[發明專利]一種微小衛星無排放變壓力在軌加注系統

有效

• 申請號: 202011164947.8
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112357124B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 李文;李永;劉錦濤;丁鳳林;郭蕾;宋飛;陳濤;王猛杰;王振興;王斌;馬云華;李湘寧;周超;王磊;畢強
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: B64G1/40
• 分類號: B64G1/40
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 徐曉艷

本發明涉及一種微小衛星無排放變壓力在軌加注系統，該系統基于微小衛星在軌加注任務和板式表面張力貯箱的特點，采取單對接密封流路、變壓力驅動在軌補給方法、無排放殘液吹除對衛星推進系統進行推進劑補給，該補加系統中無高速旋轉部件，流路簡單，可靠性高，適用于重復補加填充率不高條件下的微小衛星推進劑在軌補加任務，具有重量輕、可重復使用、高可靠、低成本的特點，可在完成推進劑在軌加注的同時，實現衛星平臺資源占用最小化，具有較高的工程應用價值。

技術領域

本發明涉及一種微小衛星無排放變壓力在軌加注系統，屬于空間在軌服務與維護技術領域。

背景技術

在軌推進劑補加是在軌服務重點需要解決的問題，在軌推進劑補加是在軌服務當前國際研究的熱點。根據國外在軌服務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。在軌推進劑補加能有效延長在軌飛行器壽命，是最能體現在軌服務經濟效益的一項內容。

近年面向更加靈活多樣的空間服務任務，面向微小衛星的在軌加注任務需求日益迫切。迫切需要開展小型化、高可靠、低資源消耗的在軌加注技術和方法，實現“一對多”多次頻繁補加，充分發揮微小衛星效能。

目前針對衛星推進系統的補加，采取的典型方法是貫通式補加方案。上述方法通過循環泵實現推進劑的傳輸，相比于空間站和貨運飛船間的壓縮機式補加方案，具有功耗低、重量輕、系統簡單的特點，且能夠實現較高的重復填充率。但是針對微小衛星，需要重量更輕、體積更小、使用更簡單、對加注衛星資源消耗更小在軌加注系統。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提出一種輕量化、高可靠、無排放、具有較高工程可實現性的微小衛星無排放變壓力在軌加注系統，實現推進劑的精確傳輸。

本發明解決技術的方案是：一種微小衛星無排放變壓力在軌加注系統，該系統包括母星燃料補給裝置和子星加注裝置；

母星燃料補給裝置，包括氦氣瓶、氣體增壓模塊、吹除旁路、液路通斷控制模塊、服務貯箱TankA、氣液服務接口；氦氣瓶連接氣體增壓模塊，氣體增加模塊將氣路分成兩路，一路連接服務貯箱TankA；另一路連接吹除旁路；服務貯箱TankA和吹除旁路輸出端連接至液路通斷控制模塊，液路通斷控制模塊的輸出端連接氣液服務接口；

子星加注裝置，包括氣液加注接口、加注通斷控制模塊、目標貯箱TankB、推力器組；氣液加注接口連接加注通斷控制模塊，加注通斷控制模塊的輸出端連接至目標貯箱TankB的氣口，目標貯箱TankB的液口連接至推力器組；

母星燃料補給裝置中的氣液服務接口與子星加注裝置的氣液加注接口相互匹配，兩者密封連接，形成服務貯箱TankA和目標貯箱TankB間的密封氣液通路；

加注時，液路通斷控制模塊連通服務貯箱TankA和氣液服務接口，加注通斷控制模塊連通氣液加注接口和目標貯箱TankB；氣體增壓模塊對氦氣瓶輸出的增壓氦氣進行減壓控制，確保服務貯箱TankA內氣墊壓力高于目標貯箱TankB內氣墊壓力，通過壓力差實現服務貯箱TankA向目標貯箱TankB的推進劑傳輸，并通過壓力差實現推進劑傳輸速率控制；

加注后，液路通斷控制模塊連通吹除旁路和氣液服務接口，加注通斷控制模塊連通氣液加注接口和目標貯箱TankB；氣體增壓模塊，將對氦氣瓶輸出的增壓氦氣進行壓力控制，減壓之后的氦氣經過吹除旁路到達氣液服務接口，再通過氣液加注接口，將傳輸管路中的殘液吹除至目標貯箱TankB。

所述氣體增壓模塊包括第一自鎖閥LV1、第二自鎖閥LV2、第三自鎖閥LV3、第四自鎖閥LV4、第一壓力傳感器PT1、第二壓力傳感器PT2、第三壓力傳感器PT3；