一种基于预制过冷液甲烷的低温推进剂加注系统的制作方法

本技术涉及火箭加注领域，具体涉及一种基于预制过冷液甲烷的低温推进剂加注系统。

背景技术：

1、随着航天技术的发展，液氧液甲烷低温推进剂在国内外研究应用的速度越来越快。由于液甲烷的沸点温度极低，加注过程中在外部漏热和阻力损失的作用下易引起液甲烷汽化，大量气体与液体混合形成气液两相流或喷泉现象，从而影响液甲烷加注过程的顺利进行。通常采用对液甲烷进行过冷加注的方式，避免上述情况发生。为获取过冷温度的液甲烷，目前应用最广泛的是使用过冷器对其进行换热降温。过冷器通常采用液氮作为冷源对液甲烷换热降温。常压下液氮温度低于甲烷结晶温度，因此，在制备过冷液甲烷的过程中，会有液甲烷结晶冰堵从而导致终止加注流程和发射任务的风险。

2、为解决因过冷液甲烷结晶从而终止发射任务的问题，设计一种基于预制过冷液甲烷的低温推进剂加注系统显得尤为重要。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于预制过冷液甲烷的低温推进剂加注系统。

2、本实用新型提供一种基于预制过冷液甲烷的低温推进剂加注系统，包括：过冷液甲烷制备单元和过冷液甲烷加注单元。所述过冷液甲烷制备单元包括液甲烷贮存容器和过冷器。所述液甲烷贮存容器，用于贮存未过冷的液甲烷，并通过液甲烷出液管路与所述过冷器连通。所述过冷液甲烷加注单元包括过冷液甲烷贮存容器，所述过冷液甲烷贮存容器通过液甲烷回液管路与所述过冷器连通。未过冷的液甲烷通过所述液甲烷出液管路流入所述过冷器被过冷，并通过所述液甲烷回液管路流入所述过冷液甲烷贮存容器中进行贮存。所述过冷液甲烷贮存容器中的过冷液甲烷，通过液甲烷加注管路流入火箭贮箱中，对火箭贮箱进行加注。

3、根据本实用新型的一个实施例，所述液甲烷加注管路设置加注流量计和加注调节阀。所述加注流量计用于测量向火箭贮箱加注过冷液甲烷的流量。所述加注调节阀用于调节向火箭贮箱加注过冷液甲烷的流量。

4、根据本实用新型的一个实施例，所述过冷液甲烷贮存容器设置过冷进口管路和过冷回气管路分别与所述过冷液甲烷贮存容器两端连通的过冷液甲烷自增压管路。所述过冷液甲烷自增压管路设置过冷液甲烷汽化器和过冷增压截止阀。打开所述过冷增压截止阀，所述过冷液甲烷贮存容器中的过冷液甲烷经所述过冷进口管路至所述过冷液甲烷汽化器被汽化后，经所述过冷回气管路对所述过冷液甲烷贮存容器进行自生增压。

5、根据本实用新型的一个实施例，所述过冷器的壳程设置有用于向其加注液氮的过冷器液氮加注管路和用于将其中的液氮排出的过冷器液氮排放管路。未过冷的液甲烷通过液甲烷出液管路流入所述过冷器的管程中，与所述壳程中的液氮进行热交换被过冷，并通过与所述管程连通的所述液甲烷回液管路流入所述过冷液甲烷贮存容器中进行贮存。

6、根据本实用新型的一个实施例，所述过冷液甲烷制备单元还包括与所述过冷器并联设置的过冷器旁通管路。所述过冷器旁通管路一端与所述液甲烷出液管路连通，另一端与所述液甲烷回液管路连通。液甲烷依次通过所述液甲烷出液管路、所述过冷器旁通管路、所述液甲烷回液管路，流入所述过冷液甲烷贮存容器，以对低温推进剂加注系统进行预冷。

7、根据本实用新型的一个实施例，所述过冷液甲烷贮存容器内部设置过冷贮箱温度传感器，用于实时测量所述过冷液甲烷贮箱容器中过冷液甲烷的温度。

8、根据本实用新型的一个实施例，所述液甲烷出液管路设置用于调节流量的出液调节阀和用于测量流量的出液流量计。

9、根据本实用新型的一个实施例，所述液甲烷贮存容器设置未过冷进口管路和未过冷回气管路分别与所述液甲烷存储器两端连通的未过冷液甲烷自增压管路。所述未过冷液甲烷自增压管路设置未过冷液甲烷汽化器和制备增压截止阀。打开所述制备增压截止阀，所述液甲烷贮存容器中的未过冷液甲烷经所述未过冷进口管路至未过冷液甲烷汽化器被汽化后，经所述未过冷回气管路对所述液甲烷贮存容器进行自生增压。

10、根据本实用新型的一个实施例，所述过冷液甲烷贮存容器设置甲烷排放管路，所述甲烷排放管路设置甲烷排放截止阀。打开所述甲烷排放截止阀能够将所述过冷液甲烷贮存容器中气态甲烷排出。

11、根据本实用新型的一个实施例，所述液甲烷加注管路入口设置于所述过冷液甲烷贮存容器底部。

12、根据本实用新型的基于预制过冷液甲烷的低温推进剂加注系统，常压下饱和液甲烷通过过冷器换热降温，过冷液甲烷流入过冷液甲烷贮存容器。进入加注流程后，过冷液甲烷通过液甲烷加注管路输送到火箭贮箱。本实施例提供的低温推进剂加注系统，在加注过程中，不会出现过冷结晶的现象，解决了因过冷液甲烷结晶从而终止发射任务的问题。

13、应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本实用新型所欲主张的范围。

技术特征：

1.一种基于预制过冷液甲烷的低温推进剂加注系统，其特征在于，包括：过冷液甲烷制备单元和过冷液甲烷加注单元；所述过冷液甲烷制备单元包括液甲烷贮存容器和过冷器；所述液甲烷贮存容器，用于贮存未过冷的液甲烷，并通过液甲烷出液管路与所述过冷器连通；

2.根据权利要求1所述的低温推进剂加注系统，其特征在于，所述液甲烷加注管路设置加注流量计和加注调节阀；

3.根据权利要求1所述的低温推进剂加注系统，其特征在于，所述过冷液甲烷贮存容器设置过冷进口管路和过冷回气管路分别与所述过冷液甲烷贮存容器两端连通的过冷液甲烷自增压管路；所述过冷液甲烷自增压管路设置过冷液甲烷汽化器和过冷增压截止阀；打开所述过冷增压截止阀，所述过冷液甲烷贮存容器中的过冷液甲烷经所述过冷进口管路至所述过冷液甲烷汽化器被汽化后，经所述过冷回气管路对所述过冷液甲烷贮存容器进行自生增压。

4.根据权利要求1所述的低温推进剂加注系统，其特征在于，所述过冷器的壳程设置有用于向其加注液氮的过冷器液氮加注管路和用于将其中的液氮排出的过冷器液氮排放管路；未过冷的液甲烷通过液甲烷出液管路流入所述过冷器的管程中，与所述壳程中的液氮进行热交换被过冷，并通过与所述管程连通的所述液甲烷回液管路流入所述过冷液甲烷贮存容器中进行贮存。

5.根据权利要求4所述的低温推进剂加注系统，其特征在于，所述过冷液甲烷制备单元还包括与所述过冷器并联设置的过冷器旁通管路；所述过冷器旁通管路一端与所述液甲烷出液管路连通，另一端与所述液甲烷回液管路连通；

6.根据权利要求1所述的低温推进剂加注系统，其特征在于，所述过冷液甲烷贮存容器内部设置过冷贮箱温度传感器，用于实时测量所述过冷液甲烷贮箱容器中过冷液甲烷的温度。

7.根据权利要求4所述的低温推进剂加注系统，其特征在于，所述液甲烷出液管路设置用于调节流量的出液调节阀和用于测量流量的出液流量计。

8.根据权利要求1所述的低温推进剂加注系统，其特征在于，所述液甲烷贮存容器设置未过冷进口管路和未过冷回气管路分别与所述液甲烷存储器两端连通的未过冷液甲烷自增压管路；所述未过冷液甲烷自增压管路设置未过冷液甲烷汽化器和制备增压截止阀；打开所述制备增压截止阀，所述液甲烷贮存容器中的未过冷液甲烷经所述未过冷进口管路至所述未过冷液甲烷汽化器被汽化后，经所述未过冷回气管路对所述液甲烷贮存容器进行自生增压。

9.根据权利要求1所述的低温推进剂加注系统，其特征在于，所述过冷液甲烷贮存容器设置甲烷排放管路，所述甲烷排放管路设置甲烷排放截止阀；打开所述甲烷排放截止阀能够将所述过冷液甲烷贮存容器中气态甲烷排出。

10.根据权利要求1-9任一项所述的低温推进剂加注系统，其特征在于，所述液甲烷加注管路入口设置于所述过冷液甲烷贮存容器底部。

技术总结
本技术提供一种基于预制过冷液甲烷的低温推进剂加注系统，包括：过冷液甲烷制备单元和过冷液甲烷加注单元；过冷液甲烷制备单元包括液甲烷贮存容器和过冷器；液甲烷贮存容器，用于贮存未过冷的液甲烷，并通过液甲烷出液管路与过冷器连通；过冷液甲烷加注单元包括过冷液甲烷贮存容器，过冷液甲烷贮存容器通过液甲烷回液管路与所述过冷器连通；未过冷的液甲烷通过液甲烷出液管路流入过冷器被过冷，并通过所述液甲烷回液管路流入过冷液甲烷贮存容器中进行贮存；过冷液甲烷贮存容器中的过冷液甲烷，通过液甲烷加注管路流入火箭贮箱中，对火箭贮箱进行加注。该低温推进剂加注系统能够解决因过冷液甲烷结晶从而终止发射任务的问题。

技术研发人员：王辉,赵玉龙,秦玲玲,郭岳,陈铁胜,王军政,樊魁
受保护的技术使用者：蓝箭航天空间科技股份有限公司
技术研发日：20221213
技术公布日：2024/1/13