一种用于液体火箭全箭模态试验的模拟燃料加注系统

技术领域

本发明涉及一种燃料加注系统，特别涉及一种用于液体火箭全箭模态试验的模拟燃料加注系统。

背景技术

火箭的全箭模态试验是发射前必须进行的一项全箭级结构试验，对于液体燃料火箭而言，全箭模态试验实施过程中一般通过在试验现场加注模拟燃料的方式代替真实液体燃料。现有模拟燃料加注系统操作需耗费较多人力成本，提高加注系统自动化程度，不仅将提高系统加注的安全性，加注量的控制也将更加可靠。因此，全箭模态试验中模拟燃料加注系统应具备可用于多型号火箭加注、加注速度快、安全性和可靠性高等特性。降低火箭模态试验中模拟燃料加注的人力成本和加注周期，提高试验人员及试验箭的安全性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种加注精度高、可靠性强的液体火箭全箭模态试验的模拟燃料加注系统，确保模拟燃料加注流量及进箭品质，提高模拟燃料加注系统的可靠性、安全性，满足全箭模态试验对模拟燃料加注系统的需求。

本申请的技术方案是：

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种用于液体火箭全箭模态试验的模拟燃料加注系统，包括转注系统，加注系统、压控系统、增压系统、测压模块、称重模块、控制模块；

转注系统：输出模拟燃料至加注系统；控制加注流量至标准加注桶7至称重状态；

加注系统：接收转注系统输出的模拟燃料，将模拟燃料加注定量至火箭一级燃箱、一级氧箱、二级燃箱和二级氧箱；

压控系统：输出控制氮气至火箭一级燃箱控制气接口、一级氧箱控制气接口控制气接口、二级燃箱控制气接口和二级氧箱控制气接口，控制相关模拟燃料加注口打开；

增压系统：输出纯净氮气至火箭火箭一级燃箱、一级氧箱、二级燃箱和二级氧箱，保持相关储箱气压值；

称重模块；称量标准加注水箱7内的模拟燃料重量，用于准确计算模拟燃料加注量；

控制模块：显示并记录称重模块重量值；显示并记录加注系统流量计15的加注速度及加注量；控制转注水泵及加注水泵的运行。

在上述的一种用于液体火箭全箭模态试验的模拟燃料加注系统，转注系统包括模拟燃料源1、转注水泵2、球阀3、转注水箱4、球阀5、球阀6和标准加注水箱7；

所述加注系统包括粗滤器10、加注水泵11、球阀12、溢流阀9、单向阀13、排水球阀14、、流量计15、球阀16、细滤器17、球阀18、细滤器19、球阀20、细滤器21、球阀22和细滤器23；

所述增压系统包括氮气源46、压力表45、截止阀44、减压阀43、压力表42、截止阀57、压力截止阀41、气源过滤器40、压力截止阀39、气源过滤器38、压力截止阀37、气源过滤器36、压力截止阀35和气源过滤器34；

所述压控系统包括氮气源55、压力表54、压力截止阀53、减压阀52、压力表51、压力截止阀 56、压力截止阀50、压力截止阀49、压力截止阀48和压力截止阀47；

所述测压系统包括压力表26、压力传感器27、压力表28、压力传感器29、压力表30、压力传感器31、压力表32和压力传感器33；

称重模块包括称重架8、称重传感器24和称重传感器25；

控制模块包括显示屏和后台控制系统，显示相关监控量的数据，并控制相关功能件的运行。

在上述的一种用于液体火箭全箭模态试验的模拟燃料加注系统，以二级氧箱加注为例，加注步骤包括：

步骤(一)、压控系统将氮气输入到二级氧箱的控制气接口，控制火箭二级氧箱加注口打开；

步骤(二)、转注系统将模拟燃料加注到标准加注水箱7中，称重模块称量并记录质量标准加注水箱7加注前的质量；

步骤(三)、加注系统开启，将标准加注水箱7内的模拟燃料加注到火箭二级氧箱内，称量并记录加注后的标准加注水箱7的质量，所述标准加注水箱7加注后质量减去加注前质量即为该次模拟燃料的加注量，循环上述操作直至加注指定质量的模拟燃料；

步骤(四)、开启增压系统，将氮气气源46内的氮气输出到二级氧箱内，其间监控测压系统测得的二级氧箱内的气压值，二级氧箱内的气压值达到设定值时，关闭压力截止阀44.

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明模拟燃料加注系统的接口均采用标准接口，根据火箭型号模拟燃料加注要求更换控制阀。所述加注系统可满足多型号火箭的模拟燃料的加注需求；

(2)本发明的模拟燃料加注系统可根据液体火箭全箭模态试验的需求，完成任一燃料储箱的加注；二

(3)本发明的模拟燃料加注系统的称重模块和流量计均可精确计算模拟燃料加注量，满足火箭的精确加注需求，保证了火箭进行全箭模态试验的试验状态；

(4)本发明的模拟燃料加注系统可实时监测并控制燃料储箱压力，测压模块的压力传感器可监测储箱压力值，控制模块将显示该压力值并控制增压系统，避免燃料储箱压力超额定值；

(5)转注系统采用冗余设计，转注水箱和转注水泵同时向标准加注水箱加模拟燃料，提高了转注效率，从而增快了所述模拟燃料加注系统的速度。

附图说明

图1为模拟燃料加注系统原理图。

图2子模块关系图

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

下面结合附图和具体实施例对本发明的一种用于液体火箭全箭模态试验的模拟燃料加注系统作进一步详细的描述：

如图1所示，所述的一种用于液体火箭全箭模态试验的模拟燃料加注系统，包括转注系统，加注系统、压控系统、增压系统、测压模块、称重模块、控制模块；

转注系统：输出模拟燃料至加注系统；控制加注流量至标准加注桶7至称重状态；

加注系统：接收转注系统输出的模拟燃料，将模拟燃料加注定量至火箭一级燃箱、一级氧箱、二级燃箱和二级氧箱；

压控系统：输出控制氮气至火箭一级燃箱控制气接口、一级氧箱控制气接口控制气接口、二级燃箱控制气接口和二级氧箱控制气接口，控制相关模拟燃料加注口打开；

增压系统：输出纯净氮气至火箭火箭一级燃箱、一级氧箱、二级燃箱和二级氧箱，保持相关储箱气压值；

称重模块：称量标准加注水箱7内的模拟燃料重量，用于准确计算模拟燃料加注量；

控制模块：显示并记录称重模块重量值；显示并记录加注系统流量计15的加注速度及加注量；控制转注水泵及加注水泵的运行。

在上述的一种用于液体火箭全箭模态试验的模拟燃料加注系统，转注系统包括模拟燃料源1、转注水泵2、球阀3、转注水箱4、球阀5、球阀6和标准加注水箱7；

所述加注系统包括粗滤器10、加注水泵11、球阀12、溢流阀9、单向阀13、排水球阀14、、流量计15、球阀16、细滤器17、球阀18、细滤器19、球阀20、细滤器21、球阀22和细滤器23；

所述增压系统包括氮气源46、压力表45、截止阀44、减压阀43、压力表42、截止阀57、压力截止阀41、气源过滤器40、压力截止阀39、气源过滤器38、压力截止阀37、气源过滤器36、压力截止阀35和气源过滤器34；

所述压控系统包括氮气源55、压力表54、压力截止阀53、减压阀52、压力表51、压力截止阀 56、压力截止阀50、压力截止阀49、压力截止阀48和压力截止阀47；

所述测压系统包括压力表26、压力传感器27、压力表28、压力传感器29、压力表30、压力传感器31、压力表32和压力传感器33；

称重模块包括称重架8、称重传感器24和称重传感器25；

控制模块包括显示屏和后台控制系统，显示相关监控量的数据，并控制相关功能件的运行。

所述一种用于液体火箭全箭模态试验的模拟燃料加注系统，以二级氧箱加注为例，所述模拟燃料加注系统的操作步骤包括：

步骤(一)、打开压力截止阀47和压力截至阀53，关闭压力截止阀56、压力截止阀48、压力截至阀49和压力截止阀50，所述压控系统将由氮气源55的氮气经压力表54、压力截止阀53、减压阀52、压力表51和压力截至阀47输出至火箭二级氧箱控制气接口，火箭二级氧箱加注口打开；

步骤(二)、关闭球阀3和球阀5，打开球阀6，转注系统将由水源1的模拟燃料经转注水泵2 和球阀6，加注到标准加注水箱7，直至所述标准加注水箱7加满；关闭转注水泵；所述控制模块驱动称重模块称重，控制模块接收称重传感器24和称重传感器25的数据信号，计算加注前标准加注水箱7的质量并记录；

所述转注系统具有自加注结构，可提高加满所述标准加注水箱7的效率，所述自加注结构包括球阀3和球阀6所在的互为冗余的加注管道；转注水箱4放置与距离地面2m高的支架上，在标准加注水箱进行加注时，打开球阀3，关闭球阀6和球阀5，控制模块控制转注水泵2运行，将模拟燃料由水源1，经转注水泵2和球阀3加注到转注水箱4内。在为标准水箱7转注时，可同时打开球阀5 和球阀6，使得所述标准加注水箱7可快速加满；

步骤(三)、打开球阀12和球阀22，关闭球阀14、球阀16、球阀18和球阀20，所述加注系统将接收到的模拟燃料经粗滤器10、加注水泵11、单向阀13、流量计15、球阀22和细滤器23输出到火箭二级氧箱；

所述加注水箱7内模拟燃料接近于零时，关闭加注水泵，所述控制模块驱动称重模块称重，控制模块接收称重传感器24和称重传感器25的数据信号，计算加注后标准加注水箱7的质量并记录，所述标准加注水箱7加注后质量减去加注前质量即为该次模拟燃料的加注量；

循环上述加注过程直至加注指定质量的模拟燃料至火箭二级氧箱内；

关闭压力截止阀53，打开压力截至阀56，直至二级氧箱控制气泄出，二级氧箱模拟燃料加注口关闭；

当加注系统管路内水压大于溢流阀9的设定值时，加注水泵11输出的模拟燃料将经球阀12和溢流阀9回流至所述标准加注水箱7内；

步骤(四)、关闭压力截至阀37、压力截止阀39、压力截止阀41和压力截至阀57，打开压力截止阀44和压力截止阀35，所述增压系统将将氮气气源46内的氮气经压力表45、压力截止阀44、减压阀43、压力表42、压力截止阀35和气源过滤器34，输出至火箭二级氧箱增压加注口；

增压期间，所述控制模块采集并监测测压系统的压力传感器27的数值大小，压力表26也将显示当前二级氧箱的箱压值，当二级氧箱内的气压值增加至指定数值时，关闭压力截止阀44和压力截止阀35，停止氮气增压；

打开压力截止阀57，直至二级氧箱增压系统管路内氮气泄出。

一级氧箱、一级燃箱和二级燃箱的模拟燃料加注流程可参考所述二级氧箱的加注流程；

所本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知技术。以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。