一种液氧深度过冷系统及液氧深度过冷方法与流程

本发明涉及运载火箭低温加注领域，更进一步涉及一种液氧深度过冷系统及液氧深度过冷方法。

背景技术：

1、液氧推进剂是火箭主要的推进剂，液氧加注到火箭之前需要预冷降温。目前，出于成本和性能考虑，一般采用液氮对液氧进行降温，在此情况下，液氧加注系统通常可将温度降低至82k。

2、进一步降低液氧温度有利于进一步提升能量密度，进一步提升火箭的装载能力，提高火箭的整体性能。

3、如果采用液氢、液氦作为制冷剂对液氧制冷，会造成液氧的温度过低，容易造成液氧固化。因而在降温的同时需要避免温度过低发生固化。

4、对于本领域的技术人员来说，如何利用对液氧进一步降温，是目前需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的核心是提供一种液氧深度过冷系统和液氧深度过冷方法，用于制备过冷的液氧，过冷的液氧可以填充到火箭，进一步提高火箭整体性能，具体方案如下：

2、一种液氧深度过冷系统，包括：

3、液氧储罐，用于储存液氧；

4、液氮储罐，用于储存液氮；

5、过冷器，包括内部的管程和外部的壳程，所述管程连通于所述液氧储罐，所述壳程连通于所述液氮储罐；液氧与液氮在所述过冷器当中发生热交换，由液氮对液氧进行降温；

6、真空发生器，连通于所述壳程，用于对所述壳程抽真空，使所述壳程当中的液氮进一步降温，从而进一步降低所述管程当中的液氧温度。

7、可选地，所述液氧储罐设置液氧自循环管路，所述液氧自循环管路上设置液氧汽化器和液氧调节阀；所述液氧自循环管路用于将所述液氧储罐当中的液氧输出，经过所述液氧汽化器汽化后输入所述液氧储罐。

8、可选地，所述液氮储罐设置液氮自循环管路，所述液氮自循环管路上设置液氮汽化器和液氮调节阀；所述液氮自循环管路用于将所述液氮储罐当中的液氮输出，经过所述液氮汽化器汽化后输入所述液氮储罐。

9、可选地，所述壳程上连接排出管路，所述排出管路上设置排出截止阀。

10、可选地，所述液氧储罐与所述过冷器之间的管路上设置液氧截止阀；

11、所述液氮储罐与所述过冷器之间的管路上设置液氮截止阀；

12、所述真空发生器与所述壳程之间的管路上设置真空截止阀。

13、可选地，所述管程连接设置充注管路，所述充注管路连接于火箭贮箱；

14、所述充注管路上设置充注截止阀。

15、可选地，所述管程上设置第一温度传感器和第一压力传感器；所述壳程上设置第二温度传感器和第二压力传感器；

16、当所述管程的温度降低到65k时，打开所述充注截止阀进行充注。

17、可选地，所述充注截止阀与所述火箭贮箱之间设置第三温度传感器和第三压力传感器。

18、本发明还提供一种液氧深度过冷方法，用于上述任一项所述的液氧深度过冷系统，包括：

19、通过液氧储罐向过冷器的管程提供液氧，通过液氮储罐向所述过冷器的壳程提供液氮，在所述过冷器中由液氮对液氧进行降温；

20、启动真空发生器，持续抽吸所述壳程，降低所述壳程当中的气压，使所述壳程当中的液氮进一步降温，从而进一步降低所述管程当中的液氧温度。

21、可选地，所述液氧储罐向所述管程提供液氧时，控制液氧调节阀，使液氧流入液氧自循环管路，经过液氧汽化器后，汽化后的液氧重新输入所述液氧储罐的上方；

22、所述液氮储罐向所述壳程提供液氮时，控制液氮调节阀，使液氮流入液氮自循环管路，经过液氮汽化器后，汽化后的液氮重新输入所述液氮储罐的上方。

23、本发明提供一种液氧深度过冷系统，由液氧储罐储存液氧，液氮储罐储存液氮；过冷器内部的管程连通于液氧储罐，外部的壳程连通于液氮储罐；供给的液氧与液氮在过冷器当中发生热交换，由液氮对液氧进行降温；在此过程中，利用真空发生器对壳程抽真空，作为制冷剂的液氮在气压降低的条件下的温度进一步下降，使壳程当中的液氮进一步降温，从而进一步使液氧的温度降低，制备过冷的液氧，过冷的液氧可以填充到火箭，进一步提高火箭整体性能。

技术特征：

1.一种液氧深度过冷系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的液氧深度过冷系统，其特征在于，所述液氧储罐（1）设置液氧自循环管路（11），所述液氧自循环管路（11）上设置液氧汽化器（12）和液氧调节阀（13）；所述液氧自循环管路（11）用于将所述液氧储罐（1）当中的液氧输出，经过所述液氧汽化器（12）汽化后输入所述液氧储罐（1）。

3.根据权利要求1所述的液氧深度过冷系统，其特征在于，所述液氮储罐（2）设置液氮自循环管路（21），所述液氮自循环管路（21）上设置液氮汽化器（22）和液氮调节阀（23）；所述液氮自循环管路（21）用于将所述液氮储罐（2）当中的液氮输出，经过所述液氮汽化器（22）汽化后输入所述液氮储罐（2）。

4.根据权利要求1所述的液氧深度过冷系统，其特征在于，所述壳程（32）上连接排出管路（321），所述排出管路（321）上设置排出截止阀（322）。

5.根据权利要求1所述的液氧深度过冷系统，其特征在于，所述液氧储罐（1）与所述过冷器（3）之间的管路上设置液氧截止阀（14）；

6.根据权利要求1至5任一项所述的液氧深度过冷系统，其特征在于，所述管程（31）连接设置充注管路（311），所述充注管路（311）连接于火箭贮箱（5）；

7.根据权利要求6所述的液氧深度过冷系统，其特征在于，所述管程（31）上设置第一温度传感器和第一压力传感器；所述壳程（32）上设置第二温度传感器和第二压力传感器；

8.根据权利要求6所述的液氧深度过冷系统，其特征在于，所述充注截止阀（312）与所述火箭贮箱（5）之间设置第三温度传感器和第三压力传感器。

9.一种液氧深度过冷方法，其特征在于，用于权利要求1至8任一项所述的液氧深度过冷系统，包括：

10.根据权利要求9所述的液氧深度过冷方法，其特征在于，所述液氧储罐（1）向所述管程（31）提供液氧时，控制液氧调节阀（13），使液氧流入液氧自循环管路（11），经过液氧汽化器（12）后，汽化后的液氧重新输入所述液氧储罐（1）的上方；

技术总结本发明提供一种液氧深度过冷系统及液氧深度过冷方法，涉及运载火箭低温加注领域，由液氧储罐储存液氧，液氮储罐储存液氮；过冷器内部的管程连通于液氧储罐，外部的壳程连通于液氮储罐；供给的液氧与液氮在过冷器当中发生热交换，由液氮对液氧进行降温；在此过程中，利用真空发生器对壳程抽真空，作为制冷剂的液氮在气压降低的条件下的温度进一步下降，使壳程当中的液氮进一步降温，从而进一步使液氧的温度降低，制备过冷的液氧，过冷的液氧可以填充到火箭，进一步提高火箭整体性能。技术研发人员：王学科,何艳,王舒皓,刘红建,李佳超,郝春哲,孙怡鹏,高彦峰受保护的技术使用者：海南国际商业航天发射有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23