[发明专利]一种新型变推力核热推进系统有效

专利信息
申请号: 202111317605.X 申请日: 2021-11-09
公开(公告)号: CN114030656B 公开(公告)日: 2022-08-05
发明(设计)人: 王成龙;房玉良;田智星;章静;田文喜;张大林;苏光辉;秋穗正 申请(专利权)人: 西安交通大学
主分类号: B64G1/40 分类号: B64G1/40
代理公司: 西安智大知识产权代理事务所 61215 代理人: 何会侠
地址: 710049 陕*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 新型 推力 推进 系统
【权利要求书】:

1.一种新型变推力核热推进系统,其特征在于:包括氢工质主推进剂供应系统、辅推进剂供应系统、推进剂混合器(4)、反应堆系统、再生冷却喷管(5)以及相应的控制系统和管路阀门;

所述氢工质主推进剂供应系统包括氢工质储箱(1-1)、氢工质管路控制阀(1-2)、氢泵(1-4)、氢管路旁流控制阀(1-3)、主涡轮机(1-5)、主涡轮机进气控制阀(1-6)、主涡轮机出气控制阀(1-7)以及相应的控制系统和管路阀门;氢工质储箱(1-1)用来储存主推进剂氢,其出口连接氢工质管路控制阀(1-2);氢工质管路控制阀(1-2)出口连接氢泵(1-4),氢泵(1-4)为氢工质加压,其动力轴与主涡轮机(1-5)相连,主涡轮机(1-5)为氢泵(1-4)提供动力;与氢泵(1-4)相连的氢管路旁流控制阀(1-3)用以控制氢工质的流量;氢泵(1-4)输送的主推进剂进入再生冷却喷管(5)的部分再生冷却通道和反应堆系统的反射层(3-1);

所述辅推进剂供应系统包括辅推进剂储箱(2-1)、辅推进剂管路控制阀(2-2)、辅推进剂泵(2-4)、辅推进剂管路旁流控制阀(2-3)、辅涡轮机(2-5)以及相应的控制系统和管路阀门;辅推进剂储箱(2-1)用来储存辅推进剂,其出口连接辅推进剂管路控制阀(2-2),辅推进剂管路控制阀(2-2)出口连接辅推进剂泵(2-4),辅推进剂泵(2-4)为辅推进剂加压,其动力轴与辅涡轮机(2-5)相连,辅涡轮机(2-5) 为辅推进剂泵(2-4)提供动力;与辅推进剂泵(2-4)相连的辅推进剂管路旁流控制阀(2-3)用以控制辅推进剂的流量;辅推进剂泵(2-4)输送的辅推进剂进入再生冷却喷管(5)的部分再生冷却通道和反应堆系统的反射层(3-1),随后辅推进剂进入推进剂混合器(4);辅涡轮机(2-5)进气口与主涡轮机(1-5)出口相连,辅涡轮机(2-5)出气口与推进剂混合器(4)相连;

所述反应堆系统包括反射层(3-1)、压力容器(3-2)和反应堆堆芯(3-3);压力容器(3-2)包裹着反射层(3-1)和反应堆堆芯(3-3),反射层(3-1)设置在反应堆堆芯(3-3)外围一圈;反射层(3-1)的作用一方面将反应堆堆芯(3-3)产生的中子反射回活性区,提高中子经济性,一方面预热主推进剂和辅推进剂;反应堆堆芯(3-3)的作用为主推进剂和辅推进剂提供能量,反应堆堆芯(3-3)出口连接再生冷却喷管(5);所述反射层(3-1)出口氢管路一支与主涡轮机(1-5)进气口相连,另一支通过主涡轮机进气控制阀(1-6)与推进剂混合器(4)相连;主涡轮机(1-5)出气口一个支路与辅涡轮机(2-5)相连,另一个支路通过涡轮机出气控制阀(1-7)与推进剂混合器(4)相连;

所述推进剂混合器(4)入口与主涡轮机(1-5)、辅涡轮机(2-5)、反射层(3-1)出口推进剂管路相连,推进剂混合器(4)出口与压力容器(3-2)相连;

所述再生冷却喷管(5)为缩放喷管,由依次连接的再生冷却通道、收缩段、喉部及扩张段组成,其作用为将推进剂的内能转化为动能,产生推力;

所述辅推进剂采用液氩、液氮、液氙、液氨、二氧化碳中的一种或两种及以上的组合;

所述一种新型变推力核热推进系统,采用改变推进剂成分来控制推力。

2.根据权利要求1所述的一种新型变推力核热推进系统,其特征在于:主推进剂由氢泵(1-4)将其从氢工质储箱(1-1)抽出,并被泵送至再生冷却喷管(5)的再生冷却通道、反射层(3-1)通道预热;随后主推进剂分别进入主涡轮机(1-5)和推进剂混合器(4);进入主涡轮机(1-5)的主推进剂膨胀做功后一部分进入辅涡轮机(2-5)继续做功,一部分进入推进剂混合器(4);辅涡轮机(2-5)内主推进剂膨胀做功后进入推进剂混合器(4);

辅推进剂由辅推进剂泵(2-4)将其从辅推进剂储箱(2-1)抽出,并被泵送至再生冷却喷管(5)的再生冷却通道、反射层(3-1)通道预热;随后辅推进剂进入推进剂混合器(4);

主推进剂和辅推进剂在推进剂混合器(4)中混合后进入压力容器(3-2),被反应堆堆芯(3-3)加热,内能增加;随后混合推进剂进入再生冷却喷管(5)内膨胀加速排出整个推进系统,产生推力。

3.根据权利要求1所述的一种新型变推力核热推进系统,其特征在于:反应堆堆芯(3-3)为热中子堆或快中子堆,结构为轴流式或径流式。

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