[發(fā)明專利]一種貫通式衛(wèi)星推進系統(tǒng)在軌加注系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510441618.6
• 申請日: 2015-07-24
• 公開（公告）號: CN105065898B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李文;李澤;焦焱;耿永兵;李永;潘海林;茍浩亮;楊曉紅;畢強;林長杰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: F17C5/06
• 分類號: F17C5/06;F17C13/00;F17C13/02;F17D1/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 臧春喜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種加注系統(tǒng)，特備是一種貫通式衛(wèi)星推進系統(tǒng)在軌加注系統(tǒng)，屬于衛(wèi)星在軌維修與維護領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在軌推進劑補加是在軌服務(wù)重點需要解決的問題，在軌推進劑補加是在軌服務(wù)當前國際研究的熱點。根據(jù)國外在軌服務(wù)進行過的空間試驗與開展中的計劃研究，超過50％的項目均與在軌推進劑補加有關(guān)。在軌推進劑補加能有效延長在軌飛行器壽命，是最能體現(xiàn)在軌服務(wù)經(jīng)濟效益的一項內(nèi)容。國際空間站開展的在軌補加試驗項目，為未來的自主在軌補加任務(wù)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。在正在論證的科技部重大專項里，在軌推進劑補加是軌道間服務(wù)飛行器的重要業(yè)務(wù)。

本項專利申請源自民用航天項目“太空燃料站在軌加注技術(shù)”。該項目要求針對衛(wèi)星推進系統(tǒng)開展在軌加注技術(shù)研究。為了滿足未來我國衛(wèi)星推進系統(tǒng)在軌加注實際應(yīng)用需求，要求衛(wèi)星推進系統(tǒng)在軌加注方案必須滿足以下三個條件：(1)對在軌衛(wèi)星推進系統(tǒng)進行加注必須充分考慮當前衛(wèi)星推進系統(tǒng)的技術(shù)狀態(tài)，衛(wèi)星推進系統(tǒng)的可重復加注功能不能影響衛(wèi)星推進系統(tǒng)的在軌飛行任務(wù)；(2)衛(wèi)星平臺在軌加注功能所新增的重量和功耗不能太高，否則不能夠滿足衛(wèi)星因此所獲得的能力提升要求和經(jīng)濟效益要求；(3)在軌衛(wèi)星推進系統(tǒng)在軌加注方法應(yīng)具備較高可靠性，一旦出現(xiàn)故障又沒有有效的故障處理方法，將產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。

衛(wèi)星在軌加注方法必須基于現(xiàn)有衛(wèi)星推進系統(tǒng)，且在軌加注過程應(yīng)盡可能少占用衛(wèi)星平臺的系統(tǒng)資源，從而實現(xiàn)衛(wèi)星在軌加注技術(shù)的經(jīng)濟性和實用性。目前較為成熟在軌加注技術(shù)是俄羅斯上世紀80年代提出的基于隔膜貯箱的壓縮機式的在軌補給技術(shù)，目前我國空間站和貨運飛船上也采用了類此的補加技術(shù)，但該補加技術(shù)并不適合衛(wèi)星的在軌加注，主要原因包括：(1)目前衛(wèi)星通常使用表面張力貯箱，不使用隔膜貯箱，導致基于隔膜貯箱的壓氣機式在軌加注技術(shù)無法對采用表面張力貯箱的航天器推進系統(tǒng)進行推進劑補加；(2)壓氣機式在軌加注技術(shù)需要在系統(tǒng)中配置三臺壓氣機和兩套液冷模塊，整個推進系統(tǒng)重量約900Kg，補加過程中壓氣機、電機驅(qū)動器、液冷模塊總功耗達到780W，遠遠超過目前衛(wèi)星所能承受的重量和功耗要求。因此，有必要提出一種新型的、適用于衛(wèi)星推進系統(tǒng)的在軌加注方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種貫通式衛(wèi)星推進系統(tǒng)在軌加注系統(tǒng)，利用貫通式在軌加注方法實現(xiàn)服務(wù)衛(wèi)星向目標衛(wèi)星的推進劑補給需要服務(wù)衛(wèi)星在軌加注系統(tǒng)和目標星在軌加注系統(tǒng)的協(xié)同工作，包括在軌加注接口對接及檢漏、系統(tǒng)管路排氣、服務(wù)衛(wèi)星和目標衛(wèi)星流路接通、循環(huán)加注式推進劑在軌補給、加注完成后吹除五個過程，當循環(huán)加注式推進劑在軌補給無法實施時，以排氣加注式推進劑在軌補給作為備份，目標衛(wèi)星在軌加注系統(tǒng)設(shè)計為簡單結(jié)構(gòu)，從而提升與現(xiàn)有衛(wèi)星推進系統(tǒng)的兼容性。

本發(fā)明目的通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：一種貫通式衛(wèi)星推進系統(tǒng)在軌加注系統(tǒng)，包括服務(wù)衛(wèi)星在軌加注子系統(tǒng)和目標衛(wèi)星在軌加注子系統(tǒng)；

所述服務(wù)衛(wèi)星在軌加注子系統(tǒng)包括服務(wù)貯箱、服務(wù)衛(wèi)星推進系統(tǒng)氣路組件、第一在軌加注服務(wù)接口、第二在軌加注服務(wù)接口和服務(wù)衛(wèi)星推進系統(tǒng)液路組件；

所述服務(wù)貯箱用于儲存液體推進劑，服務(wù)貯箱的上端氣口通過服務(wù)衛(wèi)星推進系統(tǒng)氣路組件分別與第一在軌加注服務(wù)接口和氣液分離組件連接；

服務(wù)貯箱的下端液口通過服務(wù)衛(wèi)星推進系統(tǒng)液路組件分別與第二在軌加注服務(wù)接口和氣液分離組件連接；

所述目標衛(wèi)星在軌加注子系統(tǒng)包括目標貯箱、目標星推進系統(tǒng)氣路組件、第一在軌加注接口、第二在軌加注接口和目標星推進系統(tǒng)液路組件；

所述目標貯箱用于儲存服務(wù)衛(wèi)星供給的液體推進劑，目標貯箱的上端氣口通過目標星推進系統(tǒng)氣路組件與第一在軌加注接口連接；

目標貯箱的下端液口通過目標星推進系統(tǒng)液路組件與第二在軌加注接口連接；

進行在軌加注時，所述第一在軌加注服務(wù)接口與第一在軌加注接口連接，第二在軌加注服務(wù)接口與第二在軌加注接口連接；通過服務(wù)衛(wèi)星推進系統(tǒng)氣路組件、第一在軌加注服務(wù)接口、第一在軌加注接口和目標星推進系統(tǒng)氣路組件構(gòu)成的氣體通路實現(xiàn)服務(wù)貯箱和目標貯箱之間的壓力平衡后，服務(wù)貯箱中的液體推進劑依次經(jīng)過服務(wù)衛(wèi)星推進系統(tǒng)液路組件、第二在軌加注服務(wù)接口、第二在軌加注接口和目標星推進系統(tǒng)液路組件進入目標貯箱中。

所述服務(wù)衛(wèi)星推進系統(tǒng)液路組件包括第二加排閥、第一壓力傳感器、第三自鎖閥、循環(huán)加注組件、第一流量計和第七自鎖閥；

所述第二加排閥用于在地面向服務(wù)貯箱加注液體推進劑，所述第一壓力傳感器用于監(jiān)測服務(wù)貯箱內(nèi)的液體壓力；