[發明專利]氫氧火箭發動機地面試驗用液氫容器充裝方法

在審

• 申請號: 202210785622.4
• 申請日: 2022-07-06
• 公開（公告）號: CN114857490A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 王永超;方濤;王樹光;張國慶;張家仙;王建宇;王立成;張雷;李建新;陳思源
• 申請（專利權）人: 北京航天試驗技術研究所
• 主分類號: F17C5/04
• 分類號: F17C5/04;F17C13/00;F17C13/02;F17C13/04
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 許天越

本發明提供一種氫氧火箭發動機地面試驗用液氫容器充裝方法，應用于火箭發動機的試驗液氫容器，所述試驗液氫容器包括液氫貯箱和設置在液氫貯箱外部的夾套，包括如下步驟：S1：對液氫貯箱進行增壓；S2：對夾套加注液氮，加注過程中確保液氫貯箱為正壓；S3：夾套注滿液氮，使得液氫貯箱預冷至液氮溫區；S4：對所述液氫貯箱泄壓；S5：向所述液氫貯箱中加注液氫。該充裝方法比直接采用液氫預冷液氫貯箱能夠節約大量液氫，因液氮比液氫易于獲取、價格低廉，故顯著降低了試驗成本，且能減少制備液氫所需的電力資源或礦物原料，具有很高的節能環保的社會效益。

技術領域

本發明涉及氫氧火箭發動機地面試驗技術領域，具體涉及一種氫氧火箭發動機地面試驗用液氫容器充裝方法。

背景技術

氫氧火箭發動機地面試驗當天需對液氫容器進行液氫加注，如果液氫容器直接從常溫開始加注，則需要消耗大量液氫吸熱汽化，以使容器冷卻到液氫溫區，而液氫介質單價較高，在氫氧火箭發動機試驗中成本占比較大。另外容器從常溫逐漸預冷到液氫溫區耗時較長，不利于試驗當天整個試驗流程的合理安排。例如某型號氫氧火箭發動機試車臺高壓液氫貯箱工作壓力25MPa，容積45m³，容器重量190噸，與一般液氫貯箱相比，自重很大是其突出特點之一，根據理論計算和以往操作經驗，如按照傳統液氫容器加注方法，試驗當日從常溫開始液氫加注，理論消耗液氫總量超過180m³，而45m³液氫容器加注至規定液位的液氫消耗量達180m³左右，造成單次試驗成本較高，且資源利用率偏低，浪費很大；且將該容器加注液氫至規定液位總耗時約需6小時，這對需要反復開展的工程試驗來說,效率和效益成本均過高。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術對于大自重的液氫容器加注的液氫消耗大的缺陷。

為解決上述技術問題，本申請提供一種氫氧火箭發動機地面試驗用液氫容器充裝方法，應用于火箭發動機的試驗液氫容器，所述試驗液氫容器包括液氫貯箱和設置在液氫貯箱外部的夾套，包括如下步驟：

S1：對液氫貯箱進行增壓；

S2：對夾套加注液氮，加注過程中確保液氫貯箱為正壓；

S3：夾套注滿液氮，使得液氫貯箱預冷至液氮溫區；

S4：對所述液氫貯箱泄壓；

S5：向所述液氫貯箱中加注液氫。

可選地，所述夾套上設置有夾套頂部閥和夾套底部閥，步驟S2包括：

S201：將夾套頂部閥外接大氣，將夾套底部閥外接液氮源；

S202：向夾套注入液氮，至液氮從夾套頂部閥溢出后停止加注；

S203：靜置夾套，觀察從夾套頂部閥3流出的氮氣氣流參數是否趨于穩定；

S204：若否，則循環步驟S202和S203；若是，則停止循環操作。

可選地，所述氮氣氣流參數至少包括氮氣氣流流量以及氮氣氣流變化量。

可選地，至少在第一次執行步驟S202時，監測夾套的壓力，基于所述夾套的壓力控制液氮的加注速度，使得所述夾套的壓力不超出額定壓力。

可選地，步驟S3之后還包括：

S6：關閉夾套頂部閥，將夾套底部閥打開，通過夾套底部閥向外排放液氮，至夾套排空液氮后關閉夾套底部閥。

可選地，步驟S6包括：

S601：關閉夾套頂部閥；

S602：將夾套底部閥打開，通過夾套底部閥向外排放液氮；

S603：將夾套頂部閥外接氮氣源，對夾套增壓；

S604：至夾套排空液氮后關閉夾套頂部閥，停止增壓；

S605：至夾套壓力恢復至常壓后，關閉夾套底部閥。