[发明专利]一种燃料汽化吸热运载火箭冷却系统

说明书

本发明公开了一种燃料汽化吸热运载火箭冷却系统，旨在解决火箭发射发生过程端部运载体降温设备投入大，占用空间大的不足。该发明包括运载体、若干级火箭体，相邻两火箭体之间以及火箭体与运载体之间均安装有可分离的板式换热器，火箭体内均安装有燃料储罐、蒸发换热器，燃料储罐上连接出气管，蒸发换热器与燃料储罐、出气管之间均连接汽化管形成循环通路，板式换热器与其下火箭体内的蒸发换热器之间连接冷媒输送管形成循环通路，运载体内的板式换热器通过换热管连接风机，火箭体内的板式换热器通过管道并联在该级火箭体内的冷媒输送管上；蒸发换热器和燃料储罐之间的汽化管上安装有增压泵，冷媒输送管上安装有冷媒循环泵。

技术领域

本发明涉及一种火箭冷却系统，更具体地说，它涉及一种燃料汽化吸热运载火箭冷却系统。

背景技术

火箭发射过程中与空气摩擦，产生大量的热，为了使设置在火箭端部运载体内的设备免受高温的侵袭，往往需要对火箭端部运载体内的空间进行降温。常用的方法是在火箭端部运载体内安装制冷设备进行降温，这不仅增加了设备投入，而且占用空间大。

发明内容

本发明克服了火箭发射发生过程端部运载体降温设备投入大，占用空间大的不足，提供了一种燃料汽化吸热运载火箭冷却系统，通过燃料汽化过程吸收热量的原理，采用蒸发换热器、板式换热器一级级进行热交换，对火箭端部运载体内进行降温，提高对火箭运载体内部的降温效果，有利于设备的可靠运行，降低了降温设备的投入，减小了占用空间。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种燃料汽化吸热运载火箭冷却系统，包括运载体、若干级火箭体，相邻两火箭体之间以及火箭体与运载体之间均安装有可分离的板式换热器，火箭体内均安装有燃料储罐、蒸发换热器，燃料储罐上连接出气管，出气管下端连接推力室，蒸发换热器与燃料储罐、出气管之间均连接汽化管形成循环通路，板式换热器与其下火箭体内的蒸发换热器之间连接冷媒输送管形成循环通路，运载体内的板式换热器通过换热管连接风机，火箭体内的板式换热器通过管道并联在该级火箭体内的冷媒输送管上；蒸发换热器和燃料储罐之间的汽化管上安装有增压泵，冷媒输送管上安装有冷媒循环泵，冷媒输送管内均装有冷媒。

火箭运行时，液态燃料从燃料储罐中送出经过出气管后在推力室内燃烧，从而推动火箭飞行，而一部分燃料通过汽化管输送到蒸发换热器，在蒸发换热器内对冷媒输送管内的冷媒进行热交换，制冷后的冷媒循环输送到上一级火箭体内的板式换热器对该级火箭体冷媒输送管内的冷媒进行热交换，上一级冷媒输送管内的冷媒制冷后循环输送到再上一级的火箭体内的板式换热器对该级火箭体冷媒输送管内的冷媒进行热交换；如此一级一级往上进行热交换，一直热交换到运载体内的板式换热器，风机抽风被冷却后排出冷风，对运载体内进行降温。冷媒循环泵带动冷媒在冷媒输送管内不断循环输送进行热交换，增压泵有利于汽化管内燃料的输送，燃料在蒸发换热器进行热交换后温度升高，此时增压泵的增压作用有利于提高燃料储罐内的压力，确保燃料向出气管输出的喷射力。当最下级火箭体内的燃料耗尽后，该级火箭体与火箭主体分离，冷媒输送管与上级火箭体的板式换热器分离，分离火箭体带动冷媒输送管一起向下脱落。这种燃料汽化吸热运载火箭冷却系统，通过燃料汽化过程吸收热量的原理，采用蒸发换热器、板式换热器一级级进行热交换，对火箭端部运载体内进行降温，提高对火箭运载体内部的降温效果，有利于设备的可靠运行，降低了降温设备的投入，减小了占用空间。

作为优选，板式换热器上与冷媒输送管位置设有安装头，冷媒输送管端部连接有分离接头，安装头外壁上设有一圈限位槽，分离接头外壁上套接有滑套，滑套与分离接头之间安装有回位弹簧，分离接头上均布设有若干个贯通的安装孔，安装孔内安装限位珠，限位珠卡在限位槽和安装孔之间，滑套内壁上设有推环，滑套外壁上设有推动套，分离接头上设有抵接环，回位弹簧安装在抵接环和推环之间，分离接头外壁上套接有用于限位推环的卡圈，限位珠设置在抵接环和推环之间，推动套上铰接有推杆，推杆可滑动连接竖向设置的滑轨，滑轨连接在火箭体或运载体内，推杆上与滑轨连接位置铰接有连杆，连杆连接在下级火箭体上。