一种运载火箭的输送、加注集成系统的制作方法

1.本实用新型涉及火箭推进剂输送技术领域，具体涉及一种运载火箭的输送、加注集成系统。


背景技术：

2.新型运载火箭动力系统多采用无毒无污染的液氢、液氧或液氧与煤油动力系统，低温推进剂的使用给火箭增压输送系统的设计与实施带来巨大的挑战和技术难题。输送管、加注管作为增压输送系统关键组成部分，担负着推进剂加注、输送的核心任务，现有技术中，其输送管路与加注管路多是相互独立的系统，故而需要的管路数量及尺寸会大大增加，同时也会增加整体火箭的重量，影响飞行过程中箭体的稳定性。
3.如中国专利公开号为cn109737829a，专利名称为一种火箭液体贮箱推进剂输送系统及运载火箭，其输送系统包括液氧输送子系统和甲烷输送子系统；液氧输送子系统包括液氧主管路和液氧副管路，液氧主管路的入口的高度大于液氧副管路的入口的高度，液氧副管路的出口与液氧主管路联通，液氧主管路用于为主机和游机输送液氧推进剂；甲烷输送子系统包括甲烷主管路和甲烷副管路，甲烷主管路的入口的高度大于甲烷副管路的入口的高度；甲烷主管路用于为主机提供甲烷推进剂，甲烷副管路用于为游机提供甲烷推进剂。
4.在实现上述实用新型过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
5.其输送管、加注管路不但数量重多，接口众多，在实际应用过程中大大增加了管路连接的难度，也容易对存储部分造成损伤，一定程度上会影响存储部分的完整性；
6.同时由于加注管路及输送管路的数量较多，而且尺寸较大，也会加剧了侧壁输送管路的气动在飞行过程中对箭体稳定性的影响，故而适用性和实用性一定程度上受到限制。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种运载火箭的输送、加注集成系统，旨在解决现有技术中加注系统与输送系统为相互独立的系统从而容易影响飞行过程中箭体稳定性的技术不足。
8.本实用新型实施例提供了一种运载火箭的输送、加注集成系统，包括共底的液氧箱和煤油箱，所述液氧箱设置在所述煤油箱的顶部，所述液氧箱的底壁与煤油箱的前底为共底，所述煤油箱的底部设置有若干个一级发动机；
9.所述煤油箱内设置有隧道管，所述隧道管内设置有与所述液氧箱的后底相连通的氧输送主管，所述煤油箱的底部设置有液氧加注及输送集成结构，所述液氧加注及输送集成结构分别与所述氧输送主管、所述一级发动机的发动机氧泵入口相连接，所述煤油箱的底壁设置有若干个煤油输送管，所述煤油输送管与所述一级发动机的发动机煤油泵入口一一对应并密封连接。
10.进一步优选为：所述液氧加注及输送集成结构包括液氧多通和与所述液氧多通相
连接的加注结构，所述液氧多通的顶壁设有一个输送主管接口，且所述液氧多通的侧壁设置有若干个输送支管接口，所述输送主管接口与所述氧输送主管密封连接，所述输送支管接口通过氧输送支管与所述一级发动机的发动机氧泵入口密封连接，所述加注结构与其中一个输送支管接口密封连接。
11.进一步优选为：所述加注结构包括加注支管、液氧加注三通、氧地面加注大管路和氧地面加注小管路，所述加注支管连接在所述液氧加注三通与所述液氧多通上的一个输送支管接口之间，所述氧地面加注大管路和所述氧地面加注小管路分别与所述液氧加注三通密封连接。
12.进一步优选为：所述氧地面加注大管路上串联有液氧大管加注连接器和液氧大管加注阀。
13.进一步优选为：所述氧地面加注小管路上串联有液氧小管加注连接器和液氧小管加注阀。
14.或者进一步优选为：若干个所述煤油输送管中的一个煤油输送管上通过煤油加注三通连接有煤油地面加注管路，且所述煤油地面加注管路上串联有煤油加注连接器和煤油加注阀。
15.进一步优选为：所述输送主管接口的直径大于输送支管接口的直径。
16.进一步优选为：所述一级发动机的数量为八个，所述液氧多通上的输送支管接口数量比一级发动机的数量多一个，且所述加注结构与液氧多通上最底端的输送支管接口密封连接，所述煤油输送管的数量与一级发动机的数量相同。
17.进一步优选为：所述液氧多通为球体结构。
18.其工作原理简述如下：
19.氧地面加注大管路通过液氧大管加注连接器及液氧大管加注阀向液氧多通输入液氧，并且同时氧地面加注小管路通过液氧小管加注连接器和液氧小管加注阀同步向液氧多通输入液氧，此时由于一级发动机并未工作，故而注入的液氧会经过氧输送主管输送至液氧箱内，同时通过煤油地面加注管路及串联的煤油加注连接器和煤油加注阀向煤油箱内注入煤油，在火箭发射前8小时，煤油加注连接器自动脱落，完成煤油的加注操作，在发射前30分钟，液氧大管加注连接器自动脱落，在发射前0秒，液氧小管加注连接器自动脱落，完成加注操作，在一级发动机启动时，液氧箱内的液氧经过氧输送主管向液氧多通流动，并经过输送支管接口分流后分别送入一级发动机的发动机氧泵入口内，同时煤油箱内的煤油经过煤油输送管后分别送入一级发动机的发动机煤油泵入口内。
20.上述技术方案具有如下有益效果：
21.(1)本实用新型的结构设置合理，其采用液氧加注及输送集成结构，将传统中相互独立的加注及输送管路进行集成，不但可以大大减少增压输送系统与液氧箱的接口数量，降低安装的难度，而且也可以降低加工的成本；
22.(2)而且其采用煤油输送管，将煤油的加注及输送进行集成，也有利于减少与煤油箱的接口数量，降低安装的难度，也有利于降低加工成本；
23.(3)同时采用了液氧加注及输送集成结构，也有利于减少管路的数量，不但可以减少火箭体的整体长度，而且可以降低火箭体的整体结构重量，有利于提高飞行过程中箭体的稳定性，解决了现有技术中加注系统与输送系统为相互独立的系统从而容易影响飞行过
程中箭体稳定性的技术不足，适用性强且实用性好。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1是本实用新型的结构示意图；
26.图2为本实用新型中液氧加注及输送集成结构的具体结构示意图；
27.图3为本实用新型中加注结构的具体结构示意图；
28.图4为图1中a处放大结构示意图。
29.附图标记：
30.1、液氧箱；2、煤油箱；3、一级发动机；4、氧输送主管；5、液氧加注及输送集成结构；51、液氧多通；52、加注结构；521、加注支管；522、液氧加注三通；523、氧地面加注大管路；524、氧地面加注小管路；53、输送主管接口；54、输送支管接口；6、煤油输送管；7、氧输送支管；8、液氧大管加注连接器；9、液氧大管加注阀；10、液氧小管加注连接器；11、液氧小管加注阀；12、煤油加注三通；13、煤油地面加注管路；14、煤油加注连接器；15、煤油加注阀；16、隧道管；17、发动机氧泵入口；18、发动机煤油泵入口。
具体实施方式
31.下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本实用新型造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。
32.如图1至图4所示，一种运载火箭的输送、加注集成系统，包括共底的液氧箱1和煤油箱2，液氧箱1设置在煤油箱2的顶部，液氧箱1的底壁与煤油箱2的前底为共底，如图1所示，液氧箱1与煤油箱2为共底，从而不但可以保证整体连接处的密封性，而且也可以减少整体的体积与重量。
33.在实际应用过程中，煤油箱2的底部设置有若干个一级发动机3，一级发动机3工作时燃烧液氧和煤油以提供火箭上升的动力，本实施例中，一级发动机3的数量为八个，在实际应用过程中，数量可以大于八个，如图1和图4所示。
34.本实施例中，煤油箱2内设置有隧道管16，隧道管16内设置有与液氧箱1的后底相连通的氧输送主管4，该氧输送主管4主要是在加注时将液氧引入液氧箱1内存储，在一级发动机3启动时，向一级发动机3内输送液氧。同时为了保证煤油箱2的密封性，从而可以避免氧输送主管4的安装影响煤油箱2的密封性。
35.如图2和图4所示，煤油箱2的底部设置有液氧加注及输送集成结构5，其将液氧加
注及输送集成结构5设置在煤油箱2的底部，不但方便安装操作，而且有利于减少液氧加注及输送集成结构5与液氧箱1连接口的数量，同时对于重型火箭来说，也便于降低了安装的难度。
36.液氧加注及输送集成结构5分别与氧输送主管4、一级发动机3的发动机氧泵入口17相连接，本实施例中，液氧加注及输送集成结构5包括液氧多通51和与液氧多通51相连接的加注结构52，本实施例中，液氧多通51为球体结构。采用球体结构可以保证加注及输送的有效性。
37.本实施例中的液氧加注及输送集成结构5集成度高，可以有效解决现有技术中存在的技术问题；
38.现有技术中其加注管路和输送管路是相对独立的系统，其集成度非常低，而对于重型运载火箭而言，推进剂加注量、输送量较大，故而需要的加注管路和输送管路的数量就会较多，并且需要输送管路的尺寸也会较大，但是火箭的空间布局较小，在实际应用过程中也存在在狭小空间内安装多数量及大尺寸的加注管路及输送管路会大大增加安装的难度，也会大大增加生产成本；
39.本实施例中采用的是集成度较高的液氧加注及输送集成结构5，其不但可以减少加注管路和输送管路的数量，而且可以减少输送管路的尺寸，从而可以适用于火箭中较小空间布局的情况，有利于降低安装难度，降低生产成本。
40.如图2所示，液氧多通51的顶壁设有一个输送主管接口53，且液氧多通51的侧壁设置有若干个输送支管接口54，输送主管接口53与氧输送主管4密封连接，输送支管接口54通过氧输送支管7与一级发动机3的发动机氧泵入口17密封连接，加注结构52与中一个输送支管接口54密封连接。
41.并且在实际应用过程中，输送主管接口53的直径大于输送支管接口54的直径。因为输送主管接口53为一个，而输送支管接口54为多个，故而要保证各个输送支管接口54内的液氧流量，故而输送主管接口53内的流量必须要大于单个输送支管接口54的流量，在实际应用过程中，输送主管接口53的直径为所有输送支管接口54的直径总和即可。
42.如图2和图4所示，在实际应用过程中，液氧多通51上的输送支管接口54数量比一级发动机3的数量多一个，即本实施例中，液氧多通51为十通结构，在实际应用过程中，还可以大于十通结构。并且加注结构52与液氧多通51上最底端的输送支管接口54密封连接，将加注结构52连接在液氧多通51上的最底端输送支管接口54上，氧输送支管7分别分布在液氧多通51的侧下方，且液氧输送支管接口54呈现轴对称，这样能够保证每台一级发动机3中液氧流动的均匀性，保证氧输送支管7都具备相同的流动阻力，相同的氧输送支管7不仅减少了氧输送支管7布局的种类，小批量生产也降低了氧输送支管7的生产成本，而且氧输送支管7呈轴对称布置也能保证液氧流动的均匀性。在实际应用过程中，输送支管接口54的数量也可以与一级发动机3的数量相同。
43.同时，在实际应用过程中，输送主管接口53与氧输送主管4采用法兰连接，法兰采用螺栓螺母的预紧力进行连接，如图2所示，在连接处还可以设置密封垫圈以保证密封性，同时输送支管接口54与氧输送支管7的连接处采用法兰连接，法兰采用螺栓螺母的预紧力进行连接，如图2所示，在连接处也可以设置密封垫圈以保证密封性。
44.如图2和图3所示，本实施例中，加注结构52包括加注支管521、液氧加注三通522、
氧地面加注大管路523和氧地面加注小管路524，加注支管521连接在液氧加注三通522与液氧多通51上的一个输送支管接口54之间，氧地面加注大管路523和氧地面加注小管路524分别与液氧加注三通522密封连接。
45.通过液氧加注三通522可以同时连接氧地面加注大管路523和氧地面加注小管路524，即可以同步实现氧地面加注大管路523和氧地面加注小管路524的同时加注，而在加注过程中，在火箭发射前30分钟氧地面加注大管路523断开，只通过氧地面加注小管路524进行加注操作。
46.煤油箱2的底壁设置有若干个煤油输送管6，煤油输送管6与一级发动机3的发动机煤油泵入口18一一对应并密封连接。煤油输送管6的数量与一级发动机3的数量相同。煤油输送管6主要是用于加入煤油及向一级发动机3内注入煤油，以保证一级发动机3的正常运行。在实际应用过程中，若干个煤油输送管6中的一个煤油输送管6上通过煤油加注三通12连接有煤油地面加注管路13，且煤油地面加注管路13上串联有煤油加注连接器14和煤油加注阀15。煤油的加注通过煤油加注连接器14和煤油加注阀15进行控制，在火箭发射前8小时，煤油加注连接器14自动脱落，完成煤油的加注操作。
47.在本实施例中，中，氧地面加注大管路523上串联有液氧大管加注连接器8和液氧大管加注阀9。氧地面加注小管路524上串联有液氧小管加注连接器10和液氧小管加注阀11。
48.如图3所示，氧地面加注大管路523通过对应的液氧大管加注连接器8进行控制，在火箭发射前30分钟液氧大管加注连接器8自动脱落，氧地面加注大管路523停止加注操作。
49.如图3所示，氧地面加注小管路524通过对应的液氧小管加注连接器10进行控制，在火箭发射前0秒液氧小管加注连接器10自动脱落，氧地面加注小管路524停止加注操作；此时液氧多通51实现向一级发动机3输送的目的。
50.由于本实施例中，液氧大管加注连接器8、液氧小管加注连接器10和煤油加注连接器14均只需要使用小型“0秒脱落”加注器即可，有利于降低研发及使用成本，而且降低了对加注器的设计要求，提高了适用范围。
51.其工作原理简述如下：
52.氧地面加注大管路523通过液氧大管加注连接器8及液氧大管加注阀9、液氧加注三通522向液氧多通51输入液氧，并且同时氧地面加注小管路524通过液氧小管加注连接器10和液氧小管加注阀11同步向液氧多通51输入液氧，此时由于一级发动机3并未工作，故而注入的液氧会经过氧输送主管4输送至液氧箱1内，同时通过煤油地面加注管路13及串联的煤油加注连接器14和煤油加注阀15向煤油箱2内注入煤油；
53.在火箭发射前8小时，煤油加注连接器14自动脱落，完成煤油的加注操作；
54.在发射前30分钟，液氧大管加注连接器8自动脱落，在发射前0秒，液氧小管加注连接器10自动脱落，完成加注操作；
55.在一级发动机3启动时，液氧箱1内的液氧经过氧输送主管4向液氧多通51流动，并经过输送支管接口54分流后分别送入一级发动机3的发动机氧泵入口17内，同时煤油箱2内的煤油经过煤油输送管6后分别送入一级发动机3的发动机煤油泵入口18内。
56.上述技术方案具有如下有益效果：
57.1.本实用新型的结构设置合理，采用液氧加注及输送集成结构，将传统中相互独
立的加注及输送管路进行集成，不但可以大大减少增压输送系统与液氧箱的接口数量，降低安装的难度，而且也可以降低加工的成本；
58.2.而且采用煤油输送管，将煤油的加注及输送进行集成，也有利于减少与煤油箱的接口数量，降低安装的难度，也有利于降低加工成本；
59.3.本实用新型同时采用了液氧加注及输送集成结构，也有利于减少管路的数量，不但可以减少火箭体的整体长度，而且可以降低火箭体的整体结构重量，有利于提高飞行过程中箭体的稳定性，解决了现有技术中加注系统与输送系统为相互独立的系统从而容易影响飞行过程中箭体稳定性的技术不足，适用性强且实用性好。
60.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
61.本实用新型中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
62.虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

技术特征：
1.一种运载火箭的输送、加注集成系统，包括共底的液氧箱(1)和煤油箱(2)，所述液氧箱(1)设置在煤油箱(2)的顶部，所述液氧箱(1)的后底与所述煤油箱(2)的前底为共底，所述煤油箱(2)的底部设置有若干个一级发动机(3)，其特征在于：所述煤油箱(2)内设置有隧道管(16)，所述隧道管(16)内设置有与所述液氧箱(1)的后底相连通的氧输送主管(4)，所述煤油箱(2)的底部设置有液氧加注及输送集成结构(5)，所述液氧加注及输送集成结构(5)分别与所述氧输送主管(4)、所述一级发动机(3)的发动机氧泵入口(17)相连接，所述煤油箱(2)的底壁设置有若干个煤油输送管(6)，所述煤油输送管(6)与所述一级发动机(3)的发动机煤油泵入口(18)一一对应并密封连接。2.根据权利要求1所述的一种运载火箭的输送、加注集成系统，其特征在于：所述液氧加注及输送集成结构(5)包括液氧多通(51)和与所述液氧多通(51)相连接的加注结构(52)，所述液氧多通(51)的顶壁设有一个输送主管接口(53)，且所述液氧多通(51)的侧壁设置有若干个输送支管接口(54)，所述输送主管接口(53)与所述氧输送主管(4)密封连接，所述输送支管接口(54)通过氧输送支管(7)与所述一级发动机(3)的发动机氧泵入口(17)密封连接，所述加注结构(52)与其中一个输送支管接口(54)密封连接。3.根据权利要求2所述的一种运载火箭的输送、加注集成系统，其特征在于：所述加注结构(52)包括加注支管(521)、液氧加注三通(522)、氧地面加注大管路(523)和氧地面加注小管路(524)，所述加注支管(521)连接在所述液氧加注三通(522)与所述液氧多通(51)上的一个输送支管接口(54)之间，所述氧地面加注大管路(523)和所述氧地面加注小管路(524)分别与所述液氧加注三通(522)密封连接。4.根据权利要求3所述的一种运载火箭的输送、加注集成系统，其特征在于：所述氧地面加注大管路(523)上串联有液氧大管加注连接器(8)和液氧大管加注阀(9)。5.根据权利要求4所述的一种运载火箭的输送、加注集成系统，其特征在于：所述氧地面加注小管路(524)上串联有液氧小管加注连接器(10)和液氧小管加注阀(11)。6.根据权利要求2-5中任意一项所述的一种运载火箭的输送、加注集成系统，其特征在于：若干个所述煤油输送管(6)中的一个煤油输送管(6)上通过煤油加注三通(12)连接有煤油地面加注管路(13)，且所述煤油地面加注管路(13)上串联有煤油加注连接器(14)和煤油加注阀(15)。7.根据权利要求6所述的一种运载火箭的输送、加注集成系统，其特征在于：所述输送主管接口(53)的直径大于输送支管接口(54)的直径。8.根据权利要求7所述的一种运载火箭的输送、加注集成系统，其特征在于：所述一级发动机(3)的数量为八个，所述液氧多通(51)上的输送支管接口(54)数量比一级发动机(3)的数量多一个。9.根据权利要求8所述的一种运载火箭的输送、加注集成系统，其特征在于：所述加注结构(52)与液氧多通(51)上最底端的输送支管接口(54)密封连接，所述煤油输送管(6)的数量与一级发动机(3)的数量相同。10.根据权利要求2所述的一种运载火箭的输送、加注集成系统，其特征在于：所述液氧多通(51)为球体结构。

技术总结
本实用新型提供一种运载火箭的输送、加注集成系统，包括共底的液氧箱和煤油箱，液氧箱设置在煤油箱的顶部，煤油箱的底部设置有若干个一级发动机，煤油箱内设置有隧道管，隧道管内设置有与液氧箱的后底相连通的氧输送主管，煤油箱的底部设置有液氧加注及输送集成结构，液氧加注及输送集成结构分别与氧输送主管、一级发动机的发动机氧泵入口相连接，煤油箱的底壁设置有若干个煤油输送管。本实用新型的结构设置合理，采用液氧加注及输送集成结构，将传统中相互独立的加注及输送管路进行集成，减少增压输送系统与液氧箱的接口数量，降低安装的难度，降低加工的成本，也有利于减少管路的数量，可以减少火箭体的整体长度，有利于提高飞行过程中箭体的稳定性。行过程中箭体的稳定性。行过程中箭体的稳定性。


技术研发人员：戴华平 沈涌滨
受保护的技术使用者：北京天兵科技有限公司
技术研发日：2023.01.19
技术公布日：2023/6/27