一种燃料汽化吸热运载火箭冷却系统的制作方法

本发明涉及一种火箭冷却系统，更具体地说，它涉及一种燃料汽化吸热运载火箭冷却系统。

背景技术：

火箭发射过程中与空气摩擦，产生大量的热，为了使设置在火箭端部运载体内的设备免受高温的侵袭，往往需要对火箭端部运载体内的空间进行降温。常用的方法是在火箭端部运载体内安装制冷设备进行降温，这不仅增加了设备投入，而且占用空间大。

技术实现要素：

本发明克服了火箭发射发生过程端部运载体降温设备投入大，占用空间大的不足，提供了一种燃料汽化吸热运载火箭冷却系统，通过燃料汽化过程吸收热量的原理，采用蒸发换热器、板式换热器一级级进行热交换，对火箭端部运载体内进行降温，提高对火箭运载体内部的降温效果，有利于设备的可靠运行，降低了降温设备的投入，减小了占用空间。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种燃料汽化吸热运载火箭冷却系统，包括运载体、若干级火箭体，相邻两火箭体之间以及火箭体与运载体之间均安装有可分离的板式换热器，火箭体内均安装有燃料储罐、蒸发换热器，燃料储罐上连接出气管，出气管下端连接推力室，蒸发换热器与燃料储罐、出气管之间均连接汽化管形成循环通路，板式换热器与其下火箭体内的蒸发换热器之间连接冷媒输送管形成循环通路，运载体内的板式换热器通过换热管连接风机，火箭体内的板式换热器通过管道并联在该级火箭体内的冷媒输送管上；蒸发换热器和燃料储罐之间的汽化管上安装有增压泵，冷媒输送管上安装有冷媒循环泵，冷媒输送管内均装有冷媒。

火箭运行时，液态燃料从燃料储罐中送出经过出气管后在推力室内燃烧，从而推动火箭飞行，而一部分燃料通过汽化管输送到蒸发换热器，在蒸发换热器内对冷媒输送管内的冷媒进行热交换，制冷后的冷媒循环输送到上一级火箭体内的板式换热器对该级火箭体冷媒输送管内的冷媒进行热交换，上一级冷媒输送管内的冷媒制冷后循环输送到再上一级的火箭体内的板式换热器对该级火箭体冷媒输送管内的冷媒进行热交换；如此一级一级往上进行热交换，一直热交换到运载体内的板式换热器，风机抽风被冷却后排出冷风，对运载体内进行降温。冷媒循环泵带动冷媒在冷媒输送管内不断循环输送进行热交换，增压泵有利于汽化管内燃料的输送，燃料在蒸发换热器进行热交换后温度升高，此时增压泵的增压作用有利于提高燃料储罐内的压力，确保燃料向出气管输出的喷射力。当最下级火箭体内的燃料耗尽后，该级火箭体与火箭主体分离，冷媒输送管与上级火箭体的板式换热器分离，分离火箭体带动冷媒输送管一起向下脱落。这种燃料汽化吸热运载火箭冷却系统，通过燃料汽化过程吸收热量的原理，采用蒸发换热器、板式换热器一级级进行热交换，对火箭端部运载体内进行降温，提高对火箭运载体内部的降温效果，有利于设备的可靠运行，降低了降温设备的投入，减小了占用空间。

作为优选，板式换热器上与冷媒输送管位置设有安装头，冷媒输送管端部连接有分离接头，安装头外壁上设有一圈限位槽，分离接头外壁上套接有滑套，滑套与分离接头之间安装有回位弹簧，分离接头上均布设有若干个贯通的安装孔，安装孔内安装限位珠，限位珠卡在限位槽和安装孔之间，滑套内壁上设有推环，滑套外壁上设有推动套，分离接头上设有抵接环，回位弹簧安装在抵接环和推环之间，分离接头外壁上套接有用于限位推环的卡圈，限位珠设置在抵接环和推环之间，推动套上铰接有推杆，推杆可滑动连接竖向设置的滑轨，滑轨连接在火箭体或运载体内，推杆上与滑轨连接位置铰接有连杆，连杆连接在下级火箭体上。

火箭体脱落时，拉杆随火箭体向下拉动，从而带动推杆向外推动滑套，由于冷媒输送管具有一定的柔性，能够弯曲，此时冷媒输送管与安装头连接端不会被火箭体向下拉动，当滑套上的推环滑过限位珠后，限位珠可向外移动，继续推动滑套就可将分离接头从安装头上推动下来，拉杆滑离滑轨，从而使冷媒输送管、推杆、拉杆和火箭体一起向下脱落。这种结构设置使下级火箭体脱落时板式换热器与冷媒输送管能够完全脱离，确保火箭的安全可靠运行。

作为优选，安装孔呈圆台状结构，安装孔内侧口径小于限位珠直径，安装孔外侧口径大于限位珠直径，限位珠直径大于安装孔两开口端之间的距离。限位珠可以向外移动脱离安装孔而不会向内移动穿出安装孔，限位珠与限位槽卡进和脱离方便，便于分离接头从安装头上拆卸下来。

作为优选，分离接头内壁上和安装头连接位置安装有密封圈。密封圈提高了分离接头与安装头连接的密封性能。

作为优选，推杆上与滑轨连接位置铰接有滑动柱，滑轨上设有竖向设置的滑槽，滑动柱与滑槽适配滑动连接，拉杆上端设有拉套，拉套活动套接在滑动柱上。拉杆通过滑动柱在滑轨上滑动，滑动过程平稳可靠，拉杆通过拉套活动套接在滑动柱上，避免拉杆拉动过程中出现卡死现象。

作为优选，蒸发换热器上设有燃料进口、燃料出口、换热进口、换热出口，板式换热器上设有下级进口、下级出口、上级进口、上级出口，燃料进口与出气管连通，燃料出口与增压泵连通，换热进口与下级出口连通，换热出口与下级进口连通，上级进口、上级出口分别通过换热管连通到换热进口和下级出口之间的冷媒输送管上，与上级进口、上级出口连通的换热管上均安装有常开电磁阀，两常开电磁阀之间的冷媒输送管上安装常闭电磁阀。当下一级火箭体未脱落时，常闭电磁阀闭合，两常开电磁阀打开，该级火箭体内的冷媒输送管与换热管连通。当下一级火箭体脱落后，常闭电磁阀打开，两常开电磁阀关闭，该级火箭体内的冷媒输送管与换热管断开。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：燃料汽化吸热运载火箭冷却系统，通过燃料汽化过程吸收热量的原理，采用蒸发换热器、板式换热器一级级进行热交换，对火箭端部运载体内进行降温，提高对火箭运载体内部的降温效果，有利于设备的可靠运行，降低了降温设备的投入，减小了占用空间。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明的局部示意图；

图3是本发明的安装头与分离接头的连接结构示意图；

图中：1、运载体，2、火箭体，3、板式换热器，4、燃料储罐，5、蒸发换热器，6、出气管，7、推力室，8、汽化管，9、冷媒输送管，10、风机，11、增压泵，12、冷媒循环泵，13、安装头，14、分离接头，15、限位槽，16、滑套，17、回位弹簧，18、安装孔，19、限位珠，20、推环，21、推动套，22、抵接环，23、卡圈，24、推杆，25、滑轨，26、连杆，27、密封圈，28、滑动柱，29、滑槽，30、拉套，31、燃料进口，32、燃料出口，33、换热进口，34、换热出口，35、下级进口，36、下级出口，37、上级进口，38、上级出口，39、常开电磁阀，40、常闭电磁阀。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

实施例：一种燃料汽化吸热运载火箭冷却系统（参见附图1至3），包括运载体1、若干级火箭体2，本实施例设置三级火箭体，相邻两火箭体之间以及火箭体与运载体之间均安装有可分离的板式换热器3，二级火箭体、三级火箭体、运载体下端均安装有板式换热器。火箭体内均安装有燃料储罐4、蒸发换热器5，燃料储罐上连接出气管6，出气管下端连接推力室7，蒸发换热器与燃料储罐、出气管之间均连接汽化管8形成循环通路，板式换热器与其下火箭体内的蒸发换热器之间连接冷媒输送管9形成循环通路，运载体内的板式换热器通过换热管连接风机10，火箭体内的板式换热器通过管道并联在该级火箭体内的冷媒输送管上；蒸发换热器和燃料储罐之间的汽化管上安装有增压泵11，冷媒输送管上安装有冷媒循环泵12，冷媒输送管内均装有冷媒。板式换热器上与冷媒输送管位置设有安装头13，冷媒输送管端部连接有分离接头14，安装头外壁上设有一圈限位槽15，分离接头外壁上套接有滑套16，滑套与分离接头之间安装有回位弹簧17，分离接头上均布设有若干个贯通的安装孔18，安装孔内安装限位珠19，限位珠卡在限位槽和安装孔之间，滑套内壁上设有推环20，滑套外壁上设有推动套21，分离接头上设有抵接环22，回位弹簧安装在抵接环和推环之间，分离接头外壁上套接有用于限位推环的卡圈23，限位珠设置在抵接环和推环之间，推动套上铰接有推杆24，推杆可滑动连接竖向设置的滑轨25，滑轨连接在火箭体或运载体内，推杆上与滑轨连接位置铰接有连杆26，连杆连接在下级火箭体上。安装孔呈圆台状结构，安装孔内侧口径小于限位珠直径，安装孔外侧口径大于限位珠直径，限位珠直径大于安装孔两开口端之间的距离。分离接头内壁上和安装头连接位置安装有密封圈27。推杆上与滑轨连接位置铰接有滑动柱28，滑轨上设有竖向设置的滑槽29，滑动柱与滑槽适配滑动连接，拉杆上端设有拉套30，拉套活动套接在滑动柱上。蒸发换热器上设有燃料进口31、燃料出口32、换热进口33、换热出口34，板式换热器上设有下级进口35、下级出口36、上级进口37、上级出口38，燃料进口与出气管连通，燃料出口与增压泵连通，换热进口与下级出口连通，换热出口与下级进口连通，上级进口、上级出口分别通过换热管连通到换热进口和下级出口之间的冷媒输送管上，与上级进口、上级出口连通的换热管上均安装有常开电磁阀39，两常开电磁阀之间的冷媒输送管上安装常闭电磁阀40。

火箭运行时，液态燃料从燃料储罐中送出经过出气管后在推力室内燃烧，从而推动火箭飞行，而一部分燃料通过汽化管输送到蒸发换热器，在蒸发换热器内对冷媒输送管内的冷媒进行热交换，制冷后的冷媒循环输送到上一级火箭体内的板式换热器对该级火箭体冷媒输送管内的冷媒进行热交换，上一级冷媒输送管内的冷媒制冷后循环输送到再上一级的火箭体内的板式换热器对该级火箭体冷媒输送管内的冷媒进行热交换；如此一级一级往上进行热交换，一直热交换到运载体内的板式换热器，风机抽风被冷却后排出冷风，对运载体内进行降温。冷媒循环泵带动冷媒在冷媒输送管内不断循环输送进行热交换，增压泵有利于汽化管内燃料的输送，燃料在蒸发换热器进行热交换后温度升高，此时增压泵的增压作用有利于提高燃料储罐内的压力，确保燃料向出气管输出的喷射力。当最下级火箭体内的燃料耗尽后，该级火箭体与火箭主体分离，冷媒输送管与上级火箭体的板式换热器分离，分离火箭体带动冷媒输送管一起向下脱落。这种燃料汽化吸热运载火箭冷却系统，通过燃料汽化过程吸收热量的原理，采用蒸发换热器、板式换热器一级级进行热交换，对火箭端部运载体内进行降温，提高对火箭运载体内部的降温效果，有利于设备的可靠运行，降低了降温设备的投入，减小了占用空间。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。