一种液体运载火箭剩余推进剂排放装置及方法与流程

本发明属于液体运载火箭推进剂管理，尤其涉及一种液体运载火箭剩余推进剂排放装置及方法。

背景技术：

1、液体运载火箭一般为多级构型，火箭只有末子级和有效载荷最终进入发射轨道运行，火箭其他各子级部件在飞行工作完成后将与火箭上面级分离，在重力作用下坠落至地面。分离后的火箭子级残骸推进剂贮箱内部一般会残留数百公斤的剩余推进剂，火箭子级残骸下落过程中，在大气摩擦作用下，火箭子级残骸温度会快速上升，火箭子级残骸推进剂贮箱内推进剂在高温作用下会产生沸腾和气化，导致贮箱内部压力急剧上升，箱内高压易造成贮箱损坏，进而导致推进剂泄露至火箭箭体外侧，特别是采用四氧化二氮和偏二甲肼作为推进剂的火箭，两种推进剂泄露相遇后会产生剧烈反应，导致起火和爆炸，空中爆炸的箭体会造成火箭子级残骸落区范围变大，加大地面人员受到伤害和财产受损失的可能性。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种液体运载火箭剩余推进剂排放装置及方法，以解决现有液体运载火箭子级残骸下落过程中推进剂贮箱易起火毁坏的技术问题。

2、为解决上述问题，本发明的技术方案为：一种液体运载火箭剩余推进剂排放装置，包括：气瓶、推进剂贮箱、电爆活门和气控活门；所述电爆活门设有电爆活门进气口和电爆活门出气口，所述气控活门设有气控活门进气口、气控活门进液口和气控活门排液口，且所述气控活门进液口和所述气控活门排液口之间设有阀门；所述电爆活门进气口与所述气瓶的气口连通，所述电爆活门出气口与所述气控活门进气口连通；所述气控活门进液口与所述推进剂贮箱的开口连通；在剩余推进剂排放阶段，通过所述电爆活门控制所述气瓶内气体传输至所述气控活门进气口，利用所述气控活门进气口的气压控制所述阀门，使得所述推进剂贮箱内剩余推进剂传输至所述气控活门排液口向外排出。

3、优选的，所述气瓶与所述电爆活门之间设有第一三通，所述第一三通第一接口与所述气瓶的气口相连接，所述第一三通第二接口与所述电爆活门进气口相连接；所述第一三通第三接口一端设有第二三通，且所述第一三通第三接口与所述第二三通第二接口相连通。

4、优选的，所述第二三通第一接口一端设有充气开关，所述第二三通第三接口一端设有压力传感器。

5、优选的，所述电爆活门通过电气系统控制所述电爆活门内的火工品起爆，使得所述电爆活门打开。

6、优选的，所述气控活门内部设有腔体，在所述气控活门进气口一侧设有活塞组件，在所述气控活门进液口一侧设有所述阀门，所述活塞组件与所述阀门固定连接，所述活塞组件在所述气控活门进气口的气压作用下可产生位移，带动所述阀门产生相应的位移，使得所述气控活门进液口和所述气控活门排液口之间的连通通道打开。

7、优选的，当所述气控活门进气口气压大于3mpa时，所述活塞组件可产生位移。

8、优选的，所述气瓶容量为7l-10l，所述气瓶内气压为5mpa-8mpa。

9、基于相同的构思，本发明还提供一种液体运载火箭剩余推进剂排放方法，所述液体运载火箭剩余推进剂排放方法应用于所述的液体运载火箭剩余推进剂排放装置，包括如下步骤：

10、s1：在剩余推进剂排放阶段，通过电气系统控制电爆活门内的火工品起爆，使所述电爆活门打开，气瓶中气体经所述电爆活门传输至气控活门进气口；

11、s2：气控活门内的活塞组件在所述气控活门进气口的气压作用下产生位移，带动所述气控活门内的阀门产生相应的位移，使得气控活门进液口和气控活门排液口之间的连通通道打开；

12、s3：推进剂贮箱内剩余推进剂经所述气控活门进液口从所述气控活门排液口向外排出。

13、优选的，还包括如下步骤：

14、s4：在气瓶充气阶段，打开充气开关，向所述气瓶内补充气体；

15、s5：通过压力传感器检测所述气瓶内气压值，当所述气压值达到设定值时，关闭所述充气开关。

16、基于相同的构思，本发明还提供一种电子设备，包括：

17、存储器，所述存储器用于存储处理程序；

18、处理器，所述处理器执行所述处理程序时实现如权利要求8至9中任意一项所述的液体运载火箭剩余推进剂排放方法。

19、本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

20、(1)本发明所述的一种液体运载火箭剩余推进剂排放装置及方法，通过电爆开关与气控开关的配合控制，利用气压变化开启推进剂排放通道，实现液体运载火箭子级残骸在下落过程中排放推进剂贮箱内的剩余推进剂，降低了火箭子级残骸在下落过程中因推进剂导致起火和爆炸的可能性。

21、(2)本发明所述的一种液体运载火箭剩余推进剂排放装置及方法，设有电爆开关控制气体传输至气控开关，电爆开关的开启通过电气系统控制，实现运载火箭飞行过程中推进剂排放自动化操作，响应速度快、控制精度高，具有较高的可靠性和稳定性。

22、(3)本发明所述的一种液体运载火箭剩余推进剂排放装置及方法，采用气瓶作为蓄压装置，气瓶容量为7l-10l，气瓶内气压为5mpa-8mpa，在剩余推进剂排放阶段，电爆活门打开，气体通过气体管路传输至气控活门进气口，此时气体管路中气体气压仍可保证超过4.5mpa。气控活门内活塞组件尾端设有弹簧，活塞组件带动阀门在弹簧的弹力作用下使得阀门密闭，确保在正常气压值的情况下推进剂排放通道不会开启，在剩余推进剂排放阶段，气控活门进气口气压克服弹簧弹力与阀门端液体压力，使活塞组件带动阀门产生位移，使得推进剂排放通道打开。

23、(4)本发明所述的一种液体运载火箭剩余推进剂排放装置及方法，在气体管路中设有压力传感器，可实时检测并显示气体管路内气压值，且压力传感器的监测数据可通过运载火箭测量系统传输至地面控制中心，提高了该装置的预警能力。

24、(5)本发明所述的一种液体运载火箭剩余推进剂排放装置及方法，内部零件构成简单，在保证功能性的前提下使整体装置更为精简，减少其故障发生率和维护难度，提高了装置在极端环境中的可靠性。

技术特征：

1.一种液体运载火箭剩余推进剂排放装置，其特征在于，包括：气瓶、推进剂贮箱、电爆活门和气控活门；

2.如权利要求1所述的一种液体运载火箭剩余推进剂排放装置，其特征在于，所述气瓶与所述电爆活门之间设有第一三通，所述第一三通第一接口与所述气瓶的气口相连接，所述第一三通第二接口与所述电爆活门进气口相连接；所述第一三通第三接口一端设有第二三通，且所述第一三通第三接口与所述第二三通第二接口相连接。

3.如权利要求2所述的一种液体运载火箭剩余推进剂排放装置，其特征在于，所述第二三通第一接口一端设有充气开关，所述第二三通第三接口一端设有压力传感器。

4.如权利要求1所述的一种液体运载火箭剩余推进剂排放装置，其特征在于，所述电爆活门通过电气系统控制所述电爆活门内的火工品起爆，使得所述电爆活门打开。

5.如权利要求1所述的一种液体运载火箭剩余推进剂排放装置，其特征在于，所述气控活门内部设有腔体，在所述气控活门进气口一侧设有活塞组件，在所述气控活门进液口一侧设有所述阀门，所述活塞组件与所述阀门固定连接，所述活塞组件在所述气控活门进气口的气压作用下可产生位移，带动所述阀门产生相应的位移，使得所述气控活门进液口和所述气控活门排液口之间的连通通道打开。

6.如权利要求5所述的一种液体运载火箭剩余推进剂排放装置，其特征在于，当所述气控活门进气口气压大于3mpa时，所述活塞组件可产生位移。

7.如权利要求1所述的一种液体运载火箭剩余推进剂排放装置，其特征在于，所述气瓶容量为7l-10l，所述气瓶气压为5mpa-8mpa。

8.一种液体运载火箭剩余推进剂排放方法，应用于权利要求1-权利要求7中任意一项所述的一种液体运载火箭剩余推进剂排放装置，其特征在于，包括如下步骤：

9.如权利要求8所述的一种液体运载火箭剩余推进剂排放方法，其特征在于，还包括如下步骤：

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

技术总结本发明提供一种液体运载火箭剩余推进剂排放装置及方法，液体运载火箭剩余推进剂排放装置包括气瓶、推进剂贮箱、电爆活门和气控活门。电爆活门设有电爆活门进气口和电爆活门出气口，气控活门设有气控活门进气口、气控活门进液口和气控活门排液口，且气控活门进液口和气控活门排液口之间设有阀门。在剩余推进剂排放阶段，通过电爆活门控制气瓶内气体传输至气控活门进气口，利用气控活门进气口的气压控制阀门打开，使得推进剂贮箱内剩余推进剂传输至气控活门排液口向外排出。本发明可实现液体运载火箭子级残骸在下落过程中将剩余推进剂向外排出，避免出现起火和爆炸的情况。技术研发人员：李文杰,张锦,焦震,朱亮聪,匡东政,王颖受保护的技术使用者：上海宇航系统工程研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/13