一种运载火箭舱段并行送风装置的制作方法

1.本发明属于运载火箭舱段环境保障设计技术领域，尤其涉及一种运载火箭舱段并行送风装置。


背景技术：

2.国内运载火箭发射场主要包括酒泉卫星发射中心、太原卫星发射中心、西昌卫星发射中心，其中，酒泉卫星发射中心、太原卫星发射中心冬季温度较低，最低温度可达-40℃，运载火箭在发射场上塔架后，停放测试阶段由塔架大封闭对各舱段进行空调送风保障，运载火箭发射前1小时左右，发射场需打开塔架大封闭，同时需拆除各舱段空调送风保障措施，运载火箭直接暴露在自然环境中，在外界低温环境下，运载火箭舱段内温度会快速下降，舱段内一般安装有火工品、电气系统单机、动力系统管路，相关产品均有一定的使用环境温度要求，运载火箭舱段内温度下降超过相关产品的低温使用指标后，不再具备可靠发射的基本要求，因此，一般运载火箭会制定最低发射技术要求，根据运载火箭舱段保温能力和发射前工作程序，对运载火箭发射的外界环境温度进行严格限定。
3.目前国内运载火箭冬季低温发射时，一般在需保温的运载火箭舱段外侧粘贴保温，通过提升舱段初始温度和推迟舱段空调管路拆除的手段，提升运载火箭舱段对低温环境发射的适应能力，但一般要求外界环境温度要求不低于-20℃，发射场冬季低温大大限制了运载火箭发射计划制定的灵活性，经常需根据环境温度要求选择运载火箭发射的“窗口期”。


技术实现要素：

4.为解决上述运载火箭发射前舱内环境温度保障存在的问题，本发明提供一种运载火箭舱段并行送风装置，通过火箭舱段并行送风，调整减压阀和调温装置使送风压力和送风温度满足使用指标要求，成功解决运载火箭发射前舱段内送风环境保障问题，实现舱段送风环境保障至运载火箭起飞，提升运载火箭冬季低温发射适应能力。
5.本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
6.一种运载火箭舱段并行送风装置，包括：
7.一种运载火箭舱段并行送风装置，其特征在于，包括：压缩空气气源、地面管路，管路分离连接装置和箭上管路；
8.所述地面管路的一侧与所述压缩空气气源连接，另一侧通过所述管路分离连接装置与运载火箭连接；
9.所述管路分离连接装置用于接收所述压缩空气气源通过所述地面管路输送的压缩空气并将所述压缩空气起源分流输送到所述运载火箭的若干舱段中。
10.进一步地，所述压缩气气源与所述地面管路上的减压阀连接，所述压缩空气气源采用10～35mpa的高压空气瓶进行供气，通过所述减压阀将气体压力降至1.5～4.5mpa的送风压力需求。
11.进一步地，所述过滤器设置在所述减压阀后的所述地面管路上，所述过滤器滤除大部分送风空气中的大气尘，防止污染和堵塞送风管路。
12.进一步地，所述调温装置设置在所述过滤器后的所述地面管路上，对进入运载火箭舱段的空气进行调温处理。
13.进一步地，所述压力传感器和所述温度传感器设置在所述调温装置后的所述地面管路上，用于监测所述地面管路内空气送风的压力和温度，根据所述压力传感器和所述温度传感器上压力和温度测量值情况，调整所述减压阀和所述调温装置，使送风压力和送风温度满足使用指标要求。
14.进一步地，所述管路分离连接装置设置在火箭箭体尾段，包括管路分离连接器插头和管路分离连接器插座，所述管路分离连接器插头与所述地面管路相连接，所述管路分离连接器插座与所述箭上管路相连接。
15.更优的，所述管路分离连接器插头与所述管路分离连接器插座之间采用插拔连接，所述管路分离连接器插座固定在运载火箭箭体尾段，所述管路分离连接器插头通过地面工装推压使得所述管路分离连接器插头与所述管路分离连接器插座之间可靠连接，运载火箭起飞后，通过运载火箭带动所述箭上管路，实现所述管路分离连接器插头与所述管路分离连接器插座分离。
16.进一步地，在所述管路分离连接器插座后的管路上设置三向阀，所述三向阀的进口连接于所述管路分离连接器插座后的管路，出口连接于所述运载火箭一号舱段，旁通口连接于箭上管路，通过所述三向阀分别将空气流送入所述一号舱段内以及通过所述箭上管路送入二号舱段内。
17.优选地，在所述一号舱段和二号舱段内壁分别设置一号环管和二号环管，空气流通过所述一号环管和二号环管送入所述一号舱段和二号舱段内部，所述一号环管和所述二号环管的环管壁上设置多个出风口，用于加快舱段内部空气流动。
18.更优的，在所述一号环管和二号环管的进气口前分别设置一号节流圈和二号节流圈，根据所述一号舱段和所述二号舱段的分流流量需求，调整所述一号节流圈和所述二号节流圈的节流孔板尺寸，实现所述一号舱段和所述二号舱段送风分流调整。
19.与现有技术相比，本发明包括以下有益效果：
20.(1)本发明采用设置地面送气管路与箭上布置送气管路，在火箭箭体尾段设置管路分离连接器插头、管路分离连接器插座，分离连接器插头与地面管路相连接，管路分离连接器插座与箭上管路相连接。管路分离连接器插头与管路分离连接器插座之间采用插拔连接，管路分离连接器插座固定在运载火箭箭体尾段，管路分离连接器插头通过地面工装推压作用使得管路分离连接器插头与管路分离连接器插座之间可靠连接，运载火箭起飞后，通过运载火箭带动箭上管路分离连接器插座，实现管路分离连接器插头与管路分离连接器插座分离。采用本发明送风装置能够实现运载火箭舱段持续送风直至运载火箭点火起飞，将运载火箭冬季低温发射温度限制要求由-20℃提升至-30℃，较大提升运载火箭冬季低温发射能力。
21.(2)本发明的压缩空气气源采用高压空气瓶进行供气，高压空气瓶出口附近的地面管路上设置减压阀，气体经减压阀后压力降至所需送风压力，减压阀后的地面管路设置过滤器，过滤器滤除送风空气中大部分的大气尘，防止污染和堵塞送风管路，过滤器后的地
面管路设置调温装置，对进入运载火箭舱段的空气进行调温处理，调温装置后的地面管路上设置压力传感器和温度传感器，用于监测地面管路内空气送风的压力和温度。根据压力和温度测量值情况，调整减压阀使得送风压力满足使用指标要求，调整调温装置使得送风温度满足使用指标要求。
22.(3)本发明的管路分离连接器插座后设置三向阀，三向阀将空气流分流至一号舱段和二号舱段，实现一号舱段和二号舱段并行空气送风。
23.(4)本发明的一号舱段内设置一号环管，一号环管布置在一号舱段的内壁，空气流通过一号环管送入一号舱段。二号舱段内设置二号环管，二号环管布置在二号舱段的内壁，空气流通过二号环管送入二号舱段。环管壁上设置多个出风口，加快舱段内部空气流动，提升舱段内气温调整效率、降低舱段内温度场分布变化梯度。
24.(5)本发明的一号环管前设置一号节流圈，二号环管前设置二号节流圈，可根据一号舱段和二号舱段的容积及保温设计情况，通过调整一号节流圈和二号节流圈的节流孔板尺寸，对一号舱段和二号舱段送风进行送风分流流量控制，实现一号舱段和二号舱段送风分流调整。
附图说明
25.图1为本发明一种运载火箭舱并行送风装置系统结构示意图；
26.图2为本发明管路分离连接器插头与管路分离连接器插座示意图；
27.图3为本发明一号环管和二号环管示意图。
28.附图标记
29.1：一号舱段；2：二号舱段；3：压缩空气气源；4：减压阀；5：地面管路；6：过滤器；7：调温装置；8：压力传感器；9：温度传感器；10：管路分离连接器插头；11：管路分离连接器插座；12：三向阀；13：一号节流圈；14：一号环管；15：箭上管路；16：二号节流圈；17：二号环管；
具体实施方式
30.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
31.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
32.目前国内运载火箭冬季低温发射时，一般在需保温的运载火箭舱段外侧粘贴保温，通过提升舱段初始温度和推迟舱段空调管路拆除的手段，提升运载火箭舱段对低温环境发射的适应能力，但一般要求外界环境温度要求不低于-20℃，发射场冬季低温大大限制了运载火箭发射计划制定的灵活性，经常需根据环境温度要求选择运载火箭发射的“窗口期”。
33.基于在现有技术中存在的上述问题，本发明通过火箭一号舱段1和二号舱段2并行
送风，调整减压阀4和调温装置7使送风压力和送风温度满足使用指标要求，成功解决运载火箭发射前舱段内送风环境保障问题，实现舱段送风环境保障至运载火箭起飞，提升运载火箭冬季低温发射适应能力。
34.具体通过以下实施例进行说明：
35.第一实施例
36.如图1所示，为本发明的一种运载火箭舱并行送风装置系统结构示意图，具体包括以下结构：一号舱段1、二号舱段2、压缩空气气源3、地面管路5、管路分离连接器插头10、管路分离连接器插座11、三向阀12、箭上管路15，其中，地面管路5上设置有减压阀4、过滤器6、调温装置7、压力传感器8和温度传感器9，一号舱段1包括一号环管14和一号节流圈13，二号舱段2包括二号环管17和二号节流圈16；压缩空气气源3中的压缩空气经过地面管路5，输送经过管路分离连接器插头10和管路分离连接器插座11，管路分离连接器插座11后设置三向阀12，压缩空气经过三向阀12分别送入一号舱段1内以及通过箭上管路15送入二号舱段2内。
37.具体的，在本实施例中，压缩空气气源3采用10～35mpa的高压空气瓶进行供气，通过地面管路5上设置的减压阀4将气体压力降至1.5～4.5mpa的送风压力需求。
38.进一步地，过滤器6设置在减压阀4后的地面管路5上，过滤器6滤除大部分送风空气中70％以上的大气尘，防止污染和堵塞送风管路。
39.优选地，调温装置7设置在过滤器6后的地面管路5上，对进入运载火箭舱段的空气进行调温处理，调温至30℃～70℃左右，以满足舱段1和舱段2内部环境温度保障要求。
40.更优的，在调温装置7后的地面管路5上设置0～10mpa量程的压力传感器8和0～100℃量程的温度传感器9，用于监测地面管路内空气送风的压力和温度。根据压力和温度测量值情况，调整减压阀4的出口送风压力和调温装置7的送风温度以满足设计要求。
41.进一步地，如图2所示，为管路分离连接器插头与管路分离连接器插座示意图，管路分离连接器插头10和管路分离连接器插座11设置在火箭箭体尾段，管路分离连接器插头10与地面管路5相连接，管路分离连接器插座11与箭上管路15相连接。其中，管路分离连接器插头10与管路分离连接器插座11之间采用插拔连接，通过地面工装推压使得管路分离连接器插头10与管路分离连接器插座11之间可靠连接，运载火箭起飞后，通过运载火箭带动箭上管路15分离连接器插座，实现管路分离连接器插头10与管路分离连接器插座11分离。
42.进一步地，管路分离连接器插座11后的管路上设置三向阀12，三向阀12将空气流分流至一号舱段1和二号舱段2。
43.优选地，一号舱段1内壁上设置有一号环管14，空气流通过一号环管14送入一号舱段1；二号舱段2内壁设置有二号环管17，空气流通过二号环管17送入二号舱段2，如图3所示，为一号环管14和二号环管17示意图，环管壁上设置多个出风口，针对φ3350mm直径箭体，可设置约90个φ10mm出风口，多个出风口加快舱段内部空气流动，提升舱段内气温调整效率、降低舱段内温度场分布变化梯度。
44.更优的，一号环管14前设置一号节流圈13，二号环管17前设置有二号节流圈16，可根据一号舱段1和二号舱段的2分流流量需求，调整一号节流圈13和二号节流圈16的节流孔板尺寸，实现一号舱段1和二号舱段2送风分流调整，一号节流圈13和二号节流圈16的节流孔板尺寸通过理论计算取得，再通过地面送风试验验证确定。
45.上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
46.应当说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种运载火箭舱段并行送风装置，其特征在于，包括：压缩空气气源、地面管路，管路分离连接装置和箭上管路；所述地面管路的一侧与所述压缩空气气源连接，另一侧通过所述管路分离连接装置与运载火箭连接；所述管路分离连接装置用于接收所述压缩空气气源通过所述地面管路输送的压缩空气并将所述压缩空气气源分流通过所述箭上管路输送到所述运载火箭的若干舱段中。2.根据权利要求1所述的运载火箭舱段并行送风装置，其特征在于，所述压缩气气源与所述地面管路上的减压阀连接，所述压缩空气气源采用10～35mpa的高压空气瓶进行供气，通过所述减压阀将气体压力降至1.5～4.5mpa的送风压力需求。3.根据权利要求1所述的运载火箭舱段并行送风装置，其特征在于，所述过滤器设置在所述减压阀后的所述地面管路上，所述过滤器滤除大部分送风空气中的大气尘。4.根据权利要求1所述的运载火箭舱段并行送风装置，其特征在于，所述调温装置设置在所述过滤器后的所述地面管路上，对进入运载火箭舱段的空气进行调温处理。5.根据权利要求1所述的运载火箭舱段并行送风装置，其特征在于，所述压力传感器和所述温度传感器设置在所述调温装置后的所述地面管路上，用于监测所述地面管路内空气送风的压力和温度，根据所述压力传感器和所述温度传感器上压力和温度测量值情况，调整所述减压阀和所述调温装置，使送风压力和送风温度满足使用指标要求。6.根据权利要求1所述的运载火箭舱段并行送风装置，其特征在于，所述管路分离连接装置设置在火箭箭体尾段，包括管路分离连接器插头和管路分离连接器插座，所述管路分离连接器插头与所述地面管路相连接，所述管路分离连接器插座与所述箭上管路相连接。7.根据权利要求6所述的一种运载火箭舱段并行送风装置，其特征在于，所述管路分离连接器插头与所述管路分离连接器插座之间采用插拔连接，所述管路分离连接器插座固定在运载火箭箭体尾段，所述管路分离连接器插头通过地面工装推压使得所述管路分离连接器插头与所述管路分离连接器插座之间可靠连接，运载火箭起飞后，通过运载火箭带动所述箭上管路，实现所述管路分离连接器插头与所述管路分离连接器插座分离。8.根据权利要求1或6所述的运载火箭舱段并行送风装置，其特征在于，在所述管路分离连接器插座后的管路上设置三向阀，所述三向阀的进口连接于所述管路分离连接器插座后的管路，出口连接于所述运载火箭一号舱段，旁通口连接于箭上管路，通过所述三向阀分别将空气流送入所述一号舱段内以及通过所述箭上管路送入二号舱段内。9.根据权利要求8所述的运载火箭舱段并行送风装置，其特征在于，在所述一号舱段和二号舱段内壁分别设置一号环管和二号环管，空气流通过所述一号环管和二号环管送入所述一号舱段和二号舱段内部，所述一号环管和所述二号环管的环管壁上设置多个出风口，用于加快舱段内部空气流动。10.根据权利要求9所述的运载火箭舱段并行送风装置，其特征在于，在所述一号环管和二号环管的进气口前分别设置一号节流圈和二号节流圈，根据所述一号舱段和所述二号舱段的分流流量需求，调整所述一号节流圈和所述二号节流圈的节流孔板尺寸，实现所述一号舱段和所述二号舱段送风分流调整。

技术总结
本发明公开了一种运载火箭舱段并行送风装置，包括：压缩空气气源、减压阀、地面管路、过滤器、调温装置、压力传感器、温度传感器、管路分离连接器、三向阀、箭上管路、节流圈、环管，其中，管路分离连接器包括管路分离连接器插头和管路分离连接器插座；压缩空气气源、减压阀、地面管路、过滤器、调温装置、压力传感器、温度传感器、管路分离连接器插头为地面部分，管路分离连接器插座、三向阀、箭上管路、节流圈、环管为箭上部分，共同作用成功解决了某两型运载火箭的冬季低温发射一二级发动机舱温度保障问题，较大提升运载火箭低温发射能力。较大提升运载火箭低温发射能力。较大提升运载火箭低温发射能力。


技术研发人员：李文杰 李瑞鸿 朱亮聪 向长征 赵志杰
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：2023.08.01
技术公布日：2023/10/11