一种利用火箭发动机高压煤油驱动的伺服机构的制作方法
【专利说明】一种利用火箭发动机高压煤油驱动的伺服机构
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技术领域
[0002]本发明涉及运载火箭控制系统伺服机构，特别涉及一种利用火箭发动机高压煤油驱动的伺服机构。
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【背景技术】
[0004]CZ-6系列运载火箭二级采用一台双向摇摆的液氧煤油发动机(YF-115G I )，从燃料泵后引出高压煤油作为二级伺服机构的动力源，牵动发动机提供俯仰、偏航控制力矩，从而实现火箭俯仰、偏航、滚动的姿态控制和稳定。二级伺服系统属于控制系统的一个子系统，由一台伺服控制器和两台二级伺服机构组成。
[0005]一种利用火箭发动机高压煤油驱动的伺服机构(简称伺服机构)是伺服控制回路中的执行机构，驱动控制对象一发动机喷管摇摆，完成火箭的飞行姿态控制。由于CZ-6火箭要求整箭水平运输、“小型、快速发射”特点，要求伺服机构必须重量小，响应快，推力大，必须研制出新型直接采用火箭发动机高压煤油驱动的伺服机构。
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【发明内容】
[0007]本发明旨在提供一种重量小，响应快，推力大的伺服机构，从而快速完成小型航天器发射任务，缩短测发周期，降低发射成本。
[0008]为达成上述目的，本发明提供一种利用火箭发动机高压煤油驱动的伺服机构，主要由辅助能源部分和伺服作动器部分组成。包括电机、变量泵、限流阀、溢流阀、液控单向阀、单向阀、油滤、高压安全阀、低压安全阀、电液伺服阀、零位锁、作动器、反馈电位器、高低压加注接口、旁通阀、压力传感器和高低压塑料软管等。伺服机构液压原理图见图1。
[0009]所述伺服机构利用高开启压力单向阀和液控单向阀隔离；
所述伺服机构高低压引流模块独立通过本体连通:限流阀、溢流阀为引流状态稳压限流装置，其它阀门部件为安全保护、过滤、加注作用。
[0010]所述伺服机构设置压力稍低的辅助能源:电机一泵主要用于发动机复零位、系统级地面测试(空载)、发动机冷摆及伺服机构单元测试。地面进行功能检查时，由电机泵工作，液压泵从油箱吸油，蓄压器起稳压蓄能作用，通过精油滤进行过滤，然后零位锁解锁后，进入电液伺服阀，通过反馈电位器监测活塞的位置，低压油直接回油箱，伺服机构内部油路通过单向阀与液控单向阀与外界隔开。
[0011 ] 所述伺服机构设置液压零位锁。
[0012]本发明的优点在于，由于采用了液压式零位锁，发动机点火前二级伺服机构不需要提前启动稳定零位，因此采用中频电机供电，不需箭上电池，大大减轻了重量，减少了箭上电池的研制难度。且直接利用煤油作为介质，无需为伺服机构提供高压驱动能源。
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【附图说明】
[0014]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1是本发明的利用火箭发动机高压煤油驱动的伺服机构示意图；
图2是本发明的伺服机构液压原理图；
图3是本发明的引流模块示意图；
图4是本发明的液压零位锁结构示意图；
附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
[0015]
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图进一步阐述本发明。本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明而不用于限制本发明的保护范围。本发明优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的【具体实施方式】。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
[0017]现详细说明根据本发明的一种利用火箭发动机高压煤油驱动的伺服机构。
[0018]如图2所示是本发明的伺服机构液压原理图，其中电机一泵为辅助能源，主要用于发动机复零位、系统级地面测试(空载)、发动机冷摆及伺服机构单元测试。限流阀、溢流阀为引流状态稳压限流装置，其它阀门部件为安全保护、过滤、加注作用。由于采用了液压式零位锁，发动机点火前二级伺服机构不需要提前启动稳定零位，因此采用中频电机供电，不需箭上电池，大大减轻了重量，减少了箭上电池的研制难度。引流时，高压油经高压聚四氟乙烯软管流入伺服机构，先通过粗油滤过滤，再经过限流阀和溢流阀来稳压限流，之后再由精油滤进行过滤，后打开零位锁后，进入电液伺服阀，进而推动作动器工作。通过安装在活塞杆中的反馈电位器把信号反馈回给伺服放大器，监测伺服机构的动作的位置。系统中安装有高低压安全阀进行安全保护。低压油经液控单向阀，粗油滤，通过低压聚四氟乙烯软管回发动机。
[0019]地面进行功能检查时，由电机泵工作，液压泵从油箱吸油，蓄压器起稳压蓄能作用，通过精油滤进行过滤，然后零位锁解锁后，进入电液伺服阀，通过反馈电位器监测活塞的位置，低压油直接回油箱，伺服机构内部油路通过单向阀与液控单向阀与外界隔开。
[0020]液压零位锁工作过程如图4:
在非工作状态下，活门在弹簧的弹力推动下，处于关闭状态，A进口与A出口、B进口与B出口不通。在工作状态下，当控制腔P的压力大于设定值时，推杆在P 口油液压力作用下克服弹簧的弹力，推动活门打开，A进口与A出口、B进口与B出口导通。此时由于A、B腔推杆承受的油液压力相等，所以A、B腔活门同时打开。当控制腔P的压力降至设定值以下时，弹簧弹力克服液压力，推动活门关闭，A进口与A出口不通，B进口与B出口不通。
[0021]为确保液压零位锁两腔能够同时打开，将液压零位锁设计成对称式，并引用伺服阀入口高压油作为控制油，同时，在锁住作动筒两腔油液后，为防止两腔油液由于温度的升高导致内部油液的上升，在作动筒两腔与零位锁内部密封之间安装了高压安全阀。
[0022]本发明的优点在于由于采用了液压式零位锁，发动机点火前二级伺服机构不需要提前启动稳定零位，因此采用中频电机供电，不需箭上电池，大大减轻了重量，减少了箭上电池的研制难度。且直接利用煤油作为介质，无需为伺服机构提供高压驱动能源。
【主权项】
1.一种利用火箭发动机高压煤油驱动的伺服机构，包括电机、变量泵、限流阀、溢流阀、液控单向阀、单向阀、精油滤、粗油滤、电液伺服阀、零位锁、作动器、反馈电位器、高低压加注接口、活塞杆、伺服放大器和高低压塑料软管，其特征在于所述机构内部油路通过所述单向阀和液控单向阀与外界隔离；所述限流阀和溢流阀独立与所述机构内部油路连通；弓丨流时，高压油经高压塑料软管流入所述伺服机构，先通过粗油滤过滤，再经过限流阀和溢流阀来稳压限流，之后再由精油滤进行过滤后，打开所述零位锁，进入电液伺服阀，推动作动器工作；所述反馈电位器安装在所述活塞杆中，把信号反馈回给所述伺服放大器，监测伺服机构的动作的位置；低压油经所述液控单向阀，粗油滤，通过低压塑料软管回发动机。
2.根据权利要求1所述的伺服机构，其特征在于所述机构还包括高压安全阀，所述作动器包括作动筒，所述高压安全阀安装在所述作动筒两腔与所述零位锁内部密封处之间。
3.根据权利要求1所述的伺服机构，其特征在于所述零位锁设计成对称式，并引用伺服阀入口高压油作为控制油。
4.根据权利要求1所述的伺服机构，其特征在于所述零位锁为液压式。
5.根据权利要求1所述的伺服机构，其特征在于所述机构还包括蓄压器，地面进行功能检查时，所述电机和变量泵工作，液压泵从油箱吸油，通过精油滤进行过滤，经过所述蓄压器稳压蓄能后，零位锁解锁，进入电液伺服阀，通过所述反馈电位器监测活塞的位置，低压油通过软管直接回油箱。
6.根据权利要求1所述的伺服机构，其特征在于所述机构还包括低压安全阀，所述安全阀装在所述低压加注口和液控单向阀之间。
【专利摘要】一种利用火箭发动机高压煤油驱动的伺服机构，包括电机、变量泵、限流阀、溢流阀、液控单向阀、单向阀、精油滤、粗油滤、电液伺服阀、零位锁、作动器、反馈电位器、高低压加注接口、活塞杆、伺服放大器和高低压塑料软管,所述机构内部油路通过所述单向阀和液控单向阀与外界隔离；所述限流阀和溢流阀独立与所述机构内部油路连通。本发明的优点在于由于采用了液压式零位锁，发动机点火前二级伺服机构不需要提前启动稳定零位，因此采用中频电机供电，不需箭上电池，达到了减轻重量，减少箭上电池的研制难度，并能快速完成小型航天器发射的有益效果。
【IPC分类】F02K9-80
【公开号】CN104696108
【申请号】CN201310666218
【发明人】傅俊勇, 黄志华, 施金花, 刘洪宇, 腾斌峰, 余三成, 李文顶, 张卫东, 吴璇, 黄海青
【申请人】上海新跃仪表厂
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年12月10日