专利名称：封闭液路管网系统内压力爬升现象的抑制方法
技术领域：
本发明涉及液体推进系统技术领域，具体涉及一种应用于飞行器液体推进系统，封闭液路管网系统内的自锁阀下游压力受环境温度变化爬升的抑制方法。本发明适用于需要控制封闭液路管网系统压力的液体工质输送系统，尤其是卫星液体推进系统。
背景技术：
封闭液路管网系统内的自锁阀下游压力受环境温度变化爬升，主要原因来自连接自锁阀支管内充满液体工质的温度变化，常规情况下的封闭管网系统处于非工作状态下，自锁阀状态为关闭，自锁阀下游压强随环境温度升高而上升，由此产生所谓的压力爬升现象。该现象产生的根源在于自锁阀下游管路内液体工质随温度上升而发生的体积膨胀。对于飞行器封闭液路管网系统内的自锁阀下游压力爬升，会减小液路导管和其中相关组件的 安全裕度，严重时甚至可能引发液体工质泄漏、液路传感器损坏等灾难性事故。例如图I给出的是飞行器在轨飞行期间的一次压力爬升过程，IOh时间内液路管网系统温度上升约10°c，自锁阀下游压强由I. 67MPa爬升并超出压力传感器最大量程(3. 5MPa)。国内外针对封闭液路管网系统内的压力爬升现象一般采取两种应对措施一是提高相关组部件耐压设计因子，增大安全系数，同时当自锁阀下游压强爬升至一定数值后发送自锁阀开指令，打开自锁阀，卸除自锁阀下游管网内的过高压强；二是配置具备自动反向泄压功能的自锁阀，或者是在自锁阀下游液路系统设置不会随液体工质流动而被排出的缓冲气垫。前一种措施较为简单，但提高耐压设计因子会使组、部件重量增加，同时过于频繁地开关自锁阀不仅会降低系统本身的可靠性，也会大大增加状态监视和控制的工作量；而后一种措施复杂程度较高，同时导致成本上升，且自锁阀反向泄压的特性会随着工作次数的增加而变化。
发明内容
本发明所要解决的问题是针对封闭液路管网系统内的压力爬升现象，克服上述现有技术的不足，本发明提供一种简便的封闭液路管网系统内液体工质的温度变化引起压力爬升现象的抑制方法，该方法主要包括液路自锁阀、截止阀、液路管网系统内支管、加热器、温度传感器实现，所述的液路管网系统内支管上端与自锁阀连接，液路管网系统内支管下端与截止阀连接，液路管网系统内支管周身缠绕加热器，在支管壁上布置若干个温度传感器，可以实现对管路的加热功能，同时可以对液路管网系统的温度情况进行实时监控。该结构通过遥控系统发送控制指令，可以对液路管网系统内压力爬升现象得到抑制，其抑制方法和具体实施过程通过如下步骤实现步骤I，打开液路自锁阀；步骤2，开启液路导管加热，将管路内推进剂加热至高于环境温度变化范围的上限值；步骤3，关闭管路加热；步骤4，关闭自锁阀。采用本发明无论液体工质温度随环境温度如何变化，其内部的液路压强均不会超出管网封闭前的压强值，不但可以有效降低封闭液路管网系统内压力爬升过高的几率，而且不会增加成本和复杂程度，同时状态监视和控制的工作量也会大大降低。从而，取得了既极大减小封闭液路管网系统内压力爬升过高的几率，又不增加系统复杂度和研制成本的有益效果。
图I是现有技术压力爬升速度反应示意图 图2是本发明封闭液路管网系统的简要结构示意3是本发明实现方法的流程图
具体实施例方式如图I所示为给出的是飞行器在轨飞行期间的一次压力爬升过程，IOh时间内液路管网系统温度上升约10°c，自锁阀下游压强由I. 67MPa爬升并超出压力传感器最大量程(3. 5MPa)。而本发明对液体工质加热后，由于自锁阀关闭前液体工质温度高于环境温度变化范围的上限，自锁阀关闭后管路内液体工质总体上表现为体积收缩，亦即管路内压强不会高于自锁阀关闭前的压强值，由此，如图2所示为本发明封闭液路管网系统简要结构示意图，主要包括液路自锁阀、截止阀、液路管网系统支管、加热器、温度传感器组成，液路管网系统支管上端与自锁阀连接，液路管网系统支管下端与截止阀连接，在液路管网系统不工作时，自锁阀和截止阀均处于关闭状态，液体工质被自锁阀、截止阀封闭在其间的液路管网系统的支管内，当液路管网系统工作时自锁阀、截止阀处于打开状态，液体工质通过管路至上而下流动，液路管网系统内支管周身缠绕加热器，实施不间断加热，可以实现对管路的加热功能；管壁上布置若干个温度传感器，同时可以对液路管网系统的温度情况进行实时监控。该结构通过遥控系统发送控制指令，可以对液路管网系统内压力爬升现象得到抑制，其抑制方法如图3所示步骤步骤1，当液体推进系统阶段工作结束，暂时不需要推进系统工作时，液路管网系统通过遥控系统发送自锁阀开启指令，将自锁阀的位置状态设置为开启状态；步骤2，通过遥控系统发送管路加热器开启指令，开始对液路管网系统实施不间断加热，此时温度传感器实时感应温度变化，同时通过温度传感器输出的温度变化信息，实时判读液路管网系统内液体工质的温度情况；步骤3，当判读液体工质温度已高于液体推进系统所处环境温度变化范围的上限时，通过遥控系统发送管路加热器关闭指令；步骤4，遥控系统立即发送自锁阀关闭指令，将自锁阀的位置状态设置为关闭状态。下面以实例进一步说明本发明的实现过程本发明实施例I
一种太阳同步轨道卫星单组元肼推进系统使用的液路管网系统，由如图2所示的液路管网系统液路自锁阀、截止阀、液路管网系统支管、加热器、温度传感器结构组成，其自锁阀与截止阀之间充满液体工质。工作时温度传感器选用MF51型热敏电阻，通过粘贴方式固定在液路管网系统支管的管壁上。当液路管网系统所处环境温度的变化范围是15 50°C，实施本压力爬升抑制方法时，首先通过卫星遥控系统发送自锁阀开启指令打开自锁阀，接着通过遥控系统发送遥控指令打开管路加热器对液路管网系统实施加热，当通过温度传感器判断液体工质温度已达到50°C时，通过遥控系统发送管路加热器关闭指令切断管路加热，最后通过遥控系统发送自锁阀关闭指令，关闭自锁阀。通过实施本压力爬升抑制方法，该卫星单组元肼推进系统压力爬升现象得到有效抑制。压力爬升现象产生的原因在于封闭在自锁阀下游管路内的液体工质随环境温度上升而发生的体积膨胀，由于液体的不可压缩性，液体工质的体积膨胀直接导致封闭边界产生塑性变形并最终反映在液体工质的压强上升上。按照本发明对液体工质加热后，由于自锁阀关闭前液体工质温度高于环境温度变化范围的上限，自锁阀关闭后管·路内液体工质总体上表现为体积收缩，亦即管路内压强不会高于自锁阀关闭前的压强值。
权利要求
1.封闭液路管网系统内压力爬升现象的抑制方法，其特征在于该方法包括液路自锁阀、截止阀、液路管网系统内支管、加热器、温度传感器实现，所述的液路管网系统内支管上端与自锁阀连接，液路管网系统内支管下端与截止阀连接，所述的液路管网系统内支管周身缠绕加热器，用来实现对管路的加热，在支管壁上布置若干个温度传感器，用来对液路管网系统的温度情况进行实时监控，其实现步骤如下 步骤1，当液体推进系统阶段工作结束，暂时不需要推进系统工作时，液路管网系统通过遥控系统发送自锁阀开启指令，将自锁阀的位置状态设置为开启状态； 步骤2，通过遥控系统发送管路加热器开启指令，开始对液路管网系统实施不间断加热，此时温度传感器实时感应温度变化，同时通过温度传感器输出的温度变化信息，实时判读液路管网系统内液体工质的温度情况； 步骤3，当判断液体工质温度已高于液体推进系统所处环境温度变化范围的上限时，通过遥控系统发送管路加热器关闭指令； 步骤4，遥控系统立即发送自锁阀关闭指令，将自锁阀的位置状态设置为关闭状态。
2.根据权利要求I所述的封闭液路管网系统内压力爬升现象的抑制方法，其特征在于所述液路管网系统不工作时，自锁阀和截止阀均处于关闭状态，液体工质被自锁阀、截止阀封闭在其间的液路管网系统内。
3.根据权利要求I所述的封闭液路管网系统内压力爬升现象的抑制方法，其特征在于所述液路管网系统工作时自锁阀、截止阀处于打开状态，液体工质通过管路至上而下流动。
4.根据权利要求I所述的封闭液路管网系统内压力爬升现象的抑制方法，其特征在于所述液路管网系统内液体工质加热至高于环境温度变化范围的上限值，遥控系统发送管路加热器关闭指令，管路内液体工质总体为体积收缩。
5.根据权利要求I所述的封闭液路管网系统内压力爬升现象的抑制方法，其特征在于所述的液路管网系统内支管为太合金圆管。
全文摘要
本发明公开了一种封闭液路管网系统内压力爬升现象的抑制方法，该方法包括液路自锁阀、截止阀、液路管网系统内支管、加热器、温度传感器，采取在自锁阀关闭前，先打开管路加热器，将管路内液体加热，使液体温度高于环境温度变化范围的上限值，然后关闭管路加热，关闭自锁阀方法，解决了液体工质输送系统中封闭液路管网系统内压力爬升过高的问题，既能保证系统安全，又可减少开启自锁阀进行泄压的次数，取得了对液路管网系统的温度情况进行实时监控，使得状态监视和控制的勤务大大简化的有益效果。
文档编号F17D5/00GK102705711SQ201110074599
公开日2012年10月3日 申请日期2011年3月28日 优先权日2011年3月28日
发明者何永英, 周红玲, 袁磊 申请人:上海空间推进研究所