[发明专利]一种多组合低温推进剂深度过冷一体化系统及其方法

权利要求书

1.一种多组合低温推进剂深度过冷一体化系统，其特征在于，包括液氮预冷器(2)、第一回热器(3)、第二回热器(5)、液氢冷却器(7)、液氧冷却器(8)、烃类燃料冷却器(10)、氦循环管路(17)、液氮管路(18)、烃类燃料管路(19)、液氧管路(20)和液氢管路(21)；

所述液氮预冷器(2)和第二回热器(5)中均设有第一通路、第二通路和第三通路；且液氮预冷器(2)中的第一通路分别与第三通路和第二通路构成换热接触，第二回热器(5)中的第三通路分别与第一通路和第二通路构成换热接触；

所述第一回热器(3)、液氢冷却器(7)、液氧冷却器(8)和烃类燃料冷却器(10)中各自设有构成换热接触的第一通路和第二通路；

所述氦循环管路(17)中充满氦工质，氦循环管路(17)依次连接氦气压缩机(1)、液氮预冷器(2)的第一通路、第一回热器(3)的第一通路、第一氦膨胀机(4)、第二回热器(5)的第一通路、第二氦膨胀机(6)、液氢冷却器(7)的第一通路、第二回热器(5)的第二通路、液氧冷却器(8)的第一通路、第一回热器(3)的第二通路、液氮预冷器(2)的第二通路后重新循环至氦气压缩机(1)，氦循环管路(17)内部的氦工质在管路内不断循环；

所述液氮管路(18)的入口端连接液氮供应源，液氮管路(18)依次经过液氮预冷器(2)的第三通路和烃类燃料冷却器(10)的第一通路后出口端排空；

所述烃类燃料管路(19)的入口端连接烃类燃料供应源，烃类燃料管路(19)依次连接烃类燃料泵(9)、烃类燃料冷却器(10)的第二通路后接入致密化烃类燃料贮罐(11)中，烃类燃料供应源输送的烃类燃料推进剂经过烃类燃料冷却器(10)中的液氮深度过冷后存储于致密化烃类燃料贮罐(11)中；所述烃类燃料推进剂为甲烷或煤油；

所述液氧管路(20)的入口端连接液氧供应源，液氧管路(20)依次连接液氧泵(12)、液氮浴换热器(13)、液氧冷却器(8)的第二通路、第二回热器(5)的第三通路后接入致密化液氧贮罐(14)中，液氧供应源输送的液氧推进剂先经过液氮浴换热器(13)中的液氮进行冷却，再经过液氧冷却器(8)和第二回热器(5)中氦工质的双级过冷后存储于致密化液氧贮罐(14)中；

所述液氢管路(21)的入口端连接液氢供应源，液氢管路(21)依次连接液氢泵(15)、液氢冷却器(7)的第二通路后接入致密化液氢贮罐(16)中，液氢供应源输送的液氢推进剂经过液氢冷却器(7)中氦工质的过冷后存储于致密化液氢贮罐(16)中。

2.如权利要求1所述的多组合低温推进剂深度过冷一体化系统，其特征在于，所述第一氦膨胀机(4)和第二氦膨胀机(6)的出口均设有温度计和压力计。

3.如权利要求1所述的多组合低温推进剂深度过冷一体化系统，其特征在于，所述一体化系统中的换热器、管路、氦膨胀机均与环境做绝热处理。

4.如权利要求1所述的多组合低温推进剂深度过冷一体化系统，其特征在于，所述第一回热器(3)采用气气式换热器。

5.如权利要求1所述的多组合低温推进剂深度过冷一体化系统，其特征在于，所述液氮预冷器(2)、第二回热器(5)、液氢冷却器(7)、液氧冷却器(8)、烃类燃料冷却器(10)均采用气液式换热器。

6.如权利要求1所述的多组合低温推进剂深度过冷一体化系统，其特征在于，所述液氮预冷器(2)、第一回热器(3)、第二回热器(5)、液氢冷却器(7)、液氧冷却器(8)、烃类燃料冷却器(10)中构成换热的通路均按逆流方式布置。

7.如权利要求1所述的多组合低温推进剂深度过冷一体化系统，其特征在于，所述液氮浴换热器(13)采用开式液氮浴换热器，液氧管路(20)连通换热器中浸没于液氮浴中的换热管道，液氮对液氧管路(20)中的液氧进行冷却后产生氮气并直接排空，且开式液氮浴换热器连接液氮源用于补充消耗的液氮。

8.如权利要求1所述的多组合低温推进剂深度过冷一体化系统，其特征在于，所述液氢冷却器(7)与致密化液氢贮罐(16)耦合为一体，直接在致密化液氢贮罐(16)内部制备固氢。