低温推进剂输送管路振动试验中的复合环境协调加载系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种低温推进剂输送管路振动试验中的复合环境协调加载系统，包括低温推进剂罐、温度传感器、压力传感器、试验管路、稳压器、超高压气瓶，第一低温高压截止阀、低温高压安全阀、压力调节电磁阀、四向转接装置、第一管路转接工装、第二管路转接工装、三向转接装置、第二低温高压截止阀、加压电磁阀。本系统能够同时实现低温推进剂加注和高压加载，确保试验管路在模拟振动试验的过程中加压的精确度、保压时间的可控性，能够更真实的模拟试验管理的实际环境。该系统设计简单、操作极为方便。
【专利说明】
低温推进剂输送管路振动试验中的复合环境协调加载系统
技术领域
[0001]本发明属于低温管路振动试验技术领域，具体涉及低温推进剂输送管路振动试验中的复合环境协调加载系统。
【背景技术】
[0002]与传统的运载火箭推进剂相比，长征5号火箭采用了液氢/液氧推进剂作为发动机燃料，具有无污染、无毒性、燃烧充分推力大等优点。目前液氢/液氧推进剂也成为了世界各航天大国新型运载火箭的首选燃料。与之而来的问题是，箭体内需要在燃料储箱与发动机间布置各式的连接管路，管路在工作中处于低温高压状态，且飞行中承受着动力载荷。所以，为了确保新型火箭的研制成功，箭体管路的振动试验则是必不可少的，而且在振动试验中需要模拟管路的低温高压状态，使得管路在工况环境条件下的可靠性考核更加真实。
[0003]由于液氢、液氧温度很低，分别为20K (-253°C )，80K(_193°C )左右，局部液氢储箱氢自生增压管路在振动试验中需要对其实际工作状态进行真实的模拟，包括管路内部温度及压力值。对于13.5MPa压力值的低温管路振动试验的环境模拟，在之前的运载火箭型号研制中尚属于空白。而且，现有低温推进剂加注及加压设备在低温推进剂加注完成后，由于加压时高压气流流通环节较多以及设备设计承压值较低，还有各种法兰盘、截止阀门、传感器接口经低温冷却后(-193Γ左右)存在不同程度的收缩应力，致使设备整体气密性差。因此，缺少适用的环境模拟系统造成了管路工况环境试验的极大困难。此外，由于管路在低温状态下内部保压的时间不足，严重影响管路模拟环境的真实可靠性。因此本发明提供了一种复合环境协调加载系统，确保在管路进行振动试验过程中对通入低温推进剂后进行加压的精确度，保压时间的可控性，试验仪器设备、产品及人员的安全性，更真实的模拟管路的实际使用环境，达到管路振动试验的考核目标。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种低温推进剂输送管路振动试验中的复合环境协调加载系统，该系统包含了低温推进剂加注与高压加载的两个分系统，通过低温推进剂加注系统实现对试验管路的低温推进剂加注，由三向转接装置与四向转接装置实现低温推进剂加注系统与管路高压加载系统的物理隔离，并且在低温推进剂高压加载系统内增设了安全阀及电磁阀保证了振动试验后泄压及释放低温推进剂的需求，还在四向转接装置顶部设置了温度传感器及压力传感器，实现了对试验管路内温度压力的精确测量，及远程控制的数据参考。
[0005]本发明提供的低温推进剂输送管路振动试验中的复合环境协调加载系统，包括低温推进剂罐、温度传感器、压力传感器、试验管路、稳压器、超高压气瓶，还包括第一低温高压截止阀、低温高压安全阀、压力调节电磁阀、四向转接装置、第一管路转接工装、第二管路转接工装、三向转接装置、第二低温高压截止阀、加压电磁阀；温度传感器和压力传感器置于四向转接装置顶部，四向转接装置分别连接第一低温高压截止阀、低温高压安全阀、压力调节电磁阀和试验管路，四向转接装置通过第一管路转接工装和试验管路一端相连，第一低温高压截止阀通过低温推进剂加注软管与低温推进剂罐连接；三向转接装置分别连接第二管路转接工装、第二低温高压截止阀、加压电磁阀，三向转接装置通过第二管路转接工装和试验管路另一端相连，第二低温高压截止阀通过低温推进剂加注软管与稳压器相连，加压电磁阀通过超高压加压软管与超高压气瓶相连，四向转接装置与第一管路转接工装之间、三向转接装置与第二管路转接工装之间通过超高压加注加压软管连接。
[0006]所述低温推进剂是液氮、液氢、液氧。
[0007]所述第一低温高压截止阀、低温高压安全阀、压力调节电磁阀、四向转接装置、三向转接装置、第二低温高压截止阀、加压电磁阀均置于支撑托盘上。
[0008]所述稳压器的放置位置高于试验管路的放置位置，保证稳压器内的低温推进剂可以及时回流补充至试验管路内。
[0009]本发明的有益效果如下:
[0010]本发明能够同时实现低温推进剂加注和高压加载，确保试验管路在模拟振动试验的过程中加压的精确度、保压时间的可控性，能够更真实的模拟试验管理的实际环境。该系统设计简单、操作极为方便。
【附图说明】
[0011]图1是本发明的复合环境协调加载系统示意图；
[0012]1-可移动低温推进剂罐2-第一低温高压截止阀3-四向转接装置4-温度传感器5-压力传感器6-低温高压安全阀7-低温推进剂加注软管8-压力调节电磁阀9-超高压加注加压软管10-管路转接工装11-三向转接装置12-加压电磁阀13-第二低温高压截止阀14-稳压器15-超高压加压软管16-超高压气瓶17-试验管路18-支撑托盘19-振动台
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明的技术方案做进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明要求保护的范围。
[0014]如图1所示，本发明提供的低温推进剂输送管路振动试验中的复合环境协调加载系统由可移动低温推进剂罐(I)、低温高压截止阀(2)、四向转接装置(3)、温度传感器(4)、压力传感器(5)、低温高压安全阀￠)、低温推进剂加注软管(7)、压力调节电磁阀(8)、超高压加注加压软管(9)、管路转接工装(10)、三向转接装置(11)、加压电磁阀(12)、低温高压截止阀(13)、稳压器(14)、超高压加压软管(15)、超高压气瓶(16)、试验管路(17)，支撑托盘(18)，振动台(19)组成。
[0015]1、低温推进剂加注分系统
[0016]在对试验管路加注低温推进剂时，低温推进剂流经可移动低温推进剂灌(I)—低温推进剂加注软管(7)—低温高压截止阀(2)—四向转接装置(3)—超高压加注加压软管
(9)—试验管路(17)—超高压加注加压软管(9)—三向转接装置(11)—低温高压截止阀(13)—低温推进剂加注软管(7)—稳压器(14)，在稳压器(14)内低温推进剂加满后(由远程控制设备监测)，由于稳压器(14)与试验管路(17)放置位置存在的自然高差，也可保证稳压器(14)内的低温推进剂可以及时回流补充至试验管路内。
[0017]2、低温推进剂高压加载分系统
[0018]在试验管路(17)中充满液氮后，关闭低温高压截止阀(2)与低温高压截止阀
(13)，使超高压气瓶(16)处于开通状态，通过加压电磁阀(12)对试验管路(17)进行加压，并由压力传感器(5)监测试验管路(17)压力值，进行必要调节。系统在进行加压时，避免了高压气体流经稳压器内，减少了高压气体的流通环节，保证了压力值的稳定性和可调节性。
[0019]3、低温推进剂实时监测分系统
[0020]温度传感器(4)及压力传感器(5)设置在与试验管路(17)较为接近的四向转接装置(3)顶部，可以实时监测试验管路(17)内的温度与压力，数据更为真实可靠具有研究与参考价值。在试验管路(17)模拟低温高压工况结束后，可通过压力调节电磁阀(8)及稳压器(14)释放端口进行低温推进剂及高压的释放，更为快捷的使本发明的复合环境协调加载系统恢复到常温常压状态。
[0021]针对CZ-5运载火箭芯一级管路开展模拟低温高压工作状态的实际情况，低温推进剂以液氮为例，设计压力值为20MPa，设计温度为_196°C。
[0022]在对试验管路(17)进行液氮加注时，开启第一低温高压截止阀(2)与第二低温高压截止阀(13)，待稳压器(14)内充满液氮时，关闭第一低温高压截止阀(2)与第二低温高压截止阀(13)。开启超高压气瓶(16)，通过加压电磁阀(12)对试验管路(17)进行加压，加压时对压力传感器(5)进行远程监测，在压力值满足试验要求后关闭超高压气瓶(16)，试验管路(17)工作环境模拟基本完成，开启振动台(19)进行振动考核试验。如在后续试验中管路内升压情况时，可远程开启压力调节电磁阀(8)进行压力调节。
[0023]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专利技术人员来说是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。
【主权项】
1.低温推进剂输送管路振动试验中的复合环境协调加载系统，包括低温推进剂罐、温度传感器、压力传感器、试验管路、稳压器、超高压气瓶，其特征在于，还包括第一低温高压截止阀、低温高压安全阀、压力调节电磁阀、四向转接装置、第一管路转接工装、第二管路转接工装、三向转接装置、第二低温高压截止阀、加压电磁阀；温度传感器和压力传感器置于四向转接装置顶部，四向转接装置分别连接第一低温高压截止阀、低温高压安全阀、压力调节电磁阀和试验管路，四向转接装置通过第一管路转接工装和试验管路一端相连，第一低温高压截止阀通过低温推进剂加注软管与低温推进剂罐连接；三向转接装置分别连接第二管路转接工装、第二低温高压截止阀、加压电磁阀，三向转接装置通过第二管路转接工装和试验管路另一端相连，第二低温高压截止阀通过低温推进剂加注软管与稳压器相连，加压电磁阀通过超高压加压软管与超高压气瓶相连，四向转接装置与第一管路转接工装之间、三向转接装置与第二管路转接工装之间通过超高压加注加压软管连接。2.根据权利要求1所述的低温推进剂输送管路振动试验中的复合环境协调加载系统，其特征在于，所述低温推进剂是液氮、液氢、液氧。3.根据权利要求1或2所述的低温推进剂输送管路振动试验中的复合环境协调加载系统，其特征在于，所述第一低温高压截止阀、低温高压安全阀、压力调节电磁阀、四向转接装置、三向转接装置、第二低温高压截止阀、加压电磁阀均置于支撑托盘上。4.根据权利要求1或2所述的低温推进剂输送管路振动试验中的复合环境协调加载系统，其特征在于，所述稳压器的放置位置高于试验管路的放置位置。
【文档编号】G01M7/02GK105973552SQ201510920029
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2015年12月11日
【发明人】逯志国, 夏江宁, 卫国, 王丹
【申请人】北京强度环境研究所, 中国运载火箭技术研究院