[發明專利]低溫貯箱在無絕熱結構狀態下的低溫內壓試驗考核方法

有效

• 申請號: 201410419424.1
• 申請日: 2014-08-22
• 公開（公告）號: CN104215520A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 鄢東洋;馬云龍;潘楨;朱文俐;吳會強;鄭衛東;劉希敏
• 申請（專利權）人: 北京宇航系統工程研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

技術領域

本發明涉及低溫液體推進劑運載火箭貯箱，特別是涉及一種低溫貯箱在無絕熱結構狀態下的低溫內壓試驗考核方法。

背景技術

液體運載火箭的貯箱是為火箭動力系統貯存和輸送推進劑的大型鋁合金結構件，出廠前必須通過液壓試驗的方式驗證其內壓承載滿足火箭飛行的需要。對于使用常溫液體推進劑的火箭，其貯箱出廠前一般開展以水或其他常溫液體為介質的常溫內壓試驗。隨著火箭研制技術的進步和環境保護的需要，運載火箭開始廣泛使用清潔、高效的低溫液氫液氧推進劑，相對應貯箱的工作環境也由常溫轉變為低溫。研究發現，運載火箭貯箱的母材和焊縫，在常溫和低溫條件下所表現的力學性能有明顯差異，主要特征在于強度明顯升高但延伸率顯著下降，因此在特定條件下需要針對低溫貯箱開展低溫條件下的內壓承載試驗，以驗證貯箱在低溫條件下的使用性能。但一般情況下，低溫貯箱為抑制推進劑的蒸發，外表面設計了絕熱結構，而絕熱結構的存在使得低溫貯箱開展低溫液壓試驗時存在狀態檢查困難、貯箱補焊返修的周期長且操作復雜、試驗對貯箱絕熱結構造成損傷等不足。基于此，設計一種在沒有絕熱結構條件下就開展貯箱低溫內壓試驗的方法，能很好地解決上述矛盾，并有較強的實用價值。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供低溫貯箱在無絕熱結構狀態下的低溫內壓試驗考核方法，該考核方法克服了采用常規方法對低溫貯箱進行試驗考核的局限，增加了環境覆蓋性，此外還可以避免試驗過程對絕熱結構的損傷，解決了試驗結果定量評價的問題。

本發明的上述目的主要是通過如下技術方案予以實現的：

低溫貯箱在無絕熱結構狀態下的低溫內壓試驗考核方法，包括如下步驟

步驟(一)、搭建試驗系統，具體方法如下：

(1)、將待考核的低溫貯箱豎立放置，將低溫貯箱的下端面與支撐環固定連接，所述支撐環為與低溫貯箱的下端面形狀尺寸相匹配的圓環；

(2)、將低溫貯箱的后底與加泄管路連接，低溫貯箱的前底分別與排氣管路、增壓管路和測壓傳感器連接，低溫貯箱外表面設置溫度傳感器；排氣管路的末端設置手動控制的排氣閥和排氣孔板，增壓管路與地面氣源相連，為試驗提供增壓氣體；

步驟(二)、進行低溫貯箱的低溫內壓試驗，具體方法如下：

(1)、通過加泄管路將試驗介質注入低溫貯箱，通過溫度傳感器控制試驗介質的加注量，確保在低溫貯箱前端，即靠近前底的一端留出1m³～2m³的空間作為增壓的氣枕；在試驗介質注入過程中，低溫貯箱的前底所連接的排氣閥保持打開狀態，并通過測壓傳感器實時監測低溫貯箱內的壓力；

(2)、試驗介質注入結束后，試驗系統靜置10min～15min使試驗系統達到穩定狀態，關閉排氣閥，通過地面氣源向低溫貯箱內充氣增壓，至低溫貯箱內的壓力達到試驗要求的載荷；

(3)、增壓完成后，試驗系統保壓2min～3min，保壓過程中，通過調節排氣孔板的通徑保持低溫貯箱內的壓力不變；

(4)、試驗完成后以加壓擠壓的方式通過加泄管路泄出低溫貯箱內的試驗介質，試驗介質泄出完畢后通過常溫氮氣或干燥空氣置換的方式促使低溫貯箱(1)回溫；

步驟(三)、對低溫貯箱的低溫內壓試驗結果進行評價，具體方法如下：

低溫貯箱試驗完成后，對低溫貯箱箱體內外觀進行目視檢查，檢查內容包括箱體表面是否存在裂紋、焊縫處是否存在裂紋，當外觀檢查無裂紋缺陷時，對低溫貯箱進行氦質譜檢漏試驗，若整箱漏率達到要求數值，判定低溫貯箱低溫內壓試驗結果合格，否則為不合格。

在上述低溫貯箱在無絕熱結構狀態下的低溫內壓試驗考核方法中，支撐環與低溫貯箱通過螺栓與螺母固定連接，其中支撐環上的螺栓孔為橢圓孔，連接螺栓的擰緊力矩保持在0.5Nm～1Nm。

在上述低溫貯箱在無絕熱結構狀態下的低溫內壓試驗考核方法中，步驟(二)的(1)中的試驗介質為液氮、液氧、液氫或液氦。

在上述低溫貯箱在無絕熱結構狀態下的低溫內壓試驗考核方法中，步驟(二)的(1)中，當溫度傳感器測量值達到注入的所述試驗介質的沸點時，認為試驗介質已達到要求的加注量，即滿足靠近前底的一端留出了1m³～2m³的空間作為增壓的氣枕。

在上述低溫貯箱在無絕熱結構狀態下的低溫內壓試驗考核方法中，溫度傳感器測量值與試驗介質沸點的偏差允許為2攝氏度。