[發明專利]一種用于火箭發射噴水的蝶閥氣動冗余系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201710462701.0
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107166081B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 陳勁松;蒙小蘇;曾玲芳;范虹;陳傳寶;劉英;代春濤;張國棟;崔瀏
• 申請（專利權）人: 北京航天發射技術研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: F16K31/12
• 分類號: F16K31/12;F15B13/02;F15B13/044;F15B21/041;F41F3/04
• 代理公司: 北京國之大銘知識產權代理事務所(普通合伙) 11565
• 代理人: 朱曉蕾

本發明公開了用于火箭發射噴水的蝶閥氣動冗余系統及其控制方法，該系統中的氣罐、第一電磁閥組、第一單向閥、氣動裝置依次連接，形成正常狀態供氣通路；氣罐、第二電磁閥組、第二單向閥、氣動裝置依次連接，形成故障狀態供氣通路；氣動裝置連接蝶閥；該方法包括：S1，令三位四通電磁閥A、C保持關閉，令三位四通電磁閥B保持開啟；S2，檢測三位四通電磁閥A是否正常，正常則執行步驟S3，不正常則執行步驟S4；S3，通過正常狀態供氣通路為氣動裝置供氣；S4，通過故障狀態供氣通路為氣動裝置供氣。本發明創新地開發了電磁閥的有效組合與冗余控制方案，保證蝶閥及時的響應，從而大大地提高了用于火箭發射噴水的蝶閥動作的可靠性。

技術領域

本發明涉及火箭發射技術領域，更為具體來說，本發明為一種用于火箭發射噴水的蝶閥氣動冗余系統及其控制方法。

背景技術

在火箭發射過程中，高溫、高速、高凝相燃氣流往往會對發射設備、發射設施以及火箭本體產生嚴重的燒蝕，并同時產生了高聲強噪聲問題。為解決這些問題，火箭發射技術領域發展了噴水降溫降噪新技術。該技術的實質是在火箭起飛的過程中利用一套噴水系統向預定區域噴水，利用冷水介質與高溫、高速燃氣流混合進行能量交換和動量交換，降低火箭發射燃氣流的動量和能量，從而達到降低火箭發射時的燃氣流燒蝕強度及噪聲強度。

火箭發射過程是一個典型的瞬時事件，火箭發射燃氣流影響發射支持系統以及發射設施的瞬時時間一般不超過十秒，由此決定開發的噴水降溫降噪系統必須具有快速響應功能。一般來說，噴水降溫降噪系統快速響應功能依賴噴水閥門的響應速度與發射場水流供應條件，在發射場水流供應條件滿足的情況下，噴水閥門的響應速度便成為了重中之重。

雖然現有用于噴水的閥門有時也能滿足響應速度要求，但在火箭發射這種特殊的條件下，對整個噴水系統的要求變得非常高，特別是對可靠性和魯棒性的要求，常規的方案經常出現閥門失效、噴水延遲等問題，因而常規的方案無法保證閥門開閉的可靠性，從而導致火箭發射噴水降溫降噪功能大打折扣，對發射設施、發射設備、及火箭本體造成了嚴重的傷害，甚至會導致火箭發射失敗。

因此，在發射場水流供應條件滿足的條件下，如何提高用于火箭發射噴水的閥門的可靠性成為了本領域技術人員亟待解決的技術問題和始終研究的重點。

發明內容

為解決常規的用于火箭發射噴水的蝶閥存在可靠性低等問題，本發明創新地提供了一種用于火箭發射噴水的蝶閥氣動冗余系統及其控制方法，通過對驅動蝶閥的氣動裝置的冗余控制，解決現有的用于火箭發射噴水的蝶閥可靠性低的問題，實現用于火箭發射噴水的蝶閥有效、可靠地動作，從而提高了用于火箭發射噴水的蝶閥工作的可靠性和穩定性，進而提高了整個火箭發射噴水系統工作的可靠性。

為實現上述的技術目的，本發明公開了一種用于火箭發射噴水的蝶閥氣動冗余系統，所述蝶閥氣動冗余系統包括氣罐、第一電磁閥組、第二電磁閥組、第一單向閥、第一流量調節閥、第二單向閥、第二流量調節閥、氣動裝置及蝶閥；所述氣罐、第一電磁閥組、第一單向閥、氣動裝置依次連接，形成正常狀態供氣通路；所述氣罐、第二電磁閥組、第二單向閥、氣動裝置依次連接，形成故障狀態供氣通路；所述第一電磁閥組包括串聯的三位四通電磁閥A和三位四通電磁閥B，所述第二電磁閥組包括三位四通電磁閥C；所述第一流量調節閥與所述第一單向閥并聯，所述第二流量調節閥與所述第二單向閥并聯，所述氣罐具有進氣口，所述氣動裝置連接所述蝶閥；所述蝶閥氣動冗余系統還包括用于控制所述三位四通電磁閥A、三位四通電磁閥B、三位四通電磁閥C及氣動裝置開啟或關閉的控制器。

本發明創新地為驅動蝶閥的氣動裝置提供了兩條供氣通路，一般情況下通過正常狀態供氣通路供氣，在正常狀態供氣通路發生問題時，通過故障狀態供氣通路供氣，實現“有備無患”地驅動氣動裝置，保證蝶閥的響應速度，從而提高了蝶閥工作的可靠性，且為火箭的成功發射提供了有效支持。

進一步地，所述蝶閥氣動冗余系統還包括組合過濾器，所述組合過濾器同時與第一電磁閥組、第二電磁閥組連接。