[发明专利]一种测量多孔金属筛网低温泡破特性的实验装置

说明书

一种测量多孔金属筛网低温泡破特性的实验装置，包括真空绝热玻璃杜瓦、增压腔、加注/排放系统、压力调节系统和数据采集系统；真空绝热玻璃杜瓦具有双层结构，采用高真空绝热辅助镀银辐射绝热方式；真空绝热玻璃杜瓦顶部通过金属法兰封盖进行端部密封，通过保温塞结构在维持下侧实验区低温环境的同时避免金属法兰封盖温度过低；通过低温截止阀控制气体及低温液体加注/排放系统；通过控制低温调节针阀的开度实现增压腔的压力调节；本发明通过可视化观察窗对实验区气液分布及筛网样本泡破过程进行直接观测，通过压差测量法反映筛网样本的低温泡破特性，为研究多孔筛网低温泡破特性提供了简便可靠的实验手段。

技术领域

本发明涉及低温推进剂空间气液管理技术领域，具体涉及一种测量多孔金属筛网低温泡破特性的实验装置。

背景技术

随着液氢、液氧等低温推进剂在运载火箭系统中的广泛应用，低温推进剂空间管理技术的发展备受关注。低温推进剂存在温度低、沸点低、表面张力小等特殊性，实现微重力条件下低温推进剂稳定高效的气液管理是目前亟待解决的核心基础技术。在现有的气液管理技术中，基于金属筛网的启动蓝、蓄流阱、通道集液器等推进剂管理装置(PMD)作为一种被动式气液管理方案，其结构简单、稳定可靠、不需要消耗多余能源，已经广泛应用于常温推进剂在轨管理，是低温推进剂空间管理最可行的方案之一。

该装置的核心部件金属筛网由金属细丝编织而成，具有多孔介质结构特性，细丝编织形成的大量微米级孔隙能够有效利用在微重力环境下作用显著的表面张力与毛细力对液体进行芯吸获取，并对气体产生一定的阻隔作用，从而实现微重力条件下的气液分离与管理。金属筛网的气液分离能力反映为对气相的阻隔能力，通过泡破压力表征。泡破压力是指第一个气泡穿透筛网时筛网两侧所能承受的压差，泡破压力越大，筛网气体阻隔能力越强，表示PMD气液管理性能越好。

然而，由于低温流体表面张力远小于常温流体，导致金属筛网的泡破压力在低温区出现显著衰减，尚无法形成高效可靠的低温推进剂空间气液管理方案。目前，该技术仍停留在地面实验室研究阶段，特别是针对筛网泡破压力这一PMD核心参数仍缺乏充足的低温试验数据，对于低温环境下金属筛网泡破过程的瞬态特性、影响因素及性能提升策略尚不明确，大大限制了低温推进系统PMD的设计优化和在轨成熟应用。此时，则需要一种实验方法对多孔金属筛网低温泡破特性开展深入研究。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种测量多孔金属筛网低温泡破特性的实验装置，为低温推进剂筛网式LAD的研究与设计提供数据支持。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种测量多孔金属筛网低温泡破特性的实验装置，包括真空绝热玻璃杜瓦1、增压腔11、加注/排放系统、压力调节系统和数据采集系统；

所述的真空绝热玻璃杜瓦1顶部开口处具有一体式玻璃法兰结构，通过钩型螺栓与金属法兰封盖4连接，并采用氟橡胶圈密封；金属法兰封盖4上设有气/液管路、真空电极、安全阀、引压管的对接接口；金属法兰封盖4下端粘接保温塞6；

所述的增压腔11通过支撑连杆8固定于金属法兰封盖4下端，增压腔11侧壁面与下底面为实体壁面，增压腔11上端口布置筛网样本12，增压腔11侧壁面设有增压管路9和第一引压管13的接口；

所述的加注/排放系统包括排气管路5、注气管路7和注液管路10；排气管路5连通室外环境，通过第三低温截止阀23控制气体排放过程；注气管路7与高压气瓶19连接，通过第二低温截止阀21控制气体加注过程；注液管路10与低温液体杜瓦18连接，通过第一低温截止阀20控制低温液体加注过程；