[发明专利]一种空间低温贮箱排气系统

说明书

本申请涉及空间贮存技术领域，具体而言，涉及一种空间低温贮箱排气系统，包括箱体、第一循环管路、第二循环管路、混合喷射管、换热器以及控制装置，其中：混合喷射管、换热器以及控制装置设置在箱体的内部；第一循环管路设置在箱体的外侧，分别与换热器的下端以及混合喷射管连通；第二循环管路设置在箱体的外侧，分别与换热器的上端以及箱体的蒸汽冷却屏连通。本申请大大提高了混合降温的效果，提高了空间利用率提高了箱体内部的冷量和推进剂的利用率，提高了推进剂液体的混合效果，更有利于箱体内部气液两相的均匀化，更有利于消除箱体内部热分层、降低箱体内部温度梯度、移除漏热。

技术领域

本申请涉及空间贮存技术领域，具体而言，涉及一种空间低温贮箱排气系统。

背景技术

卫星、飞船推进分系统采用低温推进剂相比常温推进剂具有更多的优点，在化学推进领域，相比甲基肼、四氧化二氮等常温推进剂，采用液氢、液氧等低温推进剂具有比冲高、清洁、无毒无污染等优点；在电推进领域，相比常温高压氙气、氪气等气体推进剂，采用液氙、液氪等低温液体推进剂具有体积小、占空比大、携带量大等优点。未来面向载人登月领域上升器、着陆器化学推进需采用液氢、液氧推进剂，以及大轨道转移平台、深空探测平台电推进需采用液氙、液氪推进剂的任务需求，因此低温液体推进长期在轨存储和供给技术是上述航天任务顺利实施的关键技术之一。

低温贮箱主要用于贮存释放低温推进剂，低温推进剂在贮存释放的过程中会受到空间微重力、复杂外热流、各种辐射和粒子的复杂环境影响。

在现有的低温贮箱内，推进剂存在热分层，会导致内压升高，安全阀排气，造成推进剂额外损耗，并且存在气液混合等问题，当低温贮箱控制压力排气时，发生气液混排，造成推进剂额外损耗，推进剂额外损耗会大幅减低航天器服役寿命，使航天器正常任务执行受到干扰。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种空间低温贮箱排气系统，用于消除低温贮箱内部气液两相流热分层、降低贮箱内部温度梯度并且能够移除贮箱漏热。

为了实现上述目的，本申请提供了一种空间低温贮箱排气系统，包括箱体、第一循环管路、第二循环管路、混合喷射管、换热器以及控制装置，其中：混合喷射管、换热器以及控制装置设置在箱体的内部；第一循环管路设置在箱体的外侧，分别与换热器的下端以及混合喷射管连通；第二循环管路设置在箱体的外侧，分别与换热器的上端以及箱体的蒸汽冷却屏连通。

进一步的，箱体为带短柱段球形封头结构，箱体的内壁设置有蒸汽冷却屏以及多层绝热结构。

进一步的，混合喷射管为多孔薄壁管，设置在箱体轴向的正中间，混合喷射管的上方设置有混合喷射环。

进一步的，换热器为薄壁圆管，设置在混合喷射管的内侧，与混合喷射管一体集成。

进一步的，控制装置包括多组压力传感器、多组温度传感器以及总控制器，多组压力传感器和多组温度传感器均布在箱体的内壁上。

进一步的，第一循环管路包括导液口、电磁阀、制冷机、低温循环泵以及节流阀，其中：导液口设置在箱体下侧的内壁上，导液口通过管路与低温循环泵连通；低温循环泵通过管路分别与换热器的下端以及混合喷射管连通。

进一步的，导液口与低温循环泵之间的管路上依次设置有电磁阀和制冷机，低温循环泵与换热器下端之间的管路上设置有节流阀。

进一步的，第二循环管路包括排气口、安全阀、电磁阀、缓冲罐以及流量计，其中：排气口设置在换热器的上端，排气口通过管路与箱体的蒸汽冷却屏连通；缓冲罐分别与箱体的蒸汽冷却屏以及流量计连通。

进一步的，排气口与箱体的蒸汽冷却屏之间的管路上设置有安全阀，缓冲罐与箱体的蒸汽冷却屏以及流量计之间的管路上均设置有电磁阀。

本发明提供的一种空间低温贮箱排气系统，具有以下有益效果：