[发明专利]基于氢电弧推力器和氢氧发动机的空间站水基推进系统

摘要

基于氢电弧推力器和氢氧发动机的空间站水基推进系统，包括废水处理及电解模块(1)、氢氧存储模块(2)、氢氧供给模块(3)、氢电弧推力器模块(4)、气氢气氧发动机模块(5)。本发明空间站水基推进系统满足了载人空间站有效处理废气废水及节省推进燃料两项需求，同时引入氢电弧推力器模块(4)来调节整个系统消耗的氧气和氢气比例，克服了现有水基推进系统难以将目前空间站废气废水产生的混合比小于4的氧气和氢气完全有效利用的缺陷，实现了对空间站废气和废水的有效利用，每年可为空间站节省25％以上的推进剂。

主权项

基于氢电弧推力器和氢氧发动机的空间站水基推进系统，其特征在于包括废水处理及电解模块(1)、氢氧存储模块(2)、氢氧供给模块(3)、氢电弧推力器模块(4)、气氢气氧发动机模块(5)，其中废水处理及电解模块(1)，包括废水入口(6)、第一氧气出口(8)、第一氢气出口(7)，过滤单元、电解单元；废水入口(6)接收空间站废水送至过滤单元，过滤单元对废水进行过滤后送至电解单元，电解单元对过滤后的废水进行电解得到氧气、氢气，将氧气经第一氧气出口(8)送至氢氧存储模块(2)，将氢气经第一氢气出口(7)送至氢氧存储模块(2)；氢氧存储模块(2)，包括第一氧气入口(9)、第二氧气出口(12)、第一氢气入口(16)、第二氢气出口(13)、氧充填装置(10)、高压氧气瓶(11)、氢充填装置(15)、高压氢气瓶(14)；第一氧气入口(9)接收氧气，并将氧气经氧充填装置(10)送至高压氧气瓶(11)，第一氢气入口(16)接收氢气，并将氢气经氢充填装置(15)送至高压氢气瓶(14)，氧充填装置(10)调节第一氧气入口(9)或高压氧气瓶(11)气压，使第一氧气入口(9)处氧气气压大于高压氧气瓶(11)内氧气气压且低于高压氧气瓶(11)额定存储气压，氢充填装置(15)调节第一氢气入口(16)或高压氢气瓶(14)气压，使第一氢气入口(16)处氢气气压大于高压氢气瓶(14)内氢气气压且低于高压氢气瓶(14)额定存储气压，高压氧气瓶(11)存储氧气，并将氧气经第二氧气出口(12)送至氢氧供给模块(3)，高压氢气瓶(14)存储氢气，并将氢气经第二氢气出口(13)送至氢氧供给模块(3)；氢氧供给模块(3)包括第二氧气入口(17)、氧减压器(18)、第三氧气出口(19)、第二氢气入口(23)、氢减压器(22)、第三氢气出口(20)、第四氢气出口(21)；第二氧气入口(17)接收氧气后送至氧减压器(18)，氧减压器(18)将氧气进行降压，得到降压后的氧气并送至第三氧气出口(19)，第三氧气出口(19)将氧气送至气氢气氧发动机模块(5)，第二氢气入口(23)接收氢气后送至氢减压器(22)，氢减压器(22)将氢气进行降压，得到降压后的氢气并分别送至第三氢气出口(20)、第四氢气出口(21)，第三氢气出口(20)将氢气送至气氢气氧发动机模块(5)，第四氢气出口(21)将氢气送至氢电弧推力器模块；氢电弧推力器模块(4)，包括第三氢气入口(27)、氢电弧推力器支路；第三氢气入口(27)接收氢气后送至氢电弧推力器支路，氢电弧推力器支路包括流量控制器(28)、氢电弧推力器(29)，流量控制器(28)接收外部流量指令，根据流量指令控制送至氢电弧推力器(29)的氢气流量，氢电弧推力器(29)产生用于空间站的动量轮卸载及姿态位置控制的推力，其中，氢电弧推力器支路为至少2个；所述的流量指令包括输送至氢电弧推力器(29)的氢气流量；气氢气氧发动机模块(5)，包括第三氧气入口(24)、第四氢气入口(26)、氢氧发动机支路；第三氧气入口(24)接收氧气后送至氢氧发动机支路，第四氢气入口(26)接收氢气后送至氢氧发动机支路，氢氧发动机支路中的氢氧发动机(25)产生用于空间站的高度保持的推力，其中，氢氧发动机支路为至少2个。