CN114802830A - 一种用于微小航天产品无毒推进剂加注的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于微小航天产品无毒推进剂加注的设备及方法，包括由四通相连的抽真空管路、加注管路、回收管路和产品接口管路，抽真空管路依次包括抽真空设备、过滤器和阀门；加注管路依次包括配气台、加注罐和阀门，排气支路依次包括排出口和阀门，排气支路接口设置在加注阀和阀门之间；回收管路包括推进剂回收罐和阀门；产品接口管路依次包括产品加排阀和过滤器，之后为四通。推进剂回收罐内为真空，利用真空度回收管路里的残留推进剂。本发明的设备可以提高微小型航天产品无毒推进剂加注精度，减少推进剂的浪费，简化加注设备，提高加注设备的便携性，重复利用性以及可拆卸维修性，适用于小剂量无毒推进剂的加注工作。

Description

一种用于微小航天产品无毒推进剂加注的设备及方法

技术领域

本发明涉及航天器推进剂加注技术领域。

背景技术

目前航天产品单组元推进系统主要采用肼类推进剂。肼类推进剂有很大的吸入致癌毒性，且易燃易爆，在产品生产、试验及使用过程中，不仅可对人员的生命和健康造成严重的危害，而且会对环境产生污染，同时还增加了生产、发射和使用维护的成本。近年来，随着社会的不断进步和航天技术的不断发展，对环境保护和人员健康的要求更为严格，发展无毒单组元推进技术以代替肼类单组元推进技术势在必行。

因为微小型航天产品使用的无毒推进剂总量非常少，而目前国内已有的推进剂加注装置都是为大使用量推进剂和有毒推进剂设计的，并且较为复杂，结构尺寸大，搬运不便，并不适用于微小型航天产品无毒推进剂的加注。现有加注方式一般采用抽真空气体挤压式加注，其缺点为加注量不够精确，实际加注量一般大于目标加注量，这就导致加注量超出允许误差范围，从而影响航天产品飞行轨道与姿态。

目前利用抽真空气体挤压式方法加注推进剂装置都是为使用量大的推进剂和有毒推进剂设计的，加注量一般为几十公斤甚至更大，并且结构较为复杂，尺寸大，搬运不便，导致加注量的取值不够精确，管路中存在推进剂剩余量较多，浪费明显，并不适用于加注量小的微小型航天产品无毒推进剂的加注。

发明内容

本发明所解决的技术问题是，本发明的目的在于提高微小型航天产品无毒推进剂加注精度，减少推进剂的浪费，简化加注设备，提高加注设备的便携性，重复利用性以及可拆卸维修性。

本发明采用的技术方案是，一种用于微小航天产品无毒推进剂加注的设备，包括由四通相连的抽真空管路、加注管路、回收管路和产品接口管路，抽真空管路依次包括抽真空设备、过滤器和阀门，之后连通于四通；加注管路依次包括配气台、加注罐和阀门，排气支路依次包括排出口和阀门，之后为四通，排气支路接口设置在加注阀和阀门之间；回收管路包括推进剂回收罐和阀门，之后为四通；产品接口管路依次包括产品加排阀和过滤器，之后为四通。

阀门均为球阀。

抽真空管路、回收管路上的阀门为两个，提高安全可靠性。

每个元件之间均采用卡套式管接头，方便拆卸。

推进剂回收罐内为真空。

所用管路采用透明塑料管，方便观察推进剂流动情况。

一种用于微小航天产品无毒推进剂加注的方法，

具体操作步骤如下：

S1，将航天器连接于产品接口管路上的产品加排阀；

S2，接通抽真空管路，关闭加注管路、回收管路上的阀门，启动抽真空设备，将管路及所连通的航天器元器件抽真空，达到要求后关闭抽真空设备及阀门；

S3，启动加注管路的配气台，打开排气支路上的阀门，配气台驱动加注罐内的推进剂填满加注管路，把管路中的空气从排气支路排出，当排出口有推进剂排出时关闭排气支路的阀门，打开加注管路上的阀门，配气台持续动作，使推进剂经由产品接口管路注入航天器；

S4，加注完毕后，关闭加注管路的阀门，打开回收管路的阀门，推进剂回收罐的真空度将产品连接管路和回收管路里的残留推进剂吸入推进剂回收罐，拆下航天器，关闭回收管路上的阀门。

本发明的有益效果是，总体结构紧凑小巧，加注设备中涉及的阀门均为球阀，单品的各个接口均为卡套式管接头，方便加注设备拆装检修和单品更换以及加注完拆卸清洁，提高了便携性、重复利用性、可拆卸维修性，节省推进剂量，加注量可以适应低至150g，高至几公斤的加注量。

附图说明

图1为加注设备原理图。

图2为设备结构图。

图中标记为：1-加注罐，2-排出口回收杯，3-回收罐，4-产品加排阀接口，5-抽真空系统接口，6-排出口。

具体实施方式

随着航天领域的快速发展，航天产品的小型化和无毒化发展迅速，形成了新的发展潮流。为了适应新的发展，设计如图1所示的加注设备。

本发明的用于微小航天产品无毒推进剂加注的设备包括由四通相连的抽真空管路、加注管路、回收管路和产品接口管路，抽真空管路依次包括抽真空设备、过滤器和阀门，之后连通于四通；加注管路依次包括配气台、加注罐和阀门，排气支路依次包括排出口和阀门，之后为四通，排气支路接口设置在加注阀和阀门之间；回收管路包括推进剂回收罐和阀门，之后为四通；产品接口管路依次包括产品加排阀和过滤器，之后为四通。推进剂回收罐内为真空，利用真空度回收管路里的残留推进剂。

抽真空管路、回收管路上的阀门为两个，以防其中一个阀门失灵，提高安全可靠性。

在上述加注原理的前提下，本发明将整个设备小型化集成化如图2所示的结构，其中加注设备中涉及的阀门均为球阀，单品的各个接口均为卡套式管接头，方便加注设备拆装检修和单品更换以及加注后拆卸清洁。还可以根据不同技术指标需求更换各个零部件，拆卸组装快速，可以适用不同的微小航天器。

以上部件通过管路、三通接头和四通接头进行连接，管路长度可以根据需求调整，图1中①～⑤的管路可根据需要可用透明塑料管路，方便在加注过程中观察推进剂流动情况。

下面示例性的描述本发明的一次实施方案：

本次加注对象为某航天器，长180mm，宽200mm，高300mm，加注量为260g±5g。

1、加注前的准备工作：按照相关技术文件进行加注设备密封性检查、加注设备与产品连接、系统抽真空等准备，然后用抽真空气体挤压式加注法进行推进剂加注，具体如下：

S1，连接产品。将航天器连接于产品接口管路上的产品加排阀。

S2，抽真空。接通抽真空管路，关闭加注管路、回收管路上的阀门，也就是图1中管路6和4是连通的，启动抽真空设备，将管路及所连通的航天器元器件抽真空，达到要求后关闭抽真空设备及阀门。

S3，加注推进剂。启动加注管路的配气台，打开排气支路上的阀门，此时图1中管路1和2连通，配气台驱动加注罐内的推进剂填满加注管路，把管路中的空气从排气支路排出，如图2所示，排气口6和排出口回收杯2之间通过透明管路连接，可以直观的考到气体及推进剂排出情况，当排出口有推进剂排出时，说明加注管路中的气体已经被排尽，此时可以关闭排气支路的阀门；

这个状态下加注管路内没有气体，产品连接管路内为真空，然后打开加注管路上的阀门，图1中管路1和4连通，配气台持续动作，使不含空气的推进剂经由产品接口管路注入航天器内。

S4，回收推进剂。加注完毕后，关闭加注管路的阀门，打开回收管路的阀门，图中中管路3和4连通，推进剂回收罐的真空度将产品连接管路和回收管路里的残留推进剂吸入推进剂回收罐，拆下航天器，关闭回收管路上的阀门。

2、试验数据分析，采用本发明的加注设备，得出的动力系统加注量满足设计要求，并且与采用原加注设备进行推进剂加注得出的数据一致性较好，同时加注过程中推进剂使用量明显减少。

Claims (7)

1.一种用于微小航天产品无毒推进剂加注的设备，包括由四通相连的抽真空管路、加注管路、回收管路和产品接口管路，其特征在于：所述抽真空管路依次包括抽真空设备、过滤器和阀门；加注管路依次包括配气台、加注罐和阀门，排气支路依次包括排出口和阀门，排气支路接口设置在加注阀和阀门之间；回收管路依次包括推进剂回收罐和阀门；产品接口管路依次包括产品加排阀和过滤器。

2.如权利要求1所述的用于微小航天产品无毒推进剂加注的设备，其特征在于：所述阀门均为球阀。

3.如权利要求1所述的用于微小航天产品无毒推进剂加注的设备，其特征在于：所述抽真空管路、回收管路上的阀门为两个。

4.如权利要求1所述的用于微小航天产品无毒推进剂加注的设备，其特征在于：每个元件之间均采用卡套式管接头。

5.如权利要求1所述的用于微小航天产品无毒推进剂加注的设备，其特征在于：所述推进剂回收罐内为真空。

6.如权利要求1所述的用于微小航天产品无毒推进剂加注的设备，其特征在于：所用管路采用透明塑料管。

7.一种用于微小航天产品无毒推进剂加注的方法：所用设备包括由四通相连的抽真空管路、加注管路、回收管路和产品接口管路，抽真空管路依次包括抽真空设备、过滤器和阀门；加注管路依次包括配气台、加注罐和阀门，排气支路依次包括排出口和阀门，排气支路接口设置在加注阀和阀门之间；回收管路包括推进剂回收罐和阀门；产品接口管路依次包括产品加排阀和过滤器；

具体操作步骤如下：

S1，将航天器连接于产品接口管路上的产品加排阀；

S2，接通抽真空管路，关闭加注管路、回收管路上的阀门，启动抽真空设备，将管路及所连通的航天器元器件抽真空，达到要求后关闭抽真空设备及阀门；

S3，启动加注管路的配气台，打开排气支路上的阀门，配气台驱动加注罐内的推进剂填满加注管路，把管路中的空气从排气支路排出，当排出口有推进剂排出时关闭排气支路的阀门，打开加注管路上的阀门，配气台持续动作，使推进剂经由产品接口管路注入航天器；

S4，加注完毕后，关闭加注管路的阀门，打开回收管路的阀门，推进剂回收罐的真空度将产品连接管路和回收管路里的残留推进剂吸入推进剂回收罐，拆下航天器，关闭回收管路上的阀门。

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