[发明专利]一种用于液氧环境的压力容器爆破试验系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于液氧环境的压力容器爆破试验系统，由以下部分构成：低温环境箱、液氧加注系统、待测压力容器充压系统以及控制系统；所述低温环境箱装有可控长度的温度传感器、光电传感器；所述低温环境箱四周留有观察孔，所述的观察孔嵌有高强防爆玻璃；所述的液氧加注系统由液氧储罐、液氧管路、电磁阀组成；所述待测压力容器充压系统包含充压介质储罐、增压泵组、截止阀、压力传感器；所述待测压力容器充压系统通过管路将充压介质储罐、增压泵组、压力表、截止阀、待测压力容器连接起来；本发明系统用于液氧环境的贮箱以及气瓶实现在液氧环境下的耐压及爆破性能的测试评定。同时，更换低温介质即可应用于其他低温环境下耐压及爆破测试。

技术领域

本发明涉及一种低温环境下压力容器耐压爆破试验的系统及方法，尤其指在液氧环境下对复合材料压力容器进行爆破测试的试验系统。

背景技术

液体推进剂火箭具有比冲高、运载能力强等优点，被国内外广泛应用。在点火启动和飞行过程中，随着燃料的迅速消耗，受到引力、大气压和热交换等变化带来的影响，推进剂贮箱内的压力会迅速下降，导致推进剂不能正常供应，因此，需要有压力控制系统来提升和稳定贮箱内的压力，常将高压气瓶置于贮箱内对推进剂进行增压处理。

液氧是运载火箭的主要液体推进剂之一，目前，液氧贮箱及浸泡在液氧贮箱里的增压气瓶多为金属材料制造，若将金属材料用复合材料来替换，可显著降低火箭重量，将有利于进一步提高运载火箭的运载能力，因此，为了满足未来深空探索的需要，运载火箭液体推进剂贮箱以及增压气瓶的复合材料化是当前研究的热点，也是未来运载火箭发展的方向。然而，液氧是一种超低温强氧化剂，而贮箱和内部增压气瓶是在液氧环境下工作，常用的树脂基复合材料很容易与液氧发生不相容反应，因此，开展液氧环境下压力容器(贮箱、气瓶等)的性能测试试验，验证复合材料压力容器的抗压强度和液氧相容性则尤为重要。

目前，针对压力容器的耐压以及爆破试验，大部分都是在常温下进行的，部分针对低温环境下的相关试验也多是在惰性低温介质下进行，而由于液氧环境下压力容器的耐压及爆破测试的试验条件苛刻且具有危险性，目前尚无有效的相关试验系统及方法。因此，本发明旨在实现对用于液氧环境的贮箱以及气瓶在液氧环境下的耐压及爆破(气密性、强度、爆破压力)性能的测试，填补此项测试技术的空白。

发明内容

本发明提供的试验系统可以对用于液氧环境的贮箱以及气瓶实现在液氧环境下的耐压及爆破性能(气密性、强度、爆破压力等)的测试评定。同时，更换低温介质即可应用于其他低温环境下耐压及爆破测试。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种用于液氧环境的压力容器爆破试验系统，其特征在于主要由以下部分构成：低温环境箱、液氧加注系统、待测压力容器充压系统以及控制系统；

所述低温环境箱的上部设有支柱12，所述支柱12将低温环境箱顶盖8架起；所述低温环境箱内部底部安装有多条导轨13，导轨上装有用于支撑和固定待测压力容器的鞍座10，鞍座10上部设有固定装置；所述低温环境箱装有可控长度的温度传感器6、光电传感器7；所述低温环境箱四周留有观察孔24，所述的观察孔24嵌有高强防爆玻璃。

所述的液氧加注系统由液氧储罐17、液氧管路15、电磁阀16组成；所述的液氧储罐具有保温绝热功能，通过液氧管路15与低温环境箱连接，所述液氧管路15在低温环境箱内部管口处带有喷嘴14，所述的液氧管路15上带有电磁阀；

所述待测压力容器充压系统包含充压介质储罐1、增压泵组3、截止阀4、压力传感器5；所述待测压力容器充压系统通过管路2将充压介质储罐1、增压泵组3、压力表、截止阀4、待测压力容器连接起来；所述的管路2具有绝热保温能力。为节省待测介质，缩短增压时间，需要预先在待测压力容器里添加与液氧相容且耐低温的填料，所述的填料可以是：沙土、玻璃球、氟塑料球等。所述的增压介质为高纯氦气、高纯氮气、高纯氩气等惰性气体以及液氮、液氦等深冷液体。