盒为薄膜囊式焊接结构，易疲劳破坏、失稳，充气压力精度要求高，因而要求充、放气过程不宜过快，避免快速充放气对膜盒结构破坏以及高速气体滞止温升带来的压力偏差。
25.参见图1，本实用新型提供的一种液体运载火箭膜盒充气与测试装置，包括：与气源接口依次连接的高压充气单元1、调压单元2、低压充气单元3和多路膜盒充气单元4，多路膜盒充气单元4的另一端用于与箭上膜盒连接。多路膜盒充气单元4可以根据箭上膜盒的数量对应配置，进而可以通过多路膜盒充气单元为不同任务数量的膜盒进行充气，大幅缩短了火箭发射前的膜盒充气、测试的时间。
26.调压单元2用于将高压充气单元1内的气体压力调整为膜盒要求压力值，调压后的气体依次通过低压充气单元3和多路膜盒充气单元4充装至箭上膜盒。具体地，高压充气单元内的气体压力在调压单元的调控下降低至要求值后充入低压充气单元，低压充气单元内的气体通过多路膜盒充气单元的多条支路实现对箭上多个膜盒的同时充气，使箭上多个膜盒充装任务可以同时进行，提升了箭上膜盒的充气效率。
27.本实用新型实施例的火箭膜盒充气与测试装置，通过在高压充气单元与低压充气单元之间设置调压单元，使进入低压充气单元的气体压力值被调整为符合膜盒充装要求的气压值。再通过分别与多个箭上膜盒连通的多路膜盒充气单元，将低压充气单元内的气体输送至对应的多个箭上膜盒，从而可以实现多个膜盒充装任务同时进行，实现了利用一套装置同时对多个箭上膜盒进行充气工序，大幅降低了火箭发射前的配气、测试时间，降低了火箭发射延迟的风险，缩短了火箭发射前膜盒的充气与测试流程。
28.进一步地，在调压单元2与低压充气单元3之间还设有第一截止阀51，通过关闭第一截止阀51可以对箭上膜盒进行保压测试。具体地，将本实用新型的膜盒充气与测试装置连通气源后，调控调压单元的开度，将气体压力调整为要求值，打开第一截止阀，使经调压单元调压后的气体依次通过低压充气单元和多路膜盒充气单元后，被分配充装至相应的膜盒。箭上膜盒充装完成后，关闭第一截止阀，使膜盒保持充压状态，此状态下，对膜盒进行保压测试。测试完成后，依次将膜盒内的气体和膜盒充气与测试装置内的气体释放。本实用新型实施例的膜盒充气与测试装置，集膜盒充气和保压测试功能于一体，避免了各个环节任务切换带来的可靠性低、时间延长和发射推迟等风险。
29.继续参见图1，在一个实施例中，高压充气单元1与调压单元2之间分叉设置利用高压放气截止阀52控制通断的高压放气单元f1。具体地，将本实用新型的膜盒充气与测试装置连通气源后，打开第一截止阀51并关闭高压放气截止阀52，调控调压单元的开度，将气体
压力调整为要求值，并保持以当前要求压力向膜盒充气。箭上膜盒充装完成后，关闭第一截止阀51，对膜盒进行保压测试。在膜盒的保压测试工序完成后，打开高压放气截止阀52，第一截止阀51仍处于关闭状态，高压充气单元1及其管路内的气体(该膜盒充气与测试装置内未经过调压单元调压的气体)均通过高压放气单元f1释放，放气过程延续至放气口无放气声即可。
30.本实用新型实施例的膜盒充气与测试装置，通过在高压充气单元与调压单元之间设置利用高压放气截止阀控制通断的高压放气单元，利用该高压放气单元释放气压充气单元及相应管路内的气体，可以有效避免直接拆除装置快速放气引起的损坏风险。
31.在上述实施例中，第一截止阀51与低压充气单元3之间还分叉设置利用低压放气截止阀53控制通断的低压放气单元f2。具体地，将本实用新型的膜盒充气与测试装置连通气源后，打开第一截止阀51并关闭高压放气截止阀52和低压放气截止阀53，调控调压单元2的开度，将气体压力调整为要求值，并以当前要求压力向膜盒充气。箭上膜盒充装完成后，关闭第一截止阀51，对膜盒进行保压测试。在膜盒的保压测试工序完成后，打开高压放气截止阀52和低压放气截止阀53，第一截止阀51仍处于关闭状态，膜盒、多路膜盒充气管路及低压充气单元内的气体通过低压放气单元f2释放，未经调压单元的高压气体通过高压放气单元f1释放。放气过程延续至放气口无放气声即可。
32.参见图2，在一个实施例中，调压单元2与第一截止阀51之间分叉设置缓存单元。缓存单元包括缓冲气瓶6和气瓶截止阀61。缓存气瓶6用于在供气充足时暂存经调压单元调压后的气体，并在低压充气单元对外供气不稳定或不足时为其进行补气。具体地，气源通常选择标准气瓶，在膜盒进行充装初期，气源压力大且气体余量充足，基本不存在对外供气不稳定或者不足的问题，部分减压后的气体可以分流至缓存气瓶内进行暂存。随着气瓶内气体的消耗，气源余量逐渐减小，对外供气效率降低，此时缓存气瓶内的暂存气体可以对低压充气单元进行补气，以充分保证对外供气时气体压力的稳定性。
33.本实用新型实施例的膜盒充气与测试装置，在缓存气瓶的瓶口端还设有控制气流通断的气瓶截止阀，通过设置于缓存气瓶上游的气瓶截止阀控制缓存气瓶充装管路的通断。
34.在上述实施例中，缓存气瓶还设有用于测量气瓶内气体压力的压力表，以实时监测该缓存气瓶的充装程度。气瓶压力表用于监测缓冲气瓶内气体的压力，以避免缓冲气瓶超压存贮造成损伤。具体地，需要向缓存气瓶内储气时，打开该气瓶截止阀，并通过气瓶压力表实时监测气瓶内的气压，当充装至一定程度后，关闭气瓶截止阀，使缓存气瓶作为储备气源。当该装置对外供气不稳定时，打开气瓶截止阀，使缓存气瓶内的储备气源补充至膜盒，保证该膜盒充气与测试装置对外供气的稳定且充足。
35.或者，缓存气瓶可以在压差的作用下完成气体存储和向外补充。具体地，在膜盒充装初期，此时缓存气瓶内的压力小于与第一主管路连接端的压力，气体可以分流至缓存气瓶内进行暂存。随着气源余量逐渐减小，对外供气效率降低，此时，若缓存气瓶内的暂存气体压力大于与第一主管路连接端的压力，缓存气瓶内的气体将自动对第一主管路进行补气，以充分保证对外供气时气体压力的稳定性。
36.继续参见图2，在一个实施例中，高压充气单元与气源接口之间设有过滤器7。过滤器用于过滤气源或者气瓶中的多余物。本实用新型实施例的火箭膜盒充气与测试装置，通
过在整个装置的入口处设置过滤器，以过滤掉气源或者气瓶中的多余物，避免杂质、灰尘等多余物质进入本实用新型实施例的膜盒充气与测试装置内部，进而保证充装至膜盒的气体符合膜盒充装要求。
37.参见图2，在一个实施例中，高压充气单元包括设置于调压单元2上游的高压压力表81，低压充气单元包括设置于调压单元2下游的低压压力表82。高压压力表81用于测量未通过调压单元减压的气体压力，低压压力表82用于测量已通过调压单元减压的气体压力，根据高压压力表所示高压压力值与低压压力表所示低压压力值的比例关系，调控调压单元的开度以调整充气压力。
38.鉴于膜盒为薄膜囊式焊接结构，易疲劳破坏、失稳，则要求在充、放气过程中气体速度不宜过快。本实用新型实施例的膜盒充气与测试装置通过在适当的位置设置用于检测压力的压力表，利用压力表实时监测相应位置的压力变化，并根据压力表的变化相应调控阀门(主要是调压单元)的状态，进而可以保证膜盒充装及保压测试过程中气体的压力及速度可控，且保证气体压力全程被控制在安全范围内，有效降低了膜盒疲劳易损坏的风险，可以延长膜盒的使用寿命。
39.在一个实施例中，调压单元为减压阀，通过减压阀将高压气体转换为符合膜盒充装要求的低压气体，并通过膜盒充气单元充装至箭上膜盒。
40.参见图3，在一个实施例中，多路膜盒充气单元至少包括：主管路41和多条分支管路42。主管路41的一端与低压充气单元连通，主管路41的另一端连通多条分支管路42一端，多条分支管路42的另一端用于分别与多个箭上膜盒接口连通。本实用新型实施例的膜盒充气与测试装置，通过与主管路连通设置多条分支管路，多条分支管路可以分别与箭上的多个膜盒连接。本实用新型实施例的膜盒充气与测试装置，还可以根据箭上膜盒的实际数量灵活设置相应数量的分支管路，实现了利用一套装置同时对多个箭上膜盒进行充气与测试工序，大幅降低了火箭发射前的配气、测试时间，降低了火箭发射延迟的风险，缩短了火箭发射前膜盒的充气与测试流程。
41.在一个实施例中，分支管路42通过三通接头43与第二主管路41连通，其中三通接头43根据分支管路42的实际需求数量对应设置。也就是说，根据箭上膜盒的数量对应设置相同数量的分支管路，再根据分支管路的数量配置相应数量的三通接头，保证每条分支管路均与第二主管路可靠连通。例如，箭上膜盒具有4个时，分支管路应该对应设置4条，则三通接头可以对应设置3个。其中第一个三通接头的两个接头分别各连接一个三通接头，最终形成4个空闲接头，四个空闲接头分别用于与四条分支管路连接，保证第二主管路与四条分支管路分别形成可靠地连通。
42.本实用新型实施例的膜盒充气与测试装置，可以根据箭上膜盒的数量对应设置相应数量的分支管路，并利用多个三通接头配合组装形成与所述分支管路数量相同的空闲接头，保证第一主管路的气体可以分别通过相应的分支管路同时充装至各个箭上膜盒，大幅缩减了箭上膜盒的充气时间。若多个三通接头配合完成后形成的空闲接头多于分支管路的数量，可以在多余的空闲接头处设置堵头或者截止阀，以将该分支管路封堵。本实用新型的实施例组装简单、操作简捷且方便可靠，通过增加三通接头的数量可以实现分支管路的相应增加，进而可以适用于不同型号的火箭(不同型号的火箭箭上膜盒数量可能不同)，具有组装方便、轻巧便携、适用范围广等优点。
43.或者，为提升该装置的密封性，可以利用多通接头(如四通接头、五通接头等)配合连接。如此即可以减少管路的连接节点，降低连接位置漏气的可能性，还便于装卸、保存和运输，便于在发射场地快速布置。
44.在一个实施例中，在分支管路42的下游设置用于监测相应分支管路气体压力的支路压力表421，在分支管路42靠近第二主管路41端设置用于控制相应分支管路42气流通断的支路截止阀422。每条分支管路的支路压力表和支路截止阀都是独立设置的，当第一个膜盒充气完成而其他膜盒未充气完成时，可以关闭与第一膜盒对应的分支管路上的支路截止阀，保证每条分支管路都可以根据与之对应膜盒的状态进行独立调控。本实用新型实施例的膜盒充气与测试装置，在关闭支路截止阀422后，可以根据相应分支管路的支路压力表421辅助判断对应膜盒端的充气保压情况，若支路压力表421的压力值逐渐减小，则对应的膜盒可能存在漏气点，或者是该段分支管路存在漏气位置，需单独对其进行进一步的检验测试。
45.参见图2，在一个实施例中，第二主管路41远离分支管路42的另一端设有压力表83。压力表83用于判断保压测试结束后，膜盒内气体的排出情况，当压力表83的气压值为0时，代表气体已经全部排出，此时才可以将装置完全拆除。
46.本实用新型实施例的膜盒充气与测试装置，在完成保压测试后，需要将膜盒及膜盒充气管路内的气体全部排出，使膜盒处于空置的状态进行存放，最后在火箭发射前再进行最终的充气。利用该压力表83对膜盒及膜盒充气管路内的气体排放情况进行监测，可以准确判断膜盒是否已经空置，保证膜盒卸压存放，避免膜盒的损坏。与此同时，鉴于膜盒通常为薄膜囊式焊接结构，易疲劳破坏、失稳，因而要求充、放气过程不宜过快。若在膜盒及膜盒充气管路内的气体未排放干净的情况下直接拆除装置，会导致膜盒快速放气进而影响膜盒的使用安全性。而本实用新型实施例通过设置压力表83，用于监测膜盒放气的放气情况，使膜盒的放气程度可知可控，彻底消除了因快速放气影响膜盒使用安全性的风险。
47.以上实施例可以彼此组合，且具有相应技术效果。
48.本实用新型实施例提供的一种液体运载火箭膜盒充气与测试装置，集膜盒充气、置换和保压测试功能为一体，优化了结构布局，使本实用新型的膜盒充气与测试装置占地面积小且易安装，不受场地的约束，便于在发射场或者组装工厂快速布置，具有非常广的适用范围。且本实用新型提出的膜盒充气与测试装置还可以同时对多个膜盒进行快速充气和保压测试，满足了不同任务膜盒数量的需求，大幅降低了膜盒充气及测试工作的工时，降低了人工劳动强度，具有功能集成、多任务并行及高可靠性的特点，大幅缩短了火箭发射前的膜盒充气、测试的时间，保证火箭可以准时且可靠地完成发射。