两级深度过冷液氧大流量加注系统的制作方法

本发明涉及一种低温推进剂加注系统，特别是涉及一种两级深度过冷液氧大流量加注系统。

背景技术：

1、低温推进剂(如液氢、液氧、甲烷等)具有比冲高、无毒无污染、价格相对低廉等特点，广泛应用于航天飞行器中，而液氧又是其中应用范围较广的一种。

2、液氧的品质主要体现在纯度和温度上。其中液氧的温度对于地面加注系统液氧离心泵与火箭上液氧涡轮泵的启动至关重要。同时，液氧的密度与温度密切相关。如将液氧由90k过冷至67k时，单位体积液氧的质量提高8％～10％，在加注等质量推进剂的情况下，加注过冷推进剂的火箭比加注常压状态推进剂的火箭结构重量轻15％～25％，火箭成本降低11％以上。过冷液氧在发射场加注系统中使用时，能够有效防止输送管路两相流，缩短加注过程中输送管路与设备的预冷时间。同时，过冷液氧在提高火箭运载系数方面效果明显。然而，现有的过冷液氧加注系统，加注时液氧的过冷度与过冷加注速度、总质量无法满足使用要求，为了提高火箭运载系数与工作稳定性，国内低温火箭对深度过冷液氧大流量加注提出了迫切需求。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种能够实现深度过冷液氧的大流量加注、避免深度过冷液氧温度分层的两级深度过冷液氧大流量加注系统。

2、为了解决上述技术问题，本技术提供了如下技术方案：

3、本发明两级深度过冷液氧大流量加注系统，包括常规液氧储存装置、一级液氧过冷器、二级液氧过冷器、过冷液氧储存装置、液氧加注主管路、一级液氧加注支管路、一级液氧输出支管路、二级液氧加注支管路、二级液氧输出支管路，所述过冷液氧储存装置内设置有液氧混合装置，所述液氧加注主管路连接于所述常规液氧储存装置与所述过冷液氧储存装置之间，所述一级液氧过冷器用于将所述常规液氧储存装置内的液氧冷却至过冷液氧，所述二级液氧过冷器用于将过冷液氧冷却至深度过冷液氧，所述一级液氧加注支管路、所述一级液氧输出支管路、所述二级液氧加注支管路、所述二级液氧输出支管路上分别设置有一级加注开关阀、一级输出开关阀、二级加注开关阀、二级输出开关阀，所述一级液氧加注支管路连接于所述液氧加注主管路与所述一级液氧过冷器的液氧入口之间，所述一级液氧输出支管路连接于所述一级液氧过冷器的液氧出口与所述液氧加注主管路之间，所述二级液氧加注支管路连接于所述液氧加注主管路与所述二级液氧过冷器的液氧入口之间，所述二级液氧输出支管路连接于所述二级液氧过冷器的液氧出口与所述液氧加注主管路之间，所述一级液氧加注支管路、所述一级液氧输出支管路、所述二级液氧加注支管路、所述二级液氧输出支管路与所述液氧加注主管路的连接点分别为第一连接点、第二连接点、第三连接点、第四连接点，所述第一连接点、所述第二连接点、所述第三连接点、所述第四连接点沿所述液氧加注主管路由上游至下游依次设置。

4、进一步地，还包括液氧泵、液氧泵入口支管、液氧泵出口支管，所述液氧泵的入口端通过所述液氧泵入口支管连接于所述液氧加注主管路上，所述液氧泵的出口端通过所述液氧泵出口支管连接于所述液氧加注主管路上，所述液氧泵入口支管上设置有第一注氧开关阀，所述液氧泵入口支管与所述液氧加注主管路的连接点为第五连接点，所述液氧泵出口支管与所述液氧加注主管路的连接点为第六连接点，所述第五连接点、所述第六连接点均位于所述常规液氧储存装置与所述第一连接点之间，所述液氧加注主管路上在所述第五连接点与所述第六连接点之间设置有第二注氧开关阀。

5、进一步地，所述液氧加注主管路上在所述第一连接点与所述第二连接点之间，所述第三连接点与所述第四连接点之间、所述第六连接点与所述第一连接点之间、分别设置有第三注氧开关阀、第四注氧开关阀、第五注氧开关阀，所述第五注氧开关阀为流量调节阀。

6、进一步地，还包括液氧加注循环管路，所述第四连接点与所述过冷液氧储存装置之间设置有第六注氧开关阀，所述液氧加注循环管路连接于所述常规液氧储存装置与所述液氧加注主管路之间，所述液氧加注循环管路与所述液氧加注主管路的连接点位于所述第四连接点与所述第六注氧开关阀之间。

7、进一步地，所述一级液氧过冷器、所述二级液氧过冷器均为板翅式换热器，所述一级液氧过冷器以低温液氮为冷媒介质，所述二级液氧过冷器以超低温液氮为冷媒介质。

8、进一步地，还包括液氮储存装置、液氮缓冲装置、一级液氮加注支管、一级氮气输出支管、二级液氮加注支管、二级氮气输出支管，所述一级液氧过冷器上设置有第一冷媒入口、第一冷媒出口，所述二级液氧过冷器上设置有第二冷媒入口、第二冷媒出口，所述液氮储存装置通过所述一级液氮加注支管连接所述第一冷媒入口，所述一级液氮输出支管连接于所述第一冷媒出口上，所述液氮储存装置内的液氮作为冷媒介质经所述一级液氮加注支管、所述第一冷媒入口进入所述一级液氧过冷器内，在所述一级液氧过冷器内与所述液氧换热，换热后所述液氧降温至过冷液氧，所述液氮升温形成氮气，升温后形成的所述氮气经所述第一冷媒出口、所述一级氮气输出支管排出，所述液氮缓冲装置连接第一抽真空装置，所述第一抽真空装置将所述液氮缓冲装置抽真空，所述液氮储存装置通过连接管连接所述液氮缓冲装置的入口，所述液氮缓冲装置的出口通过所述二级液氮加注支管连接所述第二冷媒入口，所述二级氮气输出支管连接于所述第二冷媒出口上，所述液氮储存装置内的液氮进入所述液氮缓冲装置，在所述液氮缓冲装置内所述液氮相变吸收自身热量形成过冷液氮，所述过冷液氮作为冷媒介质经所述二级液氮加注支管、所述第二冷媒入口进入所述二级液氧过冷器内，在所述二级液氧过冷器内与所述过冷液氧换热，换热后所述过冷液氧降温至深度过冷液氧，所述过冷液氮升温，升温后的氮气经所述第二冷媒出口、所述二级氮气输出支管排出，所述一级液氮加注支管、所述一级氮气输出支管、所述二级液氮加注支管、所述二级氮气输出支管上分别设置有一个开关阀。

9、进一步地，还包括第二抽真空装置，所述二级氮气输出支管的输出端连接所述第二抽真空装置，所述第二抽真空装置将所述二级液氧过冷器内腔抽真空至目标真空度。

10、进一步地，所述第一抽真空装置、所述第二抽真空装置均为两个相并联的真空泵，所述真空泵通过二级氮气输出支管延长管连接所述液氮缓冲装置内腔为所述液氮缓冲装置抽真空。

11、进一步地，还包括氮排塔及多个相互并联的回温器，所述二级氮气输出支管的输出端连接各所述回温器的输入端，各所述回温器的输出端连接所述真空泵的输入端，所述二级氮气输出支管的输出端与各所述回温器之间分别设置有一个流量调节阀，所述真空泵的输出端及所述一级氮气输出支管均连接所述氮排塔。

12、进一步地，所述一级液氮加注支管、所述二级液氮加注支管上分别设置有温度传感器、压力传感器及流量计，所述一级液氮加注支管、所述二级液氮加注支管上还设置有流量调节阀，所述液氧加注主管路上在所述第四连接点与所述过冷液氧储存装置之间、所述常规液氧储存装置与所述第五连接点之间分别设置有温度传感器、压力传感器、流量计。

13、与现有技术相比，本发明两级深度过冷液氧大流量加注系统至少具有以下有益效果：

14、本发明一种两级深度过冷液氧大流量加注系统，由于包括一级液氧过冷器、二级液氧过冷器，一级液氧过冷器与液氧加注主管路连接点为第一连接点、第二连接点，二级液氧过冷器与液氧加注主管路的连接点为第三连接点、第四连接点，第一连接点、第二连接点、第三连接点、第四连接点沿液氧加注主管路由上游至下游依次设置，因此一级液氧过冷器、二级液氧过冷器形成串联模式，从而使常规液氧储存装置内的液氧能够经两级连续过冷，提高液氧过冷的效率，具备直接制取66k深度过冷液氧的能力，使液氧能够在大流量的条件下实现深度过冷，保证深度过冷的液氧能够大流量加注于飞行器内，同时，过冷液氧储存装置内设置的液氧混合装置能够避免液氧因温度分层，液氮缓冲罐能保证大流量过冷时过冷液氮稳定提供，同时降低真空泵的负荷。

15、下面结合附图对本发明两级深度过冷液氧大流量加注系统作进一步说明。