本發(fā)明涉及流體供應(yīng)系統(tǒng)及方法，具體涉及用于液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫推進(jìn)劑自動(dòng)化供應(yīng)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是目前現(xiàn)有各類火箭的經(jīng)常采用的發(fā)動(dòng)機(jī)?；鸺l(fā)動(dòng)機(jī)在研制過程中需要開展大量的試驗(yàn)，從而獲得發(fā)動(dòng)機(jī)的工作參數(shù)和關(guān)鍵指標(biāo)。

2、現(xiàn)有液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)類型主要包括液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)、氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)和液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)等，上述液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)均為綠色環(huán)保的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，且發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)劑均存在低溫特性。發(fā)動(dòng)機(jī)在試驗(yàn)過程中，低溫推進(jìn)劑供應(yīng)過程是復(fù)雜的工藝過程。試驗(yàn)前需要對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的低溫推進(jìn)劑供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)冷和充填，然后對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)自身進(jìn)行預(yù)冷和充填。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)和低溫推進(jìn)劑供應(yīng)系統(tǒng)均得到充分預(yù)冷，且低溫推進(jìn)劑的溫度達(dá)標(biāo)時(shí)，才具備試車條件。

3、在對(duì)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)低溫推進(jìn)劑時(shí)，存在排氣、排液、大流量供應(yīng)等復(fù)雜的過程?，F(xiàn)有技術(shù)通常是根據(jù)低溫推進(jìn)劑供應(yīng)系統(tǒng)的溫度監(jiān)測值和壓力監(jiān)測值，人工調(diào)整相關(guān)閥門等組件的參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)冷和充填，存在流程繁瑣、效率低和安全性不高等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決采用人工操作預(yù)冷和充填液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的方法存在的流程繁瑣、效率低和安全性不高的問題，而提供用于液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫推進(jìn)劑自動(dòng)化供應(yīng)系統(tǒng)及方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)解決方案是：

3、一種用于液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫推進(jìn)劑自動(dòng)化供應(yīng)系統(tǒng)，其特殊之處在于：

4、包括用于儲(chǔ)存低溫推進(jìn)劑的主容器、連接在主容器的輸出端和液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫推進(jìn)劑腔輸入端的用于供應(yīng)低溫推進(jìn)劑的供應(yīng)管道、與供應(yīng)管道相連的排氣管道以及設(shè)置在供應(yīng)管道上的閥門與監(jiān)測組件；

5、所述閥門與監(jiān)測組件包括排放閥、第一排氣閥、第二排氣閥、第三排氣閥、第四排氣閥、第一供應(yīng)閥、第一旁通閥、第二供應(yīng)閥、第二旁通閥、用于供應(yīng)吹除氣的吹除閥、流量計(jì)組件，以及多個(gè)溫度監(jiān)測傳感器和壓力監(jiān)測傳感器；

6、在供應(yīng)管道上距離主容器的輸出端由近及遠(yuǎn)依次為第一供應(yīng)閥、流量計(jì)組件和第二供應(yīng)閥；第一旁通閥與第一供應(yīng)閥并聯(lián)，第二旁通閥與第二供應(yīng)閥并聯(lián)；第四排氣閥設(shè)置在靠近第一供應(yīng)閥的上游位置，第三排氣閥設(shè)置在靠近第一供應(yīng)閥的下游位置，第二排氣閥設(shè)置在靠近第二供應(yīng)閥的上游位置，第一排氣閥設(shè)置在靠近第二供應(yīng)閥的下游位置；排放閥設(shè)置在靠近液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫推進(jìn)劑腔輸入端的位置；第一排氣閥、第二排氣閥、第三排氣閥、第四排氣閥的下游均與排氣管道相連，排氣管道的尾端與大氣相通；

7、所述液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)上帶有發(fā)動(dòng)機(jī)排液閥；所述主容器的上部設(shè)置有與大氣相通的主容器放氣主閥以及與主容器放氣主閥并聯(lián)的主容器放氣旁通閥；

8、所述排放閥、第一排氣閥、第二排氣閥、第三排氣閥和第四排氣閥的下游位置均設(shè)置有溫度監(jiān)測傳感器；所述供應(yīng)管道上第二供應(yīng)閥的上游位置設(shè)置有第七溫度傳感器和第一壓力傳感器，靠近液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的位置設(shè)置有第八溫度傳感器和第二壓力傳感器。

9、進(jìn)一步地，所述流量計(jì)組件包括串聯(lián)的第一流量計(jì)和第二流量計(jì)，第一流量計(jì)和第二流量計(jì)均為渦輪流量計(jì)；

10、所述發(fā)動(dòng)機(jī)排液閥、排放閥、第一排氣閥、第二排氣閥、第三排氣閥、第四排氣閥、第一供應(yīng)閥、第一旁通閥、第二供應(yīng)閥、第二旁通閥、吹除閥、主容器放氣主閥和主容器放氣旁通閥均為氣動(dòng)閥，且開啟或關(guān)閉均通過計(jì)算機(jī)控制。

11、進(jìn)一步地，所述排放閥、第一排氣閥、第二排氣閥、第三排氣閥和第四排氣閥對(duì)應(yīng)的溫度監(jiān)測傳感器依次為第二溫度傳感器、第三溫度傳感器、第四溫度傳感器、第五溫度傳感器和第六溫度傳感器。

12、進(jìn)一步地，靠近所述第二供應(yīng)閥的下游位置設(shè)置有過濾器，所述第一排氣閥設(shè)置在過濾器上。

13、進(jìn)一步地，所述主容器的輸出端通過波紋管與供應(yīng)管道相連；所述吹除氣為氮?dú)狻?/p>

14、進(jìn)一步地，所述第二排氣閥、第三排氣閥和第四排氣閥的型號(hào)相同。

15、進(jìn)一步地，所述主容器、供應(yīng)管道、排氣管道、第一流量計(jì)和第二流量計(jì)的設(shè)計(jì)壓力均為1.6mpa；所述供應(yīng)管道、排氣管道和主容器的外部均包覆有保溫層。

16、同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種用于液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫推進(jìn)劑自動(dòng)化供應(yīng)方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：

17、步驟1、組裝上述的用于液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫推進(jìn)劑自動(dòng)化供應(yīng)系統(tǒng)，依次定義時(shí)刻0、t1、t2、t3、t4，其中0時(shí)刻為初始時(shí)刻，定義時(shí)長t5、t6；

18、步驟2、0時(shí)刻開啟主容器放氣主閥和主容器放氣旁通閥；

19、步驟3、t1時(shí)刻關(guān)閉主容器放氣主閥和主容器放氣旁通閥，同時(shí)開啟發(fā)動(dòng)機(jī)排液閥；

20、步驟4、t2時(shí)刻關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)排液閥，同時(shí)開啟發(fā)動(dòng)機(jī)吹除閥，向供應(yīng)管道通入吹除氣，使供應(yīng)管道內(nèi)的壓力穩(wěn)定；

21、步驟5、t3時(shí)刻同時(shí)開啟第二排氣閥、第三排氣閥和第四排氣閥；

22、步驟6、t4時(shí)刻開啟第一旁通閥，開始供應(yīng)管道的預(yù)冷，同時(shí)開始記錄流量計(jì)組件的示數(shù)，開始監(jiān)測排放閥、第一排氣閥、第二排氣閥、第三排氣閥和第四排氣閥的閥后溫度，同時(shí)開啟第七溫度傳感器和第一壓力傳感器，直至流量計(jì)組件的示數(shù)變?yōu)?且第七溫度傳感器所測量的溫度值與主容器內(nèi)低溫推進(jìn)劑的溫度值t0之差的絕對(duì)值滿足預(yù)設(shè)要求，且第一壓力傳感器所測量的壓力值穩(wěn)定時(shí)，開啟第一供應(yīng)閥；定義第一充填和預(yù)冷次數(shù)的初值n1＝1；

23、步驟7、對(duì)第二排氣閥、第三排氣閥和第四排氣閥的閥后溫度進(jìn)行監(jiān)測，直至第二排氣閥、第三排氣閥和第四排氣閥的閥后溫度與主容器內(nèi)低溫推進(jìn)劑的溫度值t0之差的絕對(duì)值均小于等于30℃時(shí)，關(guān)閉第二排氣閥、第三排氣閥和第四排氣閥；

24、步驟8、經(jīng)過t5時(shí)長后，同時(shí)開啟第二排氣閥、第三排氣閥和第四排氣閥，判斷n1是否達(dá)到預(yù)設(shè)次數(shù)，若否，則令n1＝n1+1，然后返回步驟7；若是，則默認(rèn)供應(yīng)管道的充填和預(yù)冷充分，然后通過判斷第七溫度傳感器所測量的溫度值對(duì)供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)長為t6的自檢，若自檢合格則進(jìn)行步驟9，若自檢不合格則關(guān)閉供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行檢修，然后返回步驟2；

25、步驟9、關(guān)閉吹除閥，同時(shí)開啟排放閥和第一排氣閥；

26、步驟10、開啟第二旁通閥，開始液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)冷，同時(shí)開始記錄流量計(jì)組件的示數(shù)，直至流量計(jì)組件的示數(shù)變?yōu)?且第八溫度傳感器所測量的溫度值與主容器內(nèi)低溫推進(jìn)劑的溫度值t0之差的絕對(duì)值滿足預(yù)設(shè)要求，且第一壓力傳感器和第二壓力傳感器所測量的壓力值均穩(wěn)定時(shí)；定義第二充填和預(yù)冷次數(shù)的初值n2＝1；

27、步驟11、對(duì)排放閥和第一排氣閥的閥后溫度進(jìn)行監(jiān)測，直至排放閥和第一排氣閥的閥后溫度與主容器內(nèi)低溫推進(jìn)劑的溫度值t0之差的絕對(duì)值均小于等于30℃時(shí)，關(guān)閉排放閥和第一排氣閥；

28、步驟12、經(jīng)過t5時(shí)長后，同時(shí)開啟排放閥和第一排氣閥，判斷n2是否達(dá)到預(yù)設(shè)次數(shù)，若否，則令n2＝n2+1，然后返回步驟11；若是，則默認(rèn)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的充填和預(yù)冷充分，完成對(duì)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)低溫推進(jìn)劑的供應(yīng)。

29、進(jìn)一步地，步驟6中“開始監(jiān)測排放閥、第一排氣閥、第二排氣閥、第三排氣閥和第四排氣閥的閥后溫度”具體為：開啟第二溫度傳感器、第三溫度傳感器、第四溫度傳感器、第五溫度傳感器和第六溫度傳感器，監(jiān)測排放閥、第一排氣閥、第二排氣閥、第三排氣閥和第四排氣閥的閥后溫度。

30、進(jìn)一步地，步驟8和步驟12中所述的預(yù)設(shè)次數(shù)均為2。

31、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

32、1、本發(fā)明提供的用于液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫推進(jìn)劑自動(dòng)化供應(yīng)系統(tǒng)，通過多個(gè)閥門和多個(gè)溫度、壓力傳感器的配合，可實(shí)現(xiàn)全程自動(dòng)化低溫推進(jìn)劑的供應(yīng)，滿足對(duì)供應(yīng)系統(tǒng)和液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)冷和充填需求，快速達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)的試車條件，幾乎無需人工操作，簡化了操作步驟，節(jié)省了人力物力；

33、2、本發(fā)明提供的用于液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫推進(jìn)劑自動(dòng)化供應(yīng)方法，采用程序自動(dòng)化控制，可靠性高，保證了供應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。